2.3.2 abb變頻器主從(cong) 控製原理及參數設置

　　（1） 主從(cong) 控製原理

　　abbacs800係列變頻器主從(cong) 控製采用直接轉矩（dtc）作為(wei) 其核心控製原理。而直接轉矩控製技術是在變頻器內(nei) 部建立了一個(ge) 交流異步電動機的軟件數學模型，根據實測的直流母線電壓、開關(guan) 狀態和電流計算出一組精確的電機轉矩和定子磁通實際值，並將這些參數值直接應用於(yu) 控製輸出單元的開關(guan) 狀態，變頻器的每一次開關(guan) 狀態都是單獨確定的，這意味著可以產(chan) 生實現最佳的開關(guan) 組合並對負載變化作出快速地轉矩響應，並將轉矩相應限製在一拍以內(nei) ，且無超調，真正實現了對電動機轉矩和轉速的實時控製。控製原理如圖3所示。

　　在主從(cong) 控製應用中，外部信號（包括起動、停止、給定信號等）隻與(yu) 主機變頻器相連，主機通過光纖將從(cong) 機控製字和轉速給定值、轉矩給定值廣播給所有的從(cong) 機，實現對從(cong) 機的控製。從(cong) 機一般不通過主從(cong) 通訊鏈路向主機發送任何反饋數據，從(cong) 機的故障信號單獨連至主機的運行使能信號端，形成聯鎖。一旦發生故障，聯鎖將停止主機和從(cong) 機的運行。

　　主機發送給從(cong) 機的的控製字是一個(ge) 16位字，其中僅(jin) b3（run）、b7（reset）、b10（remote－cmd）使用，當從(cong) 機參數10.01（ext1start/stop／dir）或10.02（ext2start/stop/dir）設置為(wei) comm.cw時，控製字命令有效。給定值是包括1個(ge) 符號位和15個(ge) 整數位的16位字，給定1為(wei) 速度給定，給定2為(wei) 轉矩給定。在從(cong) 機中，要將給定1定義(yi) 為(wei) 從(cong) 機的外部速度給定，需將參數11.03（extref1 select）設置為(wei) comm.ref；要將給定2定義(yi) 為(wei) 從(cong) 機的外部轉矩給定，需將參數11.06（ext ref2select）設置為(wei) comm.ref。

　　圖4為(wei) 主機和從(cong) 機為(wei) 剛性連接時，從(cong) 機跟隨主機轉矩給定的控製原理圖。主機采用速度控製方式，即速度給定speedref3與(yu) 實際速度actual speed相比較，通過pi調節器得到轉矩給定值torqref3，該值經過頻率限幅、直流電壓限幅、功率限幅和轉矩限幅後，得到最終的轉矩給定值torq refused。該值和定子磁通給定值分別同相應的實際值在滯環比較器內(nei) 進行比較，得到最優(you) 的pwm信號，最終通過驅動逆變器的開關(guan) 器件達到調節轉速的目的。主機速度環輸出的最終轉矩給定值torqref used同時作為(wei) 從(cong) 機的轉矩給定值，實現主機和從(cong) 機的負載轉矩平衡分配。

　　由於(yu) 從(cong) 機采用轉矩控製，其轉速由主機速度和機械耦合度共同決(jue) 定。當機械耦合緊密時，從(cong) 機速度保持與(yu) 主機同步；當由於(yu) 機械原因導致耦合度變差時，從(cong) 機實際負載轉矩減少，來自主機的給定轉矩torqrefused大於(yu) 從(cong) 機的實際負載轉矩，從(cong) 而引起從(cong) 機轉速的迅速升高，直到達到其轉速的限幅值，如圖5（a）所示。此時，從(cong) 機由轉矩控製方式轉變為(wei) 速度控製方式，速度給定值為(wei) 轉速限幅值。在工程中，為(wei) 防止主從(cong) 機速度相差過大，在從(cong) 機的速度環節中增加了窗口控製功能。窗口控製原理如圖5（b）所示。當從(cong) 機轉速超過窗口控製所設定的轉速範圍後，窗口控製功能激活從(cong) 機轉速pi調節器輸出torqref2，該輸出值與(yu) 主機轉矩給定值的和作為(wei) 最終的從(cong) 機轉矩給定值torq ref used，保證從(cong) 機轉速限製在窗口限定的範圍之內(nei) 。#p#分頁標題#e#

