特性不同的两台变频器在同一台带式输送机的使用实践_木屑颗�；鷟秸秆颗�；鷟秸秆压块机|木屑制�；鷟生物质颗粒机|富通新能源

1、概述
    目前，多驱动带式输送机的应用中基本采用相同类型的变频器，在运行过程中需要各驱动协同工作，要求多驱动同步出力，共同分担带式输送机的负载，实现转矩和功率的动态平衡。本文论述了两种不同类型的变频器在同一台带式输送机中的成功应用项目，MV系列变频器的控制单元是在德国研发，而PH变频器的控制单元是在美国研发，从原理上看是两种不同类型的变频器。这两种不同电压等级、不同工作原理、不同特性、不同控制方式的变频器驱动同一台带式输送机在国内的应用中比较少见，而这种应用的集成和调试成功，也对采用变频调速方式控制多驱动带式输送机技术的发展提供了一条新的途径。
2、系统控制难点
    (1) MV变频器原理及其控制方式
    Simovert MV电压源型系列变频器采用了基于电压空间矢量调制原理的三电平技术、高性能矢量控制(VC)技术以及全数字无速度传感器控制技术。变频器的整流部分是由2个功率相同的三相整流桥系统组成，形成12脉冲，从而保证网侧电源反馈谐波较小，并使电机受到较小的冲击。变频器的逆变部分是由IGBT和钳位二极管形成的三电平的电压源逆变器。Simovert MV主要技术特点：
    1)输入侧设置变频传动变压器。三卷变压器二次侧分别采用△/A/Y接线，等效12脉冲整流使得电源输入侧谐波大为降低，在逆变器侧采用了大功率半导体全控器件．高压ICBT．逆变器采用三电平PWM控制。变频传动变压器与变频器柜是分体的，功率元件是HV-ICBT，输出频率范围是0-150 Hz。
    2)采用西门子开发并完善的矢量控制作为核心控制方法。可以实现含有码盘信号的速度闭合控制和不含码盘信号的频率开环控制，矢量控制通过磁场定向，可以获得很高的转矩动、静态性能。
    3) MV变频器为电压源型变频器。由10 kV高压柜供给三线圈变压器，此变压器二次侧分别采用△、Y接线，相位角相差30°形成12脉冲整流，有效降低5次和7次谐波对整个带式输送机驱动系统的影响。直流电经MV变频器逆变输出2300 V交流电，直接驱动变频电机。MV变频器通过CBP2通讯模块与自动化系统建立Profibus通讯。MV变频器直接控制高压柜分、合闸，高压断路器柜有失压脱口线圈，为了在意外情况下，不能控制高压柜分闸时，�；V的直流母线放电电阻，变压器与MV也有硬接线连接，油浸式变压器温度和瓦斯故障能直接传给变频器。
    (2) PH变频器原理及其控制方式
    Robicon PH主要原理是利用输入隔离变压器得到多组低压工频电压，采用多级低压小功率IGBT的PWM变频单元，分别进行整流、滤波和逆变，串联叠加得到高压三相变频输出。罗宾康采用功率单元串接的新型结构方式，将几个低压的PWM功率单元串接组成中、高压变频器，较好地解决了一般6脉冲或12脉冲变频器不可避免的谐波干扰问题，这样无需额外加装消谐滤波装置，同时也可选用国产普通电机，提高了性能价格比。Robicon PH主要技术特点：
    1)正弦波输入，无需滤波器，输入谐波优于IEEE519-1992标准和国家标准GB/T14549-93。
    2)采用开环或闭环矢量控制，对恒转矩负载能
在0.3一额定频率范围内保持恒转矩特性。
3)输入功率因数0.95以上，无需功率因数补偿器。
4)高压直接输出，高-高结构，没有升压变压器。
    5)单元串联多电平PWM专利技术，完美正弦输出波形（无需输出滤波器）．适用国产普通电机。
    6)内部干式变压器和功率单元模块化设计，维护方便。
    7)矢量控制技术，全数字控制，恒转矩特性。
    8) 97%系统总体效率（包含变频器和变压器部分）。
    9)同类产品中体积最小的高压变频器。
    PH变频器内置干式变压器和功率元件输出6 000 V电压驱动电机；两台电机均有速度编码器返回，使控制精度提高。PH变频器通过UCS通讯�？橛胱远低辰rofus通讯。
3、电气协同控制原理
    主井带式输送机拖动方式采用交一直I交变频系统，其机头的双电机分别驱动不同的滚筒，其中一号驱动变频采用MV中压变频器，二号驱动变频采用PH高压变频器。主井皮带监控系统选用AB Con-troILogix系列可编程序控制器及ControILogixl/0泵统，通过SST-PFB-CLX通讯模块与两台变频器建立Profibus通讯，PLC设置为Profibus主站，从站是两台变频器，主／从通讯完成变频器数据采集和控制功能。其控制原理如图1所示。
