轉(zhuǎn)矩控制和主從機(jī)操作
文章15
我們通??刂谱冾l器作為一個(gè)更大的控制系統(tǒng)的一部分,所以我們對(duì)負(fù)載或電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速不是很感興趣,更多的則是它們提供些什么。即使是在一個(gè)簡(jiǎn)單的應(yīng)用,如冷卻風(fēng)扇,風(fēng)扇的速度也并不重要,產(chǎn)生的氣流或溫度才是我們?cè)谝獾摹R虼?,風(fēng)扇的速度被調(diào)整(手動(dòng)控制或作為整個(gè)控制系統(tǒng)的一部分)只是為了得到我們想要的結(jié)果。
然而,在一些應(yīng)用中,控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩是非常有用的。轉(zhuǎn)矩是線(xiàn)性力矩在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的對(duì)應(yīng)計(jì)量;在給定的速度下,轉(zhuǎn)矩越大,功率就越大。轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速和功率的關(guān)系如下:
功率= 轉(zhuǎn)矩× 轉(zhuǎn)速× 2π/60
其中速度單位為rpm。電氣和機(jī)械損失也必須考慮在內(nèi)。在電動(dòng)機(jī)中,產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩是磁通量(磁化電流)和負(fù)載電流的乘積。如果你有磁通,那么當(dāng)你給電機(jī)加載時(shí),負(fù)載電流上升,轉(zhuǎn)矩增加。
對(duì)于控制轉(zhuǎn)矩的變頻器,必須測(cè)量電機(jī)的總電流,然后分離負(fù)載電流和磁化電流,并在磁化電流不變的前提下,調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速以保持恒定的負(fù)載電流。不像一個(gè)簡(jiǎn)單的頻率控制器,這是一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng);也就是說(shuō),我們有一個(gè)設(shè)定點(diǎn),或我們想要的值,和一個(gè)實(shí)際值,在這種情況下,轉(zhuǎn)矩是從負(fù)載電流和磁化電流計(jì)算出來(lái)的。變頻器比較兩者并相應(yīng)地調(diào)整輸出頻率。所以它像任何閉環(huán)系統(tǒng)一樣,有增益和積分因子,用于穩(wěn)定控制系統(tǒng),這在前幾篇文章有講述。
轉(zhuǎn)矩控制可以工作在V/F變頻器上,但是在矢量變頻器上更加有效。上一篇關(guān)于矢量控制的文章解釋了轉(zhuǎn)矩和磁通控制是矢量控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分,所以轉(zhuǎn)矩控制非常有意義。在矢量控制的設(shè)置中,我們可以進(jìn)行各種調(diào)整來(lái)穩(wěn)定轉(zhuǎn)矩控制,盡管這通常不是必需的。
其中一個(gè)重要的因素是讓變頻器知道負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。如果我們?cè)噲D控制高慣量系統(tǒng)(如飛輪)的轉(zhuǎn)矩,控制參數(shù)(增益、積分因子)將不同于小型繞線(xiàn)機(jī)系統(tǒng)。向變頻器提供此信息的通常方法是輸入電機(jī)與負(fù)載慣量的比率。這是一個(gè)很難計(jì)算甚至猜測(cè)的數(shù)字,但是通過(guò)調(diào)整它(在高慣量應(yīng)用的情況下向上調(diào)整),可以很容易地提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
