G-M拖动系统起动与调速的研究及应用

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随着海洋工程的发展,对工程船舶的要求越来越高,通常需要拖动大功率负载,大功率负载的常用驱动方式有:柴油机直接驱动,液压驱动、电力驱动等。本文采用电力驱动中的G-M拖动系统驱动,文中设计了G-M拖动系统的软起动控制器和变压变频调速控制器,然后,以一艘3500方大型绞吸式挖泥船为依托,将G-M拖动系统应用于其挖泥泵的驱动装置,设计了泥浆输送系统的自动控制装置。本文在深入研究同步发电机、三相异步电动机的运行原理和电动机常规软起动以及变频调速控制方式的基础上,结合G-M拖动系统的特殊性,设计了G-M拖动系统的限流软起动控制器和变压变频调速控制器。G-M拖动系统的限流软起动是基于恒流或限流软起动的控制原理,在电动机起动过程中,通过控制同步发电机的励磁系统来实现的,变频调速是基于异步电动机变压变频调速的控制原理,在电动机调速过程中,通过联合控制同步发电机的励磁控制器和转速调节器来实现的。利用MATLAB/Simulink建立G-M拖动系统及其起动和调速控制器的数学模型和仿真模型,然后以一艘3500方绞吸式挖泥船为依托,将本文设计的G-M拖动系统应用于其挖泥泵驱动装置,采用西门子系列PLC和组态软件WinCC flexible设计了泥浆输送系统的自动控制装置以及人机交互界面,以实现对泥浆输送系统的自动控制、远程操作和监控报警。利用MATLAB/Simulink对所设计的软起动控制器和变频调速控制器进行仿真测试。结果表明所设计的软起动控制器和变频调速控制器性能良好,能实现G-M拖动系统的软起动和变频调速。对于泥浆输送自动控制装置,本文运用PLCSIM和WinCC flexible Runtime仿真软件进行系统的联合调试,从而在线模拟出泥浆输送系统的实际运行效果。
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