　　圖6為(wei) 主機與(yu) 從(cong) 機為(wei) 柔性連接時，從(cong) 機跟隨主機速度給定的控製原理圖。主機為(wei) 速度控製方式，轉速給定為(wei) speedref3。從(cong) 機跟隨主機的轉速給定，給定值為(wei) speedref3，主機轉矩給定值無效。在此控製方式中，主機和從(cong) 機轉矩下垂功能的使用保證了負載功率在主從(cong) 機上的平均分配。當從(cong) 機因摩擦力下滑等原因出現部分卸載情況時，從(cong) 機輸出轉矩降低，在轉矩下垂功能的作用下，實際給定轉速略有升高，實際輸出功率變化不大。此時，主機承受的負載增加，其內(nei) 部輸出轉矩相應提高，而轉矩下垂功能使給定轉速下降，從(cong) 而保證主機輸出功率的平衡。當從(cong) 機摩擦力恢複後，從(cong) 機承受的負載增加，內(nei) 部輸出轉矩相應增加，實際給定轉速減少；主機承受負載減少，內(nei) 部輸出轉矩相應減少，實際給定轉速相應提高。由於(yu) 轉矩下垂功能的存在，主從(cong) 機在一定程度上可以實現負載功率的平均分配。

　　（2） 主從(cong) 機參數設置

　　abb acs800係列變頻器主從(cong) 機參數設置如表1～2所示，具體(ti) 信息可參考文獻［2］。

　　需要注意的是，當從(cong) 機采用跟隨主機轉矩控製時，如采用窗口控製功能，參數組60.02應選擇參數add，表示窗口控製對轉矩控製模式下的從(cong) 機進行速度監視。

　　在轉速偏差在參數定義(yi) 的範圍內(nei) ，從(cong) 機遵循主機的轉矩給定信號，窗口控製將會(hui) 保持從(cong) 機速度調節器的輸入和輸出為(wei) 零。

　　若轉速偏差超出窗口範圍，窗口控製將誤差傳(chuan) 至速度調節器。速度調節器輸出將會(hui) 增加或減少內(nei) 部轉矩給定值，將轉速限製在窗口定義(yi) 的轉速範圍內(nei) 。

3 應用主從(cong) 案例分析

　　山西朔州中煤集團的皮帶運輸機采用兩(liang) 台大功率電機主從(cong) 連接的傳(chuan) 動方式，保證負載的分配平衡。由於(yu) 應用場合的差異，該廠采用了兩(liang) 種不同的主從(cong) 控製方式，即主機采用轉速控製方式，從(cong) 機采用跟隨主機轉矩和跟隨主機轉速的控製方式。傳(chuan) 動係統參數如下：#p#分頁標題#e#

　　電機參數：額定電壓為(wei) 660v；額定電流為(wei) 720.9a；額定功率為(wei) 710kw；額定轉速為(wei) 1448r/min；額定頻率為(wei) 50hz。

　　變頻器：2 × acs800-07-1700-7

　　3.1 從(cong) 機跟隨主機轉矩的控製方式

　　圖7為(wei) 兩(liang) 台電機通過同一個(ge) 減速機同軸聯結（剛性連接）的主從(cong) 波形圖。采用abb傳(chuan) 動調試軟件drivewindow監測主機和從(cong) 機在工作過程中的轉速（［1］代表主機，［4］代表從(cong) 機）、電流（［2］代表主機，［5］代表從(cong) 機）和輸出轉矩（［3］代表主機，［6］代表從(cong) 機）的波形。圖7中的數值為(wei) 相應的實測值。主機給定轉速為(wei) 1480r/min。由圖可見，從(cong) 機跟隨主機的轉矩輸出，兩(liang) 電機分別輸出額定轉矩的約37.4%左右，負載分配基本平衡，兩(liang) 電機實際輸出電流約為(wei) 320a左右。由於(yu) 主從(cong) 機為(wei) 剛性連接，主從(cong) 機轉速由機械結構保持同步，實際轉速為(wei) 1480r/min左右。

　　3.2 從(cong) 機跟隨主機轉速的控製方式

　　圖8為(wei) 兩(liang) 台電機通過皮帶機同軸聯結（柔性連接）的主從(cong) 波形圖。采用abb傳(chuan) 動調試軟件drivewindow監測主機和從(cong) 機在工作過程中的轉速（［1］代表主機，［3］代表從(cong) 機）和輸出轉矩（［2］代表主機，［4］代表從(cong) 機）的波形。圖中的數值為(wei) 相應的實測值。主機給定轉速為(wei) 200r/min。由圖8可見，由於(yu) 從(cong) 機采用轉速控製，從(cong) 機轉速保持與(yu) 主機一致，維持在200r/min左右。由於(yu) 係統為(wei) 柔性連接，主從(cong) 機所承受的負載轉矩略有不同，因此，其輸出轉矩也略有差別，但基本維持在電機額定轉矩的28%左右，兩(liang) 電機輸出功率基本相同。

4 結束語

　　由以上分析可知，在工業(ye) 應用中，針對同軸連接需要同步運行的場合，主從(cong) 控製是一種最佳的選擇方案，不僅(jin) 能夠保證多個(ge) 同軸電機的同步運行，而且可較好地實現負載的均勻分配，減少了設備因不同步、負載分配不平衡而導致的係統故障和產(chan) 品質量差等現象的發生，保證了生產(chan) 的正常高效的進行。