變頻器同步控制原理及港口中的應用分析

李偉

【摘要】 文章首先分析了變頻器同步控制的一般原理，進而結合港口翻車機控制系統實例，在分析原控制系統設計方案存在缺陷的基礎之上，引入變頻器同步控制工作原理，對該翻車機控制系統進行了改造，改造后效果確切，證實了變頻器同步控制原理的實踐價值。

【關鍵詞】 變頻器 同步控制 港口

在大量的電機驅動工程實踐應用中，為了確保多個電機負載分配的均衡，電機動作的同步，就需要引入同步控制的工作概念，這對于提高驅動系統的控制精度與穩定性而言都是至關重要的。正確把握變頻器同步控制的基本工作原理對于促進其實踐價值的發揮有重要意義，望引起重視。本文即針對該問題做系統分析與研究。

一、變頻器同步控制原理

對于變頻器而言，可以說其是最為常見的變頻器控制模式之一。主驅動的控制模式以速度性控制為主，從驅動的控制模式則以轉矩控制為主。同步控制可能涉及到的工況有如下幾個方面：其一，在變頻器主驅動與從驅動的電機軸通過傳輸帶，以柔性方式連接的情況下，兩者之間不可避免的會發生一定的速度差。此情況下，傳輸帶自身的張力能夠縮短主從電機之間的轉矩差距，驅動可以速度控制方式運行，確保轉速的穩定與可靠。其二，在變頻器主驅動與從驅動的電機軸通過齒輪（或者是鏈條），以剛性方式連接的情況下，由于連接方式已經排除了發生電機速度差的問題。故而，在從驅動以轉矩控制方式運行的過程當中，其可以直接通過輸出轉矩的方式來維持主驅動負荷水平的平穩，而主驅動則負責以速度控制方式完成控制作業。其三，無論采取的柔性還是剛性連接方式，若主從電機在正常運行狀態下無法從機械角度確保轉動速度的穩定與一致，對于從驅動而言，除要求以速度控制方式運行以外，還需要支持轉矩控制模式，實現變頻器在速度控制與轉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用

港口二期翻車機系統中每次進行2節車皮的翻卸作業，主要構成結構包括前后梁、平臺、底梁、以及端環這幾個方面。主體結構直接設置在翻車機回轉支撐輪上，受驅動電機的影響執行旋轉動作，該港口翻車機通過變頻器完成驅動。本設計方案，翻車機運行期間可能存在以下幾個方面的問題：其一，主驅動出力以及從驅動出力存在較大的偏差問題，主變頻器對應運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，導致變頻器相關電器元件使用壽命受到嚴重不良影響，增大主驅動機械結構受力，加劇磨損，最終導致翻車機驅動常見振動問題；其三，由于變頻器的控制模式為轉速控制，故無法及時針對驅動力矩的變化做出響應，由此導致翻車機在力矩分配上存在嚴重的問題，電機正常運行期間還可能發生異常抖動方面的問題。

針對該問題，認為改進設計方案的關鍵在于：對變頻驅動控制系統進行調整與優化。改進的目標在于：提高驅動控制的精度以及控制動作的響應時間。確保主變頻器、次變頻器對應的電機轉動速度完全一致，輸出轉矩完全一致。故而所采取的設計方案為：其一，從主驅動變頻器的角度上來說，運行功率設定為200.0kW，以轉矩方式進行控制，速度給定方式為PLC模擬量輸出，轉矩給定方式為負載以及驅動轉矩；其二，從從驅動變頻器的角度上來說，運行功率設定為200.0kW，以頻率方式進行控制，速度給定方式為力矩計算與機械結構，轉矩給定方式為主驅動轉矩取值。

變頻驅動改造期間，在驅動電機上增設了獨立運行的測速編碼器，同時采取軟件形式設定變頻器參數并進行調整。同時，從機械對稱的角度上來說，將所對應的編碼器接線線路進行對換處理，借助于此種方式確保變頻器所檢測得出的電機旋轉方向與實際方向完全一致，降低運行期間發生編碼器錯誤的故障。通過以上改造，該港口翻車機運行平穩，未再次發生電機抖動方面的問題。變頻器輸出電流基本一致，能夠伴隨工作負載變化對應發生變動，證實改造效果確切。

三、結束語

總而言之，變頻器同步控制需要在電機負載連接以及控制精度的靈活選擇上來實現。通過對變頻器同步工作原理的嚴格控制，能夠使包括港口在內的各種設備驅動系統對變頻器的應用更加可靠與穩定。

參 考 文 獻

[1] 李鳳閣，林景波，佟為明等. 基于PLC和變頻器的同步控制實驗系統[J]. 實驗技術與管理，2011，28（11）：32-35，40

[2] 袁新宇，張杰，王金濤等. 基于MM440的電動架車機雙頻調速同步控制[J]. 武漢理工大學學報（信息與管理工程版），2013，35（5）：631-634

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