1 前言 在許多生產(chǎn)線上，為了減小機械設(shè)備的轉(zhuǎn)動慣量，加快過渡過程及減少過渡過程中的能量損耗，經(jīng)常采用兩臺或多臺電機同軸驅(qū)動。例如，鋼鐵、銅、鋁冷軋機的主軋機和卷取機設(shè)備，高速線材的精軋機等，這種多電機傳動系統(tǒng)的關(guān)鍵是解決好速度控制和力矩均衡控制兩大問題，如采用一個速度調(diào)節(jié)器和多個電流調(diào)節(jié)器構(gòu)成的主從控制系統(tǒng)。以1450mm 6輥可逆冷軋機主軋機系統(tǒng)為例，介紹同軸串聯(lián)的雙電機控制系統(tǒng)。 2 控制對象 主軋機為工作輥傳動的6輥可逆冷軋機，上下輥各由兩臺同軸串聯(lián)的直流電動機通過共用減速機及十字萬向接軸單獨傳動。 直流電動機型號為ZTl0-4B，電機功率為1250kW，電機電壓為660V，電機電流為2100A，勵磁電流為27A，轉(zhuǎn)速為450／1200r•rain－1。 3 系統(tǒng)構(gòu)成 主軋機控制系統(tǒng)，是雙電機傳動系統(tǒng)，兩臺電機是通過機械剛性同軸聯(lián)結(jié)，保持速度同步。區(qū)別于單電機傳動系統(tǒng)，兩臺電機的控制系統(tǒng)不是獨立的而是彼此相互關(guān)聯(lián)的。若兩臺電機傳動都作為獨立的速度控制，軋鋼時，兩臺電機的轉(zhuǎn)矩難以調(diào)整，況且其中一臺電機無法安裝作為速度反饋的脈沖編碼器。既要保證整個系統(tǒng)的速度同步，又要保證兩臺電機的轉(zhuǎn)矩均衡，我們把控制系統(tǒng)設(shè)計成一個速度環(huán)、兩個電流環(huán)的主從控制結(jié)構(gòu)?？刂茊卧捎梦鏖T子公司SIMOREGK 6RA70數(shù)字裝置，額定電壓660V，額定電流2200A，額定勵磁電流50A，4象限控制。兩臺電動機各用一套，配置相同?？刂葡到y(tǒng)框圖如圖1所示。 3．1 速度給定和控制指令 兩臺電動機同軸剛性聯(lián)結(jié)，為了保證兩臺電機運轉(zhuǎn)的一致性，控制系統(tǒng)必須保證同時啟動、制動和停止。因此，在控制兩臺電機的控制裝置上都配有CBP通訊板和PLC通過Profibus-DP網(wǎng)進行數(shù)據(jù)通訊，PLC同時給主從系統(tǒng)發(fā)出啟動和停車指令，其速度指令發(fā)送給主系統(tǒng)。 3．2 勵磁控制 同軸串聯(lián)的雙電機控制系統(tǒng)，通常設(shè)計時，把兩臺電機的勵磁繞組串聯(lián)，由一套勵磁裝置供電。 由于勵磁繞組串聯(lián)后要求勵磁裝置的輸出電壓較高，因此在勵磁回路設(shè)計時，采用兩套獨立的勵磁裝置分別供給兩臺電機的勵磁電流。勵磁電流的調(diào)節(jié)部分在6RA70裝置中完成，具有勵磁電流設(shè)定、停機勵磁和自動弱磁控制等功能。其功率部分仍為單相半控橋回路，勵磁電流實際值信號取自勵磁單元輸出回路中的分流器，調(diào)節(jié)器參數(shù)均可在優(yōu)化運行中確定。 3．3 力矩平衡控制 由直流電動機的機械特性可知，同一型號的兩臺直流電動機硬軸聯(lián)結(jié)，兩臺電動機的機械特性相同，則負載在兩臺電機間平均分配，每臺電動機承擔(dān)二分之一的負載。但在實際中，即使是型號相同的兩臺電動機，由于制造的原因，往往可能出現(xiàn)電樞電阻或磁通不相等的情況，導(dǎo)致兩臺電機的特性不一致，此時負載在兩電機間就不能平均分配了。為解決同軸串聯(lián)的兩臺電機的轉(zhuǎn)矩平衡問題，控制系統(tǒng)采用主從控制結(jié)構(gòu)，主系統(tǒng)按照軋制工藝要求對整個系統(tǒng)進行速度控制，主系統(tǒng)的速度調(diào)節(jié)器輸出作為轉(zhuǎn)矩設(shè)定值，分配給主、從系統(tǒng)。取兩臺電機在各自系統(tǒng)中的磁通值，把轉(zhuǎn)矩設(shè)定值轉(zhuǎn)換成電流設(shè)定值，進行電流閉環(huán)調(diào)節(jié)從而保證兩臺電機的出力基本一致，達到轉(zhuǎn)矩平衡。 3．4 電勢調(diào)節(jié) 由于兩臺電機的勵磁控制是獨立的，速度調(diào)節(jié)器僅在主系統(tǒng)中，為保證兩套系統(tǒng)同時進行自動弱磁控制和電勢調(diào)節(jié)，需把主系統(tǒng)的速度實際值傳遞給從系統(tǒng)，分別進行主系統(tǒng)和從系統(tǒng)的磁場特性測試運行，來確定弱磁點、磁化曲線和電勢調(diào)節(jié)器的參數(shù)，從而達到兩臺電機的同步運行。 3．5 預(yù)控調(diào)節(jié) 在數(shù)字控制系統(tǒng)中，為了使給定和反饋信號很快通過控制環(huán)節(jié)影響被調(diào)量，加快系統(tǒng)對給定量的響應(yīng)，都設(shè)計了預(yù)控環(huán)節(jié)。其原理是根據(jù)給定量及系統(tǒng)參數(shù)計算出控制對象所需的控制信號，直接作用于控制對象。在系統(tǒng)中有電樞電流預(yù)控、EMF預(yù)控和勵磁電流預(yù)控環(huán)節(jié)。以電樞電流預(yù)控介紹預(yù)控結(jié)構(gòu)原理。 電樞電流預(yù)控環(huán)節(jié)是根據(jù)電樞電流給定，電動機電樞回路參數(shù)電阻，電感以及電勢，計算出系統(tǒng)所需的觸發(fā)信號。原理框圖如圖2所示。