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河北大牛電機--變頻控制技術(shù)在同一負(fù)載中的應(yīng)用

2015-01-27 11:56:13
關(guān)鍵字：矢量控制變頻器 同步驅(qū)動 同一負(fù)載 負(fù)載平衡
以往薄膜幅寬在5．2 m 以下的雙向拉伸（B0PP或B0PET）薄膜成套設(shè)備中，通常橫向拉伸機（11）O）左右鏈鋏的傳動是由一臺電機通過左右傳動軸和齒輪箱及鏈輪驅(qū)動的；當(dāng)薄膜幅寬超過5．2 In后，橫向拉伸機（rIDO）設(shè)備寬度相應(yīng)要增加，而薄膜產(chǎn)量的提高，除了有寬幅的拉膜設(shè)備外，還需求大幅提升拉膜設(shè)備的生產(chǎn)速度。但生產(chǎn)速度的提高，使得齒輪傳動機構(gòu)和連接軸的體積和質(zhì)量都相應(yīng)增加，若延續(xù)沿用單電機的驅(qū)動方式，使得橫向拉伸機（TD0）的動態(tài)機械負(fù)載平衡性及可靠性和機加工精度都很難滿足生產(chǎn)工藝要求。為此，采用兩臺 洛陽紅螞蟻搬家公司電機分別直接驅(qū)動左右齒輪箱和鏈輪，左右齒輪箱之間用一根傳動軸剛性連接，從而降低了傳動機械的轉(zhuǎn)動慣量和振動幅度，提高了動態(tài)機械負(fù)載平衡性及可靠性，降低了機加工難度。但由此引出的新問題是：如何使控制系統(tǒng)滿足驅(qū)動左右齒輪箱兩臺同功率電機的負(fù)載平衡和同步驅(qū)動的要求。對于橫向拉伸機（TDO）這樣的控制對象，對速度精度、轉(zhuǎn)矩動態(tài)響應(yīng)、負(fù)荷自動分配等都有著比較嚴(yán)格的要求，而一般的V 控制的變頻器又難以滿足此要求。本文著重介紹了采用矢量控制變頻技術(shù)，實現(xiàn)2臺變頻器分別拖動2臺電機同步驅(qū)動同一負(fù)載，實現(xiàn)高精度、大轉(zhuǎn)矩調(diào)速的問題。

1 橫向拉伸機（TDO）對控制系統(tǒng)的要求

影響薄膜質(zhì)量的因素有很多，如生產(chǎn)工藝參數(shù)、設(shè)備加工和安裝精度、生產(chǎn)溫度及速度的控制精度、生產(chǎn)操作人員的技能等，都會對薄膜質(zhì)量產(chǎn)生影響。但從薄膜成套設(shè)備的角度來看，橫向拉伸機（ I1DO）對薄膜的質(zhì)量特別是成膜率，有著直接的影響。由于橫向拉伸機的結(jié)構(gòu)特點是用兩臺相同功率的交流電機分別驅(qū)動左右齒輪傳動機構(gòu)，而左右齒輪傳動機構(gòu)之間有-N性相連的連接軸，這樣就使得橫向拉伸機在傳動結(jié)構(gòu)上和負(fù)載的性質(zhì)上變成了兩臺電機同時驅(qū)動這個負(fù)載的形式。

如圖1所示，這種傳動結(jié)構(gòu)形式的好處正是使得左右鏈條永遠(yuǎn)I司步運行，而不會出現(xiàn)左右鏈條之間在運行過程中產(chǎn)生速差使薄膜破裂的現(xiàn)象。依據(jù)薄膜生產(chǎn)工藝的特點，橫向拉伸機（TD0）除了與整條生產(chǎn)線要保持速度鏈關(guān)系外，其本身左右鏈條的兩臺驅(qū)動電機還要保持速度同步和機械動態(tài)負(fù)載平衡的關(guān)系，否則將會出現(xiàn)因兩臺電機速度差異步，而造成兩臺電機承受的機械負(fù)載不平衡，出現(xiàn)一臺電機電流過大，而另一臺電機電流過小的資訊。嚴(yán)重時還會造成變頻器因電流過大而頻繁出現(xiàn)過載保護現(xiàn)象，使得控制系統(tǒng)無法正常打工，這對控制系統(tǒng)和電機以及機械設(shè)備都是極為有害的。因此要求橫向拉伸機（TDO）的速度控制系統(tǒng)要有極高的穩(wěn)速精度和動態(tài)相應(yīng)品質(zhì)，確保機械負(fù)載的動態(tài)平衡。

