同軸傳動雙電機主從勵磁系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用

辛向暉

摘 要：介紹了ANSALDO全數(shù)字直流調(diào)速裝置（SPDME）的負載均衡功能，由該裝置為主構(gòu)建的雙電機主從勵磁控制系統(tǒng)，解決在軋管主傳動機組中同軸傳動雙電機的負載不均衡問題，實際應(yīng)用表明，該控制系統(tǒng)能夠滿足轉(zhuǎn)速高、負荷大的生產(chǎn)工藝需要。

關(guān)鍵詞：軋管；負載均衡；同軸傳動；主從勵磁控制

中圖分類號： TG334.9 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： 1673-1069（2017）04-187-2

1 概述

多電機同軸驅(qū)動方式在較多工業(yè)生產(chǎn)場合運用到，良好的調(diào)速控制能力和力矩平衡控制能力是保證整個系統(tǒng)穩(wěn)定運行的關(guān)鍵，以某鋼鐵廠雙他勵電動機同軸驅(qū)動MPM軋管機系統(tǒng)為例，介紹兩臺電動機在機械軸串聯(lián)，電機電樞并聯(lián)模式下，采用主從勵磁控制方式搭建的勵磁控制系統(tǒng)，利用ANSALDO直流調(diào)速裝置負載均衡功能，達到軋機速度快速響應(yīng)及兩臺電動機負載均衡的效果。

2 工藝介紹

MPM軋機為5架工作輥橫豎布置傳動的雙輥軋管機，該軋機第二架軋輥由兩臺電機同軸剛性聯(lián)接驅(qū)動，在日常生產(chǎn)中，該機架的軋輥輥縫設(shè)定值較小，電機速度設(shè)定值較高，要求兩臺電機在速度上保持同步且響應(yīng)一致，在電機轉(zhuǎn)矩上保持平衡。

兩臺電動機為相同型號，各項銘牌參數(shù)一致，型號為DH900M65EC3，額定功率為1700kW，額定電壓為1050V，額定電流為1706A，勵磁電流34A，轉(zhuǎn)速為500/1000r·min-1。

3 控制系統(tǒng)構(gòu)成

與別的生產(chǎn)線上雙電機同軸傳動系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)整體上仍然采用單電機傳動系統(tǒng)常用的一個速度環(huán)、一個電流環(huán)、一個電壓環(huán)的三環(huán)調(diào)節(jié)控制結(jié)構(gòu)，其主回路連接簡圖如圖1；不同之處是在兩臺電機的勵磁調(diào)節(jié)功能上，其勵磁系統(tǒng)通過采集兩電機并聯(lián)電樞各自電流信號，通過主電機勵磁裝置的負載均衡功能[1]來輸出兩路電機勵磁調(diào)節(jié)信號，通過主從勵磁裝置調(diào)節(jié)兩臺電機勵磁電流來平衡電樞電流，進而達到兩臺電機負載平衡的目的。其勵磁系統(tǒng)控制原理如圖2。在此系統(tǒng)中，由于兩電機并聯(lián)電樞由一套整流裝置給供電，所以設(shè)計中采用兩臺相關(guān)聯(lián)的勵磁控制器來調(diào)整兩電機勵磁電流，主勵磁控制器采用ANSALDO SPDME數(shù)字調(diào)節(jié)器，從勵磁控制器采用ANSALDO SPATE模擬調(diào)節(jié)器，主勵磁控制器接收來自主控板的勵磁給定值，主勵磁控制器經(jīng)過調(diào)節(jié)再整流輸出電流供給主電機，從勵磁控制器接收主勵磁控制器調(diào)節(jié)信號，再整流輸出電流供給從電機。關(guān)系到勵磁電流調(diào)節(jié)的電勢調(diào)節(jié)器和負載均衡調(diào)節(jié)器均在SPDME裝置中。

4 力矩平衡控制

結(jié)合直流電動機的機械特性可知，在理想狀態(tài)下，相同型號的兩臺電動機機械特性也相同，當(dāng)兩者同軸剛性聯(lián)結(jié)時，則各自會承擔(dān)一半負載，但由于每臺電動機的制造差異，導(dǎo)致電機電樞內(nèi)阻或電機磁通不一致的情況發(fā)生，進而致使兩臺電機特性產(chǎn)生差異，不能夠平均分擔(dān)負載，為了使兩臺電機平均分擔(dān)負載，在此系統(tǒng)中，設(shè)計了勵磁主從控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，通過調(diào)節(jié)主從兩臺電機的勵磁電流來平衡兩臺電機電樞電流，達到力矩平衡的目的，電機在基速以下運行時，不進行負載平衡調(diào)節(jié)。在兩臺電機銘牌參數(shù)相同的情況下，兩電機電樞電流及磁通滿足以下公式

5 電勢調(diào)節(jié)器與勵磁給定

在要求弱磁和具有經(jīng)濟磁場的情況下，要使用電勢調(diào)節(jié)器，電勢調(diào)節(jié)器由前饋調(diào)節(jié)器和比例、積分調(diào)節(jié)器兩部分組成，前饋調(diào)節(jié)器可預(yù)先對磁通進行控制，PI調(diào)節(jié)器可校正φ-A變換中產(chǎn)生的誤差，電勢調(diào)節(jié)器總的輸出信號由上述兩個調(diào)節(jié)器輸出信號綜合而成，其原理圖如圖3。而在此系統(tǒng)中，在基速以上時，進入弱磁升速狀態(tài)，電勢調(diào)節(jié)器總的輸出信號將會與負載均分PI調(diào)節(jié)器輸出信號綜合后并通過φ-A變換產(chǎn)生主從電機的勵磁電流給定。

6 參數(shù)設(shè)置

根據(jù)主從勵磁系統(tǒng)的要求其主要參數(shù)設(shè)置[2]見表1。

負載不平衡報警點： 當(dāng)單臺電機運行電流值超過最大運行電流（DB6）的二分之一時，負載均衡調(diào)節(jié)功能失效，該電機電流的毫伏值電壓信號反饋到報警控制板發(fā)出報警信號切斷繼電邏輯控制回路。

7 結(jié)束語

此主從勵磁控制的同軸雙電機電控系統(tǒng)，實現(xiàn)了負荷均衡功能，在實際應(yīng)用中，有較高的性價比。

參 考 文 獻

[1] ASIRobicon S.p.A.SPDME DIGITAL EXCITERS AND WARD LEONARD CONTROL MANUAL.美國，2004年7月.

[2] 趙琪，胡金鑫，崔素蘭.全數(shù)字直流調(diào)速力矩平衡系統(tǒng)的改造設(shè)計[J].包鋼科技，2007（03）.