變頻技術在雙電機同步驅(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薄膜成套設備中,通常橫向拉伸機(TDO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;當薄膜幅寬超過5.2m后,橫向拉伸機(TDO設備寬度相應要增加,而薄膜產(chǎn)量的提高,除了有寬幅的拉膜設備外,還需要大幅提升拉膜設備的生產(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)量都相應增加,若繼續(xù)沿用單電機的驅(qū)動方式,使得橫向拉伸機(TDO的動態(tài)機械負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

2、的轉(zhuǎn)動慣量和振動幅度,提高了動態(tài)機械負載平衡性及可靠性,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載平衡和同步驅(qū)動的要求。2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。但從薄膜成套設備的角度來看,橫向拉伸機(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,橫向拉伸機(TDO除了與整條生產(chǎn)線要保持速度鏈關系外,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)負載平衡的關系,否則將會出現(xiàn)因兩臺電機速

3、度不同步,而造成兩臺電機承受的機械負載不平衡,出現(xiàn)一臺電機電流過大,而另一臺電機電流過小的情況。嚴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)無法正常工作,這對控制系統(tǒng)和電機以及機械設備都是極為有害的。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)相應品質(zhì),確保機械負載的動態(tài)平衡。3橫向拉伸機(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供電時,可以實現(xiàn)電機無級平滑調(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-軸方向的dq同步旋轉(zhuǎn)坐標系,把異步電機的定子電流分解為其勵磁分量和轉(zhuǎn)矩分量,得到類似于直流電機的轉(zhuǎn)矩模型,再采取措施把非線性系統(tǒng)變換成兩個獨立的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子磁鏈的子系統(tǒng),從而模仿直流電機分別用PI調(diào)節(jié)器進行控制。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雙電機同步驅(qū)動同一負載的基本要求兩臺矢量控制變

5、頻器驅(qū)動2臺電機拖動同一個機械負載的基本要求是:兩臺變頻器必須保持嚴格的同步運行關系;兩臺變頻器之間實現(xiàn)動態(tài)和穩(wěn)態(tài)負載的自動平衡分配。4結(jié)論根據(jù)雙向拉伸薄膜橫向拉伸機(TDO設備中兩臺電機同步拖動同一負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(TDO上得到了實際應用。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載轉(zhuǎn)矩平衡分配拖動同

6、一負載的場合。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用前景。變頻技術在雙電機同步驅(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(TDO雙電機剛性連接同步驅(qū)動同一負載的負載平衡控制問題,提出了采用西門子6SE70系

7、列矢量控制變頻器解決負栽平衡控制問題的具體方案,并對各控制方案進行了比較和分析,經(jīng)應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.關鍵詞:矢量控制變頻器;同步驅(qū)動;同一負栽;負載平衡Key words:vector control frequency transformer;synchronized drive;simultane