同軸傳動(dòng)雙電機(jī)主從勵(lì)磁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

辛向暉

摘 要：介紹了ANSALDO全數(shù)字直流調(diào)速裝置（SPDME）的負(fù)載均衡功能，由該裝置為主構(gòu)建的雙電機(jī)主從勵(lì)磁控制系統(tǒng)，解決在軋管主傳動(dòng)機(jī)組中同軸傳動(dòng)雙電機(jī)的負(fù)載不均衡問題，實(shí)際應(yīng)用表明，該控制系統(tǒng)能夠滿足轉(zhuǎn)速高、負(fù)荷大的生產(chǎn)工藝需要。

關(guān)鍵詞：軋管；負(fù)載均衡；同軸傳動(dòng)；主從勵(lì)磁控制

中圖分類號(hào)： TG334.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2017）04-187-2

1 概述

多電機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)方式在較多工業(yè)生產(chǎn)場(chǎng)合運(yùn)用到，良好的調(diào)速控制能力和力矩平衡控制能力是保證整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵，以某鋼鐵廠雙他勵(lì)電動(dòng)機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)MPM軋管機(jī)系統(tǒng)為例，介紹兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)在機(jī)械軸串聯(lián)，電機(jī)電樞并聯(lián)模式下，采用主從勵(lì)磁控制方式搭建的勵(lì)磁控制系統(tǒng)，利用ANSALDO直流調(diào)速裝置負(fù)載均衡功能，達(dá)到軋機(jī)速度快速響應(yīng)及兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)負(fù)載均衡的效果。

2 工藝介紹

MPM軋機(jī)為5架工作輥橫豎布置傳動(dòng)的雙輥軋管機(jī)，該軋機(jī)第二架軋輥由兩臺(tái)電機(jī)同軸剛性聯(lián)接驅(qū)動(dòng)，在日常生產(chǎn)中，該機(jī)架的軋輥輥縫設(shè)定值較小，電機(jī)速度設(shè)定值較高，要求兩臺(tái)電機(jī)在速度上保持同步且響應(yīng)一致，在電機(jī)轉(zhuǎn)矩上保持平衡。

兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)為相同型號(hào)，各項(xiàng)銘牌參數(shù)一致，型號(hào)為DH900M65EC3，額定功率為1700kW，額定電壓為1050V，額定電流為1706A，勵(lì)磁電流34A，轉(zhuǎn)速為500/1000r·min-1。

3 控制系統(tǒng)構(gòu)成

與別的生產(chǎn)線上雙電機(jī)同軸傳動(dòng)系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)整體上仍然采用單電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)常用的一個(gè)速度環(huán)、一個(gè)電流環(huán)、一個(gè)電壓環(huán)的三環(huán)調(diào)節(jié)控制結(jié)構(gòu)，其主回路連接簡(jiǎn)圖如圖1；不同之處是在兩臺(tái)電機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)功能上，其勵(lì)磁系統(tǒng)通過采集兩電機(jī)并聯(lián)電樞各自電流信號(hào)，通過主電機(jī)勵(lì)磁裝置的負(fù)載均衡功能[1]來(lái)輸出兩路電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)信號(hào)，通過主從勵(lì)磁裝置調(diào)節(jié)兩臺(tái)電機(jī)勵(lì)磁電流來(lái)平衡電樞電流，進(jìn)而達(dá)到兩臺(tái)電機(jī)負(fù)載平衡的目的。其勵(lì)磁系統(tǒng)控制原理如圖2。在此系統(tǒng)中，由于兩電機(jī)并聯(lián)電樞由一套整流裝置給供電，所以設(shè)計(jì)中采用兩臺(tái)相關(guān)聯(lián)的勵(lì)磁控制器來(lái)調(diào)整兩電機(jī)勵(lì)磁電流，主勵(lì)磁控制器采用ANSALDO SPDME數(shù)字調(diào)節(jié)器，從勵(lì)磁控制器采用ANSALDO SPATE模擬調(diào)節(jié)器，主勵(lì)磁控制器接收來(lái)自主控板的勵(lì)磁給定值，主勵(lì)磁控制器經(jīng)過調(diào)節(jié)再整流輸出電流供給主電機(jī)，從勵(lì)磁控制器接收主勵(lì)磁控制器調(diào)節(jié)信號(hào)，再整流輸出電流供給從電機(jī)。關(guān)系到勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)的電勢(shì)調(diào)節(jié)器和負(fù)載均衡調(diào)節(jié)器均在SPDME裝置中。

