雙電源雙風機智能保護控制系統設計

式中：E（t）為階越函數。

在電源線路上的總電流Isum為

式中：fi（t）表示第i臺風機電流與時間的關系函數，fi（t）與一般的交流電動機的電流與時間的關系函數大致相同；ti表示為第i臺風機的啟動時刻。

電源系統一般都設有保護裝置，發生短路故障時自動跳閘。而風機即感應電動機的短路保護定值一般設置在其額定電流的8倍以上。所以，在設置電源系統的短路保護定值時，一般將其短路保護門限電流設置在當8臺風機都處于額定電流工作情況下，加上1臺風機發生短路故障時產生的總電流。

所以，電源系統的短路保護電流門限值設置為（7+8×1）IN=15IN。

雙電源雙風機保護控制系統啟動控制策略的目標是調整各風機的啟動時間t1～t8，使其在任何時刻滿足條件：

Isum＜15IN （3）

因風機的啟動過程一般比較短暫，而上述目標函數涉及到8個可變量，求解比較困難，故可將條件簡化，即假設在第i（i＞2）臺風機接收到啟動命令時，第i-1臺風機還處于啟動過程中，風機電流f t-1（t）>IN,而第i-2臺以及更早啟動的風機則可以默認已處于啟動完成狀態，風機電流可以直接用IN代替。因此，可以將系統啟動控制策略的條件改變為

因為fi（0）等于風機的堵轉電流，所以式（4）還可進一步簡化為

由于每個條件只與其中的2個時間參數有關，這樣就使得系統的控制策略大大地得到了簡化。

3.3 系統啟動控制策略的具體實現

雙電源雙風機智能保護控制系統實現啟動控制策略的措施：事先測定時間t1-tn并設定首臺風機，首臺風機接收到啟動信號后立即啟動；當任意第i臺風機啟動的同時，系統內部時鐘開始計時，經過時間ti+1-ti之后，通過CAN總線發送允許第i+1臺風機啟動的啟動信號，則第i+1臺風機接收到該信號后立即啟動。

本系統利用時間判據控制風機啟動，取代一般情況下利用電流判據控制風機啟動的方法，是出于對井下供風持續性的要求。如果用電流判據控制風機的啟動，由于啟動電流很大，此時用于檢測電流的互感器可能處于非最佳的線性檢測區，A/D轉換芯片也可能因為電流過大而處于最大值。這些原因將使單片機內部經算法計算出來的電流結果與實際電流結果產生誤差。而該誤差將導致采用電流判據判別啟動條件的過程較采用時間判據判別的過程所用時間長，從而使系統的實時性下降。

4 結 語

本文介紹了一種雙電源雙風機智能保護控制系統的設計。該系統采用的互補控制策略和啟動控制策略，夠實現主機和從機的及時切換，能保證供風系統不間斷地運行，同時能夠減小由于多臺風機同時啟動對電源造成的沖擊。經過現場調試與試驗，該系統取得了良好的使用效果，保證了井下供風的持續性，使井下通風系統的安全系數大大增加。該智能保護控制系統的下一步改進方向是基于環境變化（如風量、瓦斯濃度的變化等），利用智能控制技術實時調整控制策略，使系統更加適應生產環境的要求，進一步提高安全系數。