智能化采煤机总线电磁干扰模型建立及布线工艺优化

• Published in: 煤炭学报 Vol. 49; no. 6; pp. 2905 - 2923
• Main Authors: 魏东, 王忠宾, 赵亦辉, 李凤麟, 赵友军, 司垒, 李福涛
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 中国矿业大学机电工程学院,江苏徐州 221116%西安煤矿机械有限公司,陕西西安 710200 01.06.2024
• Subjects: 线缆电磁辐射; bus crosstalk; 总线串扰; bus anti-interference; intelligent shearer; 智能化采煤机; 总线抗干扰; 布线优化; cable electromagnetic radiation; arrangement of wire
• ISSN: 0253-9993
• DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.2023.0666

TD67; 智能化采煤机是煤矿综采工作面的关键装备.受智能化采煤机隔爆电控箱内部空间限制,其内部电子电气器件、变频器动力电缆和总线存在混合布线情况,所形成的电磁干扰严重影响了采煤机总线通讯的稳定性和可靠性.随着装机功率持续增加和采煤机智能化需求越来越高,智能化采煤机电气及控制系统总线面临的电磁干扰愈发严峻.目前采煤机电控箱内布线工艺主要以经验为主,缺乏针对智能化采煤机电控箱内电磁环境的有效仿真手段和电控箱内线场传输耦合模型的研究,尚不能为智能化采煤机控制系统总线抗干扰能力提升提供技术支撑.因此,如何有效抑制电磁干扰并优化布线工艺,提升总线通信的稳定性,已经成为智能化采煤机亟待解决的重要问题.针对智能化采煤机总线抗干扰技术的需求,建立了智能化采煤机电控箱内动力线缆辐射干扰模型,提出了输出动力线缆电磁辐射快速估计方法,分析了变频器输出动力线缆所产生的电磁辐射受开关频率、输出电压及启动状态的影响;建立了基于双导体传输线的采煤机CAN总线串扰特性分析模型,提出了基于串扰影响因子的采煤机CAN总线串扰估计方法,研究了总线受串扰影响程度与布线距离、线缆类型及距地高度等的关系.基于上述理论分析设计了智能化采煤机电控箱总线抗干扰优化布线工艺,研发了采煤机总线抗干扰测试可视系统.为了验证所提采煤机布线工艺优化方法的可行性,设计并开展了电控箱布线优化前后的总线干扰测试实验,结果表明:优化前后CAN总线数据帧波形的偏差程度分别为0.1493和0.0305,受扰率分别为56.07%和35.33%.