2 橫向拉伸機（TDO）控制系統(tǒng)組成和打工原理

2．1 變頻器的選擇

采用一般的通用變頻器給異步電動機供電時，可以實現(xiàn)電機無級平滑調(diào)速?？墒?，調(diào)速時有靜差，精度不高，調(diào)速范圍在hl0左右，而且不能像直流調(diào)速系統(tǒng)那樣提供很高的動態(tài)性能。所以，一般v／F控制模式的變頻器不論是靜態(tài)的穩(wěn)速精度還是動態(tài)響應(yīng)速度，都無法滿足薄膜生產(chǎn)工藝的要求。而矢量控制變頻器的特點是：采用由轉(zhuǎn)子磁鏈決定d一軸方向的dq同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，把異步電機的定子電流分解為其勵磁分量和轉(zhuǎn)矩分量，得到相似于直流電機的轉(zhuǎn)矩模型， 中山清潔公司再采取措施把非線性系統(tǒng)變換成兩個自我的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子磁鏈的子系統(tǒng)，從而仿照直流電機分別用PI調(diào)節(jié)器開展控制。所以，矢量控制變頻器有像直流調(diào)速系統(tǒng)那樣優(yōu)異的調(diào)速精度和動態(tài)響應(yīng)速度以及很寬的調(diào)速范圍（hl00）和完備的轉(zhuǎn)矩控制功能，完全能滿足薄膜生產(chǎn)工藝要求。所以在該控制系統(tǒng)中選擇西門子6SE70系列矢量控制變頻器作為電機的速度控制調(diào)節(jié)器和轉(zhuǎn)矩控制調(diào)節(jié)器。

2。2 雙電機同步驅(qū)動同一負(fù)載的基礎(chǔ)要求

兩臺矢量控制變頻器驅(qū)動2臺電機拖動同這個機械負(fù)載的基礎(chǔ)要求是：

（1）兩臺變頻器必須保持嚴(yán)格的同步運行關(guān)系；
（2）兩臺變頻器之間實現(xiàn)動態(tài)和穩(wěn)態(tài)負(fù)載的自動平衡分配。

2．3 三種基礎(chǔ)的控制方案

下面介紹的三種基礎(chǔ)控制方案可以滿足上述的基礎(chǔ)要求。

轉(zhuǎn)矩跟蹤控制方案3同樣將兩臺矢量控制變頻器連接成主從控制方式。

生產(chǎn)線速度鏈的調(diào)速信號經(jīng)PROFIBUS總線送至主、從控制裝置，再將主動裝置的轉(zhuǎn)矩輸出信號經(jīng)主動裝置的模擬量輸出口X102．21．22送至從動裝置的模擬量輸突破口X102．17．18端子，作為從動裝置的轉(zhuǎn)矩限幅信號；實質(zhì)應(yīng)用時，先人為將從動裝置的速度給點值設(shè)成約大于主動裝置的速度給點值，使從動裝置實質(zhì)運轉(zhuǎn)速度約大于主動裝置的實質(zhì)運轉(zhuǎn)速度；如果不見將主動裝置輸出的轉(zhuǎn)矩限幅信號送至從動裝置的模擬量輸人口，作為從動裝置的轉(zhuǎn)矩限幅給定信號，那么，從動裝置的實質(zhì)轉(zhuǎn)速則大于主動裝置的實質(zhì)轉(zhuǎn)速，所以從動裝置的實質(zhì)輸出轉(zhuǎn)矩也將大于主動裝置的實質(zhì)輸出轉(zhuǎn)矩；但從動裝置因受主動裝置轉(zhuǎn)矩限幅信號的制約，而始終與主動裝置的負(fù)載轉(zhuǎn)矩保持動靜態(tài)的自動平衡分配。

3 結(jié)論

依據(jù)雙向拉伸薄膜橫向拉伸機（TI）o）設(shè)備中兩臺電機同步拖動同一負(fù)載的實質(zhì)資訊及薄膜的生產(chǎn)工藝要求，提出了采用兩臺矢量控制變頻器分別驅(qū)動兩臺電機的轉(zhuǎn)矩跟蹤控制方案，其中方案二已經(jīng)實驗證實可行，方案三已在一條5．2 m雙向拉伸薄膜生產(chǎn)線的橫向拉伸機（TD0）上得到了實質(zhì)應(yīng)用。經(jīng)過數(shù)年的運行，證實該控制方案完全滿足橫向拉伸機（ TDO）的生產(chǎn)工藝要求，控制效果良好。這些方案也可應(yīng)用到冶金、起重、造紙、玻璃、裝卸等行業(yè)中，需用兩臺電機同步運行并自動保持負(fù)載轉(zhuǎn)矩平衡分配拖動同一負(fù)載的場合。同時，對其他有相似的控制要求的行業(yè)，也有很好的借鑒含義和廣泛的應(yīng)用前景。本文地址： http://www.97k8.com/dianji-7.htm

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