    (1)程序控制方案
    按照现在工业领域多驱动带式输送机控制比较流行的方法，根据带式输送机滚筒位置的工艺情况，制定一套控制方案如下：
    1号电机（Mv变频器）做主驱动，速度给定(vl-)给1号MV变频器，同时速度给定+2c/o给2号变频器，且l号电机的转矩给2号电机（PH变频器）做限幅。电机速度编码器返回速度给变频器，通过内部PI调节输出给定动态驱动电机。变频器再把模拟量数据（电流、电压、功率、速率等）返回到PLC控制器，动态给定调节变频器。其结构见于图20
(2)转矩平衡
大型带式输送机系统多为双滚筒驱动或多滚筒驱动，为了保证系统内的同步性能，带式输送机皮带无弹性振动，平稳的运行，需要多驱动转矩平衡；首先，要求位于机头的各滚筒应同步启、停，在某一电机故障时能使系统停机，同时为了保证系统的运输能力，应尽量保证各滚筒之间的功率平衡。通过调整相应两变频器的速度给定来调整两电机之间的速度差，通过转矩限制功能互相限制，便可以任意增大或减小两驱动电机的电流差值的大小，因此可以通过单独的控制系统控制各电机的电流值，通过调整各电机的速度来使各电机电流值逐步趋于平衡，这便形成了一个动态的转矩、功率平衡系统。
(3)重载启车
1)闭环矢量控制模式。依赖于电机电流反馈（从B相和C相霍耳效应传感器）．使其电流内环成为闭环�？刂扑惴ㄓ闪礁瞿诓康缌鞯鹘谄髯槌桑桓龅鹘诶诺缌�，另一个调节转矩电流。这些调节器的输出组合起来产生三相电压指令，在传送到调制器之前由不同控制程序的输出加以修改。这些控制程序包括：
a．前馈补偿（以允许快速电流调节）；
b．死区补偿（以补偿每一对上下IGBT在开关时的死区时间）；
c．单元旁路时峰值下降（也称为中性点移动）。
外环由速度环和磁通环组成，速度和磁通环的输出为转矩和励磁电流调节器的指令。速度反馈由定子频率和估计的电机滑差综合而成。在这种控制方式下，滑差补偿是自动进行的，电机磁通由测得的电机电压、电流和定子阻抗估算出来。一旦变频器完成扫描或该特性被禁止，变频器进入励磁状态，在此状态期间，变频器按照指定的磁通斜率使电机磁通均匀变化到指令值。只有当磁通反馈在指令磁通90%以内时，变频器切换到运行状态。进入运行状态后，变频器使速度增加到期望值，控制环增益的缺省值能满足大多数的应用的需要。变频器根据电机参数能估算出电机模型参数，用户调节变频器双环的工具就是速度调节器和转矩调节器，系统控制主（1号）驱动的思想是通过速度调节器控制，从(2号)驱动的思想是，让速度环饱和，通过改变电流限幅值以达到控制电枢电流从而达到控制转矩的作用。
    2)速度调节器控制。速度调节器的功能是在TRANSVEKTOR磁场定向控制中，速度控制计算转矩设定值。该设定值是速度调节器输出，来自斜坡函数发生器的预控值和附加转矩之和。如果该设定值达到转矩限值（在电动或发电状态），斜坡函数发生器跟踪被激活。速度设定值被跟踪，使得传动系统工作在特定转矩限值。跟踪是通过在设定值通道中的斜坡函数发生器来实现的。调节器PI控制是比例、积分控制。比例控制作用随着Kp值的增大，系统的超调量加大，系统响应速度加快。但随着Ka的增大，系统的稳定性能变差�；肿饔貌问齌的一个最主要作用是消除系统的稳态误差。T越大系统的稳态误差消除的越快，但t也不能过大，否则在响应过程的初期会产生积分饱和现象。其结构如图3所示。
3)试验效果。经多次试验结果表明，2号变频器比1号变频器的反应速度慢，当速度变化快（加速度大）时，转矩限幅不能发挥其作用并且二号的转矩不能出来，也就是二号电机不出力，转矩会下降，甚至下降为0，1号滚筒和2号滚筒之间是柔性输送带联接，电机出力不一致，那么就会出现交叉出力的现象。通过细化两台变频器的PI参数（Kp和t值），逐步修改PI参数，效果很明显，并且把速度给定的时间放长，也就是增加PLC给定曲线的加速时间，使两台变频器配合比较完美，在重载试验中，根据“S”曲线模型，把预张紧速度由给定10%降低到4%．重载启动，双电机大转矩输出，出力稳定又均衡，顺利解决了所有难题。
4、结语
    将不同特性的变频器整合在同一条带式输送机的驱动控制中，必须根据变频器的自身特点，利用PLC控制平台，精确、高效、实时、协同控制两台变频器的核心参数，实现带式输送机在启动、加速、运行、减速等阶段的可控、平稳运行。系统调试的成功，促进了变频调速控制技术在多驱动带式输送机技术上的发展。

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