具有綜合矢量控制的變頻器(如P2)可以在轉(zhuǎn)矩控制中運(yùn)行。那么什么時(shí)候使用轉(zhuǎn)矩控制呢?一個(gè)簡(jiǎn)單的例子是我們想要控制張力的地方,如圖1所示。
圖1 退繞機(jī)和纏繞機(jī)
例如,如果我們?cè)诰砝@織物,我們希望在卷繞機(jī)上保持恒定的張力;如果直徑恒定,轉(zhuǎn)矩控制就可以做到這一點(diǎn)。我們測(cè)量或計(jì)算出繞輥直徑,然后可以相應(yīng)地調(diào)整轉(zhuǎn)矩設(shè)定點(diǎn)。在卷繞機(jī)應(yīng)用中,通常會(huì)設(shè)置一個(gè)速度限制,因?yàn)槿绻牧虾谋M或斷裂,變頻器會(huì)試圖通過(guò)加速來(lái)保持轉(zhuǎn)矩,這就很糟糕又很刺激了。
有時(shí)我們?cè)诔矶茸兓臄嚢铏C(jī)應(yīng)用中使用轉(zhuǎn)矩控制,我們希望盡快運(yùn)行攪拌機(jī),但隨著混合物變稠,速度可能會(huì)減慢。
變頻器通常在速度控制下運(yùn)行,但有轉(zhuǎn)矩限制;如果負(fù)載意外上升,轉(zhuǎn)矩控制將取代速度控制,并根據(jù)情況相應(yīng)地進(jìn)行控制。這可以保護(hù)變頻器和電機(jī)在這個(gè)過(guò)程免受過(guò)載的損壞。這功能也可用于替換機(jī)械上相同功效的“安全銷(xiāo)”。記住,在任何時(shí)候你都可以控制轉(zhuǎn)矩或速度,但不能同時(shí)控制兩者。
轉(zhuǎn)矩控制的另一個(gè)應(yīng)用是多個(gè)變頻器機(jī)械連接,我們希望通過(guò)電機(jī)分擔(dān)負(fù)載。舉一個(gè)例子,一個(gè)帶有多個(gè)變頻器和電機(jī)的長(zhǎng)距離輸送機(jī),如圖2所示。
圖2 多電機(jī)輸送系統(tǒng)
在這里,我們以正常的速度控制方式運(yùn)行第一個(gè)電機(jī),并從該變頻器獲取一個(gè)模擬輸出值,設(shè)置為指示輸出轉(zhuǎn)矩,并將其連接到下一個(gè)變頻器,再以轉(zhuǎn)矩控制方式運(yùn)行該變頻器?,F(xiàn)在兩個(gè)變頻器應(yīng)該以相同的轉(zhuǎn)矩運(yùn)行,因此功率相同(假設(shè)速度和縮放比例相同)。后續(xù)變頻器可以用類(lèi)似的方式連接。
使用英泰變頻器,可以更輕松地使用主從連接一起運(yùn)行變頻器。只需使用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)電纜將變頻器連接在一起。如果連接兩個(gè)以上的變頻器(最多63個(gè)驅(qū)動(dòng)器),則需要一些T形連接器來(lái)連接電纜。現(xiàn)在將從機(jī)變頻器上的地址更改為非默認(rèn)地址,并將從機(jī)變頻器置于從屬模式(P-12或P1-12)。在最簡(jiǎn)單的模式下,所有變頻器都可以實(shí)現(xiàn),只要有啟用信號(hào),從機(jī)將以與主機(jī)相同的速度運(yùn)行。您還可以縮放信號(hào),使變頻器以主速度的不同百分比運(yùn)行。
P2變頻器具有附加功能,允許使用連接到從機(jī)的電位計(jì)微調(diào)各個(gè)從機(jī)速度。根據(jù)設(shè)置,速度可以加、減或乘。欲了解更多信息,請(qǐng)?jiān)诰W(wǎng)站內(nèi)查看應(yīng)用說(shuō)明AN-ODP-2-027。
至于轉(zhuǎn)矩控制,同樣,通過(guò)P2,我們可以設(shè)置主從系統(tǒng),以便從機(jī)變頻器的轉(zhuǎn)矩由主機(jī)變頻器控制。
因此,盡管變頻器的轉(zhuǎn)矩控制應(yīng)用有點(diǎn)專(zhuān)業(yè),但轉(zhuǎn)矩共享是確保多個(gè)變頻器分擔(dān)負(fù)載的一種非常有用的方法,英泰變頻器的主/從系統(tǒng)使這一點(diǎn)的設(shè)置非常簡(jiǎn)單。