随着浅部煤炭资源的日益枯竭与煤矿高效率集约化发展，矿井提升系统正逐步朝着超深井与大载荷方向发展，传统矿井提升系统难以解决提升深度增加、钢丝绳加长和负载加大导致的提升效能下降与可靠性降低的难题。基于直线电机垂直推进技术原理，设计了直线电机-钢丝绳复合提升系统，重点对复合提升系统的异类多电机协同驱动控制策略进行了仿真和试验研究。首先，基于煤矿领域目前最大的50t载煤箕斗进行增量设计，对直线电机与钢丝绳复合提升系统进行了总体方案设计，包括：直线电机的初次级结构布置和箕斗增载提升设计等；其次，选定永磁同步电机（PMSM）和永磁直线电机（PLMSM）两种驱动电机的控制策略，分别搭建了单电机闭环矢量控制和多PLMSM同步控制的仿真模型，并对多PLMSM同步控制性能进行了仿真分析；再次，提出了“T-v控制策略”和“F-ω控制策略”两种异类多电机协同驱动控制策略，分别搭建了两种控制策略下的复合提升系统机-电耦合动力学模型，并根据提升系统实际应用工况分别对两种协同控制策略下系统动态特性进行了仿真分析；最后，研制了直线电机-钢丝绳复合提升系统原理样机，通过开展实验室试验验证了旋转电机与直线电机协同控制策略的可行性和有效性。研究结果表明：直线电机-钢丝绳复合提升系统可在原有钢丝绳提升系统的基础上额外增加34%的载煤量，以满足煤矿高效提升需求；通过仿真试验与原理样机试验对比T-v控制策略和F-ω控制策略可得，在T-v控制策略下，PLMSM作为提升系统的速度控制对象，PMSM仅需恒定转矩，提升系统具有异类电机协同控制精度高、钢丝绳张力变化幅值小等优点；在F-ω控制策略下，PMSM作为提升系统的速度控制对象，虽然存在着异类电机速度同步误差大的不足，但多台PLMSM仅需提供恒定推力，可简化复合提升系统的控制结构，适合于协同控制精度要求不高的低成本场景使用。

1 复合提升系统结构设计
1.1 复合提升系统总体方案
1.2 复合提升系统增载设计
2. 复合提升系统电机控制策略研究
2.1 单电机双PI闭环矢量控制策略
2.2 多PLMSM同步控制策略
3.异类多电机协同控制策略研究
3.1 机-电耦合动力学模型建模
3.2 T-v控制策略下复合提升系统动态特性
3.3 F-ω控制策略下复合提升系统动态特性
4.原理样机研制及试验验证
4.1 复合提升系统原理样机研制
4.2 T-v控制策略试验及结果分析
4.3 F-ω控制策略试验及结果分析
4.4 T-v控制策略与F-ω控制策略试验结果对比
5. 结论

鲍久圣,张磊,庄吉庆,等.直线电机-钢丝绳复合提升系统异类多电机协同驱动控制策略[J/OL].煤炭学报,1-13[2024-09-24].https://doi.org/10.13225/j.cnki.jccs.2024.0518.