轉(zhuǎn)矩控制和主從機操作
文章15
我們通??刂谱冾l器作為一個更大的控制系統(tǒng)的一部分,所以我們對負載或電機的實際轉(zhuǎn)速不是很感興趣,更多的則是它們提供些什么。即使是在一個簡單的應用,如冷卻風扇,風扇的速度也并不重要,產(chǎn)生的氣流或溫度才是我們在意的。因此,風扇的速度被調(diào)整(手動控制或作為整個控制系統(tǒng)的一部分)只是為了得到我們想要的結(jié)果。
然而,在一些應用中,控制電動機的轉(zhuǎn)矩是非常有用的。轉(zhuǎn)矩是線性力矩在轉(zhuǎn)動時的對應計量;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。電氣和機械損失也必須考慮在內(nèi)。在電動機中,產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩是磁通量(磁化電流)和負載電流的乘積。如果你有磁通,那么當你給電機加載時,負載電流上升,轉(zhuǎn)矩增加。
對于控制轉(zhuǎn)矩的變頻器,必須測量電機的總電流,然后分離負載電流和磁化電流,并在磁化電流不變的前提下,調(diào)整電機轉(zhuǎn)速以保持恒定的負載電流。不像一個簡單的頻率控制器,這是一個閉環(huán)控制系統(tǒng);也就是說,我們有一個設定點,或我們想要的值,和一個實際值,在這種情況下,轉(zhuǎn)矩是從負載電流和磁化電流計算出來的。變頻器比較兩者并相應地調(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。在矢量控制的設置中,我們可以進行各種調(diào)整來穩(wěn)定轉(zhuǎn)矩控制,盡管這通常不是必需的。
其中一個重要的因素是讓變頻器知道負載的轉(zhuǎn)動慣量。如果我們試圖控制高慣量系統(tǒng)(如飛輪)的轉(zhuǎn)矩,控制參數(shù)(增益、積分因子)將不同于小型繞線機系統(tǒng)。向變頻器提供此信息的通常方法是輸入電機與負載慣量的比率。這是一個很難計算甚至猜測的數(shù)字,但是通過調(diào)整它(在高慣量應用的情況下向上調(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)矩控制中運行。那么什么時候使用轉(zhuǎn)矩控制呢?一個簡單的例子是我們想要控制張力的地方,如圖1所示。
圖1 退繞機和纏繞機
例如,如果我們在卷繞織物,我們希望在卷繞機上保持恒定的張力;如果直徑恒定,轉(zhuǎn)矩控制就可以做到這一點。我們測量或計算出繞輥直徑,然后可以相應地調(diào)整轉(zhuǎn)矩設定點。在卷繞機應用中,通常會設置一個速度限制,因為如果材料耗盡或斷裂,變頻器會試圖通過加速來保持轉(zhuǎn)矩,這就很糟糕又很刺激了。
有時我們在稠度變化的攪拌機應用中使用轉(zhuǎn)矩控制,我們希望盡快運行攪拌機,但隨著混合物變稠,速度可能會減慢。
變頻器通常在速度控制下運行,但有轉(zhuǎn)矩限制;如果負載意外上升,轉(zhuǎn)矩控制將取代速度控制,并根據(jù)情況相應地進行控制。這可以保護變頻器和電機在這個過程免受過載的損壞。這功能也可用于替換機械上相同功效的“安全銷”。記住,在任何時候你都可以控制轉(zhuǎn)矩或速度,但不能同時控制兩者。
轉(zhuǎn)矩控制的另一個應用是多個變頻器機械連接,我們希望通過電機分擔負載。舉一個例子,一個帶有多個變頻器和電機的長距離輸送機,如圖2所示。
圖2 多電機輸送系統(tǒng)
在這里,我們以正常的速度控制方式運行第一個電機,并從該變頻器獲取一個模擬輸出值,設置為指示輸出轉(zhuǎn)矩,并將其連接到下一個變頻器,再以轉(zhuǎn)矩控制方式運行該變頻器?,F(xiàn)在兩個變頻器應該以相同的轉(zhuǎn)矩運行,因此功率相同(假設速度和縮放比例相同)。后續(xù)變頻器可以用類似的方式連接。
使用英泰變頻器,可以更輕松地使用主從連接一起運行變頻器。只需使用標準以太網(wǎng)電纜將變頻器連接在一起。如果連接兩個以上的變頻器(最多63個驅(qū)動器),則需要一些T形連接器來連接電纜。現(xiàn)在將從機變頻器上的地址更改為非默認地址,并將從機變頻器置于從屬模式(P-12或P1-12)。在最簡單的模式下,所有變頻器都可以實現(xiàn),只要有啟用信號,從機將以與主機相同的速度運行。您還可以縮放信號,使變頻器以主速度的不同百分比運行。
P2變頻器具有附加功能,允許使用連接到從機的電位計微調(diào)各個從機速度。根據(jù)設置,速度可以加、減或乘。欲了解更多信息,請在網(wǎng)站內(nèi)查看應用說明AN-ODP-2-027。
至于轉(zhuǎn)矩控制,同樣,通過P2,我們可以設置主從系統(tǒng),以便從機變頻器的轉(zhuǎn)矩由主機變頻器控制。
因此,盡管變頻器的轉(zhuǎn)矩控制應用有點專業(yè),但轉(zhuǎn)矩共享是確保多個變頻器分擔負載的一種非常有用的方法,英泰變頻器的主/從系統(tǒng)使這一點的設置非常簡單。