李偉

【摘要】 文章首先分析了變頻器同步控制的一般原理，進(jìn)而結(jié)合港口翻車機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)例，在分析原控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案存在缺陷的基礎(chǔ)之上，引入變頻器同步控制工作原理，對(duì)該翻車機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行了改造，改造后效果確切，證實(shí)了變頻器同步控制原理的實(shí)踐價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】 變頻器 同步控制 港口

在大量的電機(jī)驅(qū)動(dòng)工程實(shí)踐應(yīng)用中，為了確保多個(gè)電機(jī)負(fù)載分配的均衡，電機(jī)動(dòng)作的同步，就需要引入同步控制的工作概念，這對(duì)于提高驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制精度與穩(wěn)定性而言都是至關(guān)重要的。正確把握變頻器同步控制的基本工作原理對(duì)于促進(jìn)其實(shí)踐價(jià)值的發(fā)揮有重要意義，望引起重視。本文即針對(duì)該問題做系統(tǒng)分析與研究。

一、變頻器同步控制原理

對(duì)于變頻器而言，可以說其是最為常見的變頻器控制模式之一。主驅(qū)動(dòng)的控制模式以速度性控制為主，從驅(qū)動(dòng)的控制模式則以轉(zhuǎn)矩控制為主。同步控制可能涉及到的工況有如下幾個(gè)方面：其一，在變頻器主驅(qū)動(dòng)與從驅(qū)動(dòng)的電機(jī)軸通過傳輸帶，以柔性方式連接的情況下，兩者之間不可避免的會(huì)發(fā)生一定的速度差。此情況下，傳輸帶自身的張力能夠縮短主從電機(jī)之間的轉(zhuǎn)矩差距，驅(qū)動(dòng)可以速度控制方式運(yùn)行，確保轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定與可靠。其二，在變頻器主驅(qū)動(dòng)與從驅(qū)動(dòng)的電機(jī)軸通過齒輪（或者是鏈條），以剛性方式連接的情況下，由于連接方式已經(jīng)排除了發(fā)生電機(jī)速度差的問題。故而，在從驅(qū)動(dòng)以轉(zhuǎn)矩控制方式運(yùn)行的過程當(dāng)中，其可以直接通過輸出轉(zhuǎn)矩的方式來維持主驅(qū)動(dòng)負(fù)荷水平的平穩(wěn)，而主驅(qū)動(dòng)則負(fù)責(zé)以速度控制方式完成控制作業(yè)。其三，無論采取的柔性還是剛性連接方式，若主從電機(jī)在正常運(yùn)行狀態(tài)下無法從機(jī)械角度確保轉(zhuǎn)動(dòng)速度的穩(wěn)定與一致，對(duì)于從驅(qū)動(dòng)而言，除要求以速度控制方式運(yùn)行以外，還需要支持轉(zhuǎn)矩控制模式，實(shí)現(xiàn)變頻器在速度控制與轉(zhuǎn)矩控制模式之間的靈活切換。

二、變頻器同步控制在港口中的應(yīng)用

港口二期翻車機(jī)系統(tǒng)中每次進(jìn)行2節(jié)車皮的翻卸作業(yè)，主要構(gòu)成結(jié)構(gòu)包括前后梁、平臺(tái)、底梁、以及端環(huán)這幾個(gè)方面。主體結(jié)構(gòu)直接設(shè)置在翻車機(jī)回轉(zhuǎn)支撐輪上，受驅(qū)動(dòng)電機(jī)的影響執(zhí)行旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，該港口翻車機(jī)通過變頻器完成驅(qū)動(dòng)。本設(shè)計(jì)方案，翻車機(jī)運(yùn)行期間可能存在以下幾個(gè)方面的問題：其一，主驅(qū)動(dòng)出力以及從驅(qū)動(dòng)出力存在較大的偏差問題，主變頻器對(duì)應(yīng)運(yùn)行電流較從變頻器而言明顯較高；其二，同樣是受主變頻器與從變頻器受力不均的因素影響，導(dǎo)致變頻器相關(guān)電器元件使用壽命受到嚴(yán)重不良影響，增大主驅(qū)動(dòng)機(jī)械結(jié)構(gòu)受力，加劇磨損，最終導(dǎo)致翻車機(jī)驅(qū)動(dòng)常見振動(dòng)問題；其三，由于變頻器的控制模式為轉(zhuǎn)速控制，故無法及時(shí)針對(duì)驅(qū)動(dòng)力矩的變化做出響應(yīng)，由此導(dǎo)致翻車機(jī)在力矩分配上存在嚴(yán)重的問題，電機(jī)正常運(yùn)行期間還可能發(fā)生異常抖動(dòng)方面的問題。

針對(duì)該問題，認(rèn)為改進(jìn)設(shè)計(jì)方案的關(guān)鍵在于：對(duì)變頻驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整與優(yōu)化。改進(jìn)的目標(biāo)在于：提高驅(qū)動(dòng)控制的精度以及控制動(dòng)作的響應(yīng)時(shí)間。確保主變頻器、次變頻器對(duì)應(yīng)的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度完全一致，輸出轉(zhuǎn)矩完全一致。故而所采取的設(shè)計(jì)方案為：其一，從主驅(qū)動(dòng)變頻器的角度上來說，運(yùn)行功率設(shè)定為200.0kW，以轉(zhuǎn)矩方式進(jìn)行控制，速度給定方式為PLC模擬量輸出，轉(zhuǎn)矩給定方式為負(fù)載以及驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩；其二，從從驅(qū)動(dòng)變頻器的角度上來說，運(yùn)行功率設(shè)定為200.0kW，以頻率方式進(jìn)行控制，速度給定方式為力矩計(jì)算與機(jī)械結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)矩給定方式為主驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩取值。

變頻驅(qū)動(dòng)改造期間，在驅(qū)動(dòng)電機(jī)上增設(shè)了獨(dú)立運(yùn)行的測(cè)速編碼器，同時(shí)采取軟件形式設(shè)定變頻器參數(shù)并進(jìn)行調(diào)整。同時(shí)，從機(jī)械對(duì)稱的角度上來說，將所對(duì)應(yīng)的編碼器接線線路進(jìn)行對(duì)換處理，借助于此種方式確保變頻器所檢測(cè)得出的電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向與實(shí)際方向完全一致，降低運(yùn)行期間發(fā)生編碼器錯(cuò)誤的故障。通過以上改造，該港口翻車機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，未再次發(fā)生電機(jī)抖動(dòng)方面的問題。變頻器輸出電流基本一致，能夠伴隨工作負(fù)載變化對(duì)應(yīng)發(fā)生變動(dòng)，證實(shí)改造效果確切。

三、結(jié)束語

總而言之，變頻器同步控制需要在電機(jī)負(fù)載連接以及控制精度的靈活選擇上來實(shí)現(xiàn)。通過對(duì)變頻器同步工作原理的嚴(yán)格控制，能夠使包括港口在內(nèi)的各種設(shè)備驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)對(duì)變頻器的應(yīng)用更加可靠與穩(wěn)定。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 李鳳閣，林景波，佟為明等. 基于PLC和變頻器的同步控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)[J]. 實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2011，28（11）：32-35，40

[2] 袁新宇，張杰，王金濤等. 基于MM440的電動(dòng)架車機(jī)雙頻調(diào)速同步控制[J]. 武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)（信息與管理工程版），2013，35（5）：631-634

[3] 張■，張宏朋. 基于PLC和變頻器的多電機(jī)速度同步控制[J]. 城市建設(shè)理論研究（電子版），2014，（8）