變頻技術(shù)在雙電機(jī)同步驅(qū)動控制中的研究

1、價值工程1問題的提出以往薄膜幅寬在5.2m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(jī)(TDO左右鏈鋏的傳動是由一臺電機(jī)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5.2m后,橫向拉伸機(jī)(TDO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,還需要大幅提升拉膜設(shè)備的生產(chǎn)速度。但生產(chǎn)速度的提高,使得齒輪傳動機(jī)構(gòu)和連接軸的體積和質(zhì)量都相應(yīng)增加,若繼續(xù)沿用單電機(jī)的驅(qū)動方式,使得橫向拉伸機(jī)(TDO的動態(tài)機(jī)械負(fù)載平衡性及可靠性和機(jī)加工精度都很難滿足生產(chǎn)工藝要求。為此,采用兩臺電機(jī)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(jī)械

2、的轉(zhuǎn)動慣量和振動幅度,提高了動態(tài)機(jī)械負(fù)載平衡性及可靠性,降低了機(jī)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(jī)的負(fù)載平衡和同步驅(qū)動的要求。2橫向拉伸機(jī)(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(jī)(TDO對薄膜的質(zhì)量特別是成膜率,有著直接的影響。根據(jù)薄膜生產(chǎn)工藝的特點(diǎn),橫向拉伸機(jī)(TDO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(jī)還要保持速度同步和機(jī)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(jī)速

3、度不同步,而造成兩臺電機(jī)承受的機(jī)械負(fù)載不平衡,出現(xiàn)一臺電機(jī)電流過大,而另一臺電機(jī)電流過小的情況。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(hù)現(xiàn)象,使得控制系統(tǒng)無法正常工作,這對控制系統(tǒng)和電機(jī)以及機(jī)械設(shè)備都是極為有害的。因此,要求橫向拉伸機(jī)(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(jī)械負(fù)載的動態(tài)平衡。3橫向拉伸機(jī)(TDO控制系統(tǒng)組成和工作原理3.1變頻器的選擇采用一般的通用變頻器給異步電動機(jī)供電時,可以實現(xiàn)電機(jī)無級平滑調(diào)速。但是,調(diào)速時有靜差,精度不高,調(diào)速范圍在h10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

4、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(diǎn)是:采用由轉(zhuǎn)子磁鏈決定d-軸方向的dq同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系,把異步電機(jī)的定子電流分解為其勵磁分量和轉(zhuǎn)矩分量,得到類似于直流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩模型,再采取措施把非線性系統(tǒng)變換成兩個獨(dú)立的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子磁鏈的子系統(tǒng),從而模仿直流電機(jī)分別用PI調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制。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(h100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(jī)的速度控制調(diào)節(jié)器和轉(zhuǎn)矩控制調(diào)節(jié)器。3.2雙電機(jī)同步驅(qū)動同一負(fù)載的基本要求兩臺矢量控制變

5、頻器驅(qū)動2臺電機(jī)拖動同一個機(jī)械負(fù)載的基本要求是:兩臺變頻器必須保持嚴(yán)格的同步運(yùn)行關(guān)系;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。4結(jié)論根據(jù)雙向拉伸薄膜橫向拉伸機(jī)(TDO設(shè)備中兩臺電機(jī)同步拖動同一負(fù)載的實際情況及薄膜的生產(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(jī)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5.2m雙向拉伸薄膜生產(chǎn)線的橫向拉伸機(jī)(TDO上得到了實際應(yīng)用。經(jīng)過數(shù)年的運(yùn)行,證實該控制方案完全滿足橫向拉伸機(jī)(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(jī)同步運(yùn)行并自動保持負(fù)載轉(zhuǎn)矩平衡分配拖動同

6、一負(fù)載的場合。同時,對其他有類似的控制要求的行業(yè),也有很好的借鑒意義和廣泛的應(yīng)用前景。變頻技術(shù)在雙電機(jī)同步驅(qū)動控制中的研究Study on the Application of Converter Technique at Double-generator Synchronized Drive Control李林Li Lin(江蘇省儀征工業(yè)學(xué)校,儀征211400(Jiangsu Yizheng Industrial School,Yizheng211400,China摘要:本文分析了雙向拉伸薄膜裝備橫向拉伸機(jī)(TDO雙電機(jī)剛性連接同步驅(qū)動同一負(fù)載的負(fù)載平衡控制問題,提出了采用西門子6SE70系

7、列矢量控制變頻器解決負(fù)栽平衡控制問題的具體方案,并對各控制方案進(jìn)行了比較和分析,經(jīng)應(yīng)用證實控制效果良好,滿足生產(chǎn)工藝要求。Abstract:The paper analyzes the biaxial tension diaphragm equipment TDO double-generator rigid connection synchronized drive simultaneous load balance control problem and proposes the adopting of Siemens6SE70vector control frequency transformer to solve load balance control and compares and analyzes each control plan.The practice proves that the control effect is good which could meet production process demand.關(guān)鍵詞:矢量控制變頻器;同步驅(qū)動;同一負(fù)栽;負(fù)載平衡Key words:vector control frequency transformer;synchronized drive;simultane