带式输送机多机变频驱动功率平衡控制研究

带式输送机多机变频驱动功率平衡控制研究
在带式输送机工作中，受驱动张力影响，通常需要双电动机进行分别驱动，在这过程中，功率平衡就成了双机拖动的重点。

本文结合带式输送机多机变频驱动中的速度变化、负荷变化，从转矩分配、变频驱动功率出发，对平衡控制理论进行了简要的探究和阐述。

标签：带式输送机;多机变频;驱动功率;平衡控制
功率平衡是在系统调速以及负载变化的动静变化中，各个电机输出功率，也就是说各个电动机负载率相同。

从功率平衡来看，又有动态与稳态平衡之分，稳态是系统稳态后的出力状态，而动态则是输送机调速、启动、负载变化中的出力。

稳态作为调整动态的结果，所以必须控制好动态平衡。

从带式输送机调整形式来看，主要包括黏性液体调速器、液力耦合器以及调速变频等，在变频调速越来越成熟的过程中，带式输送机也为其创造了很多方便。

一、带式输送机多机驱动功率平衡方法
（一）绕线电机转子回路串电阻。

对于普通的双滚筒电机转动设计，通常以第二转动滚筒来选择相等功率的电动机，如果使用图一所示中的绕线电机，电机特性曲线上的b点滑差就会明显小于a点，此时的负荷较大;如果使用美元富余的电机容量，一个电机就会出现超负荷。

面对这种情况，如果将这个回路适当串上电阻，就会人为增加滑差，特性也会变软;而在允许的范围内，它将在C点运转，这样两台电机就会承担一样的负荷。

当然，如果另一个电机超负荷，也会出现电机串功率不平衡的现象。

因此，在运转中，必须根据实际情况，对电机工作滑率进行控制，一般在0.03到0.04之间。

另外，由于绕线电机没有任何防爆装置，所以不提倡运用于煤矿或者井下，由于电阻串入過大，在功率不平衡的情况下，很少应用。

图一电机特性
（二）液力限矩耦合器。

液力限矩耦合器是将液体作为介质对功率进行传递，通常它都被安装在减速机与电动机之间，而液力耦合器泵轮只要经过输入轴，就能顺利和电机取得联系，进而成为输入端;经过输出轴，涡轮不仅能和减速器联系，同时这也是实现柔性传递的主要方式，只要液体工作充满度改变，转速不变就能保障多电机功率平衡。

在使用鼠笼式电机限矩时，对于联轴器多滚筒系统来说，即使发现试车现场出现不平衡功率的现象，也可以采用提升欠载电机的方式，确保其平衡功率。

但是需要注意的是：必须是在预计电机可能存在超负荷，即使在启动状态也不能改变充油量，所以它的调整性能相对较差。

（三）液力调速耦合器。

液力调速耦合器的转动原理和限矩性耦合器基本上
一致，只是在使用出口勺管调节时，才通过电动执行器进行导管控制，从而改变油液充满度，然后通过配置调节装置，让多机驱动的不平衡值高于5%，这样就能避免电机偏载烧事件。

目前，国内已经大量使用液力调速耦合器以促进功率平衡和输送机软起，这样就解决了同步问题，同时对功率平衡与输送机起动也有很大帮助。

但是，我们也应该看到：调节可靠性与精度和国内外相比始终存在很大差距。

（四）CST（差动轮系液黏装置）。

CST黏性转动又称可控软起动，它是摩擦离合器与内齿圈的组合。

在多机驱动功率中，一般使用PID控制器对输出力矩以及驱动器进行控制。

在功率平衡的过程中，通常高压开关以0-5A的电流进行输出，在经过变送器时将其转换成4—20mA电流信号，最后传输给控制器。

当功率不平衡时，通过CST控制运算，在调整控制阀时，就能改变转矩，确保平衡功率。

所以有液力低速型耦合器没有功率平衡精度高的说法。

（五）变频驱动技术。

通常对于变频驱动的状况，我们会使用控制技术来实现各个驱动装置的力矩与速度同步。

在这过程中，主从控制又被分成从机力矩与从机速度控制两种情况。

在多台变频器中，通常只有一台是主机，其他的都是从机，在主机速度闭环时，从机就会紧随主机转矩。

刚性连接一般用于从机力矩控制，而它的来源则是主机力矩输出;从机速度则适用于柔性连接，它的速度来自于速度输出。

在从机、主机刚性连接中，为了增强从机与主机之间的分配与负载，主机通常使用的是速度控制。

在柔性连接中，为了均衡分配，从机和主机的速度一般由给定值进行控制。

当带式输送机是负载时，即或在不同转速下，负载也会恒定。

二、平衡控制方法与适用情况
在转矩闭环功率平衡控制中，为了将其转化成控制中，通常会根据主从原理建立从回路与主回路两个回路控制。

在主回路中，使用闭环矢量对其进行整体性速度控制，而ASR速度调节器的输出为整个ATR转矩环给定，并且根据驱动的运动方程为计算从机设置给定值。

从性能和应用状况来看，绕线电机转子的电阻回路串始终需要消耗较大的能量，噪音随着科技发展正在被其他代替。

对于限矩液力耦合器来说，它的优点是运行十分可靠、维护简便、构造简单、价格实惠，很适合应用在不超过200KW 的单元功率;但是我们也应该看到它的缺点，平衡度不够，所以不可能连续实施。

对于调速型耦合器来说，它的优点是运行起来非常可靠、维护简便、对技术没有过高要求，能够适用于单元功率地域500KW的机械。

它的缺点是平衡精度只有95%左右，所以不能太长时间低速运行，它会损失较多的能量。

在CST装置中，它的运行优点是工作效率高，在400-1500KW的单元功率都可以使用;缺点是：一旦长时间使用，就会产生较大的损失、容易发热，所以对工人维护和价格方面要求较高，在油的需求上，对油的清洁度和黏度要求都很高，大部分产品都源于进口。

从变频装置来说，它的优点是变速运行良好，多机驱动的平衡精度始终在
98%以上，所以适用于单元功率地域2500KW的机械。

随着变频器快速发展，变频器得到了迅猛发展;它的缺点是：控制很复杂，不可能启动空载，所以在维护上需要很高的投入。

另外，在对外清洁度、环境温度、价格上它也有很高的要求，通常中大功率都依赖于进口，所以在运行时必须持有许可证。

在交流变频调速装置来看，它是典型的新型技术，所以以其独特的节能效果与调速性能，在国民发展中取得了良好的适用性。

在对电控系统进行参数处理时，电动机通过负载电流就能变成电压信号，再转变成电压平均值。

最后，从双电动机拖动功率控制系统来看，S7-300PLC作为网络主站，主要用于变频驱动站控制。

从驱动结构来看，它又分成从驱动和主驱动，通常使用西门子公司的变频器。

主驱动是矢量控制，主从驱动通过通信连接就能进行参数设置。

为了保障机械正常工作，在驱动给定时必须乘以既定系数。

在S7-300PLC 开始向转矩、转速给定时，对主从驱动进行读取，这样就能确保控制保护。

三、结束语
带式输送机多机变频驱动功率平衡控制作为一项复杂的工作，为了保障输送机运行正常，除了要引入必要的装置进行控制，还必须根据电动机工作情况，完善功率平衡控制。

随着科学技术以及经济实力越来越雄厚，除了要保障装置性能，还必须确保功率平衡，这样才能推广变频应用，提高工作效益。

参考文献：
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