4 力矩平衡控制

結(jié)合直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性可知，在理想狀態(tài)下，相同型號(hào)的兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性也相同，當(dāng)兩者同軸剛性聯(lián)結(jié)時(shí)，則各自會(huì)承擔(dān)一半負(fù)載，但由于每臺(tái)電動(dòng)機(jī)的制造差異，導(dǎo)致電機(jī)電樞內(nèi)阻或電機(jī)磁通不一致的情況發(fā)生，進(jìn)而致使兩臺(tái)電機(jī)特性產(chǎn)生差異，不能夠平均分擔(dān)負(fù)載，為了使兩臺(tái)電機(jī)平均分擔(dān)負(fù)載，在此系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)了勵(lì)磁主從控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，通過調(diào)節(jié)主從兩臺(tái)電機(jī)的勵(lì)磁電流來(lái)平衡兩臺(tái)電機(jī)電樞電流，達(dá)到力矩平衡的目的，電機(jī)在基速以下運(yùn)行時(shí)，不進(jìn)行負(fù)載平衡調(diào)節(jié)。在兩臺(tái)電機(jī)銘牌參數(shù)相同的情況下，兩電機(jī)電樞電流及磁通滿足以下公式

5 電勢(shì)調(diào)節(jié)器與勵(lì)磁給定

在要求弱磁和具有經(jīng)濟(jì)磁場(chǎng)的情況下，要使用電勢(shì)調(diào)節(jié)器，電勢(shì)調(diào)節(jié)器由前饋調(diào)節(jié)器和比例、積分調(diào)節(jié)器兩部分組成，前饋調(diào)節(jié)器可預(yù)先對(duì)磁通進(jìn)行控制，PI調(diào)節(jié)器可校正φ-A變換中產(chǎn)生的誤差，電勢(shì)調(diào)節(jié)器總的輸出信號(hào)由上述兩個(gè)調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)綜合而成，其原理圖如圖3。而在此系統(tǒng)中，在基速以上時(shí)，進(jìn)入弱磁升速狀態(tài)，電勢(shì)調(diào)節(jié)器總的輸出信號(hào)將會(huì)與負(fù)載均分PI調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)綜合后并通過φ-A變換產(chǎn)生主從電機(jī)的勵(lì)磁電流給定。

6 參數(shù)設(shè)置

根據(jù)主從勵(lì)磁系統(tǒng)的要求其主要參數(shù)設(shè)置[2]見表1。

負(fù)載不平衡報(bào)警點(diǎn)： 當(dāng)單臺(tái)電機(jī)運(yùn)行電流值超過最大運(yùn)行電流（DB6）的二分之一時(shí)，負(fù)載均衡調(diào)節(jié)功能失效，該電機(jī)電流的毫伏值電壓信號(hào)反饋到報(bào)警控制板發(fā)出報(bào)警信號(hào)切斷繼電邏輯控制回路。

7 結(jié)束語(yǔ)

此主從勵(lì)磁控制的同軸雙電機(jī)電控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了負(fù)荷均衡功能，在實(shí)際應(yīng)用中，有較高的性價(jià)比。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] ASIRobicon S.p.A.SPDME DIGITAL EXCITERS AND WARD LEONARD CONTROL MANUAL.美國(guó)，2004年7月.

[2] 趙琪，胡金鑫，崔素蘭.全數(shù)字直流調(diào)速力矩平衡系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)[J].包鋼科技，2007（03）.