转矩控制和主从机操作

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长距离运输机上的转矩共享可确保在多个电机和变频器之间分担负载 长距离运输机上的转矩共享可确保在多个电机和变频器之间分担负载

我们通??刂票淦灯髯魑桓龈蟮目刂葡低车囊徊糠?,所以我们对负载或电机的实际转速不是很感兴趣,更多的则是它们提供些什么。即使是在一个简单的应用,如冷却风扇,风扇的速度也并不重要,产生的气流或温度才是我们在意的。因此,风扇的速度被调整(手动控制或作为整个控制系统的一部分)只是为了得到我们想要的结果。


然而,在一些应用中,控制电动机的转矩是非常有用的。转矩是线性力矩在转动时的对应计量;在给定的速度下,转矩越大,功率就越大。转矩、转速和功率的关系如下:


功率转矩× 转速× 2π/60


其中速度单位为rpm。电气和机械损失也必须考虑在内。在电动机中,产生的转矩是磁通量(磁化电流)和负载电流的乘积。如果你有磁通,那么当你给电机加载时,负载电流上升,转矩增加。


对于控制转矩的变频器,必须测量电机的总电流,然后分离负载电流和磁化电流,并在磁化电流不变的前提下,调整电机转速以保持恒定的负载电流。不像一个简单的频率控制器,这是一个闭环控制系统;也就是说,我们有一个设定点,或我们想要的值,和一个实际值,在这种情况下,转矩是从负载电流和磁化电流计算出来的。变频器比较两者并相应地调整输出频率。所以它像任何闭环系统一样,有增益和积分因子,用于稳定控制系统,这在前几篇文章有讲述。


转矩控制可以工作在V/F变频器上,但是在矢量变频器上更加有效。上一篇关于矢量控制的文章解释了转矩和磁通控制是矢量控制系统中的关键部分,所以转矩控制非常有意义。在矢量控制的设置中,我们可以进行各种调整来稳定转矩控制,尽管这通常不是必需的。


其中一个重要的因素是让变频器知道负载的转动惯量。如果我们试图控制高惯量系统(如飞轮)的转矩,控制参数(增益、积分因子)将不同于小型绕线机系统。向变频器提供此信息的通常方法是输入电机与负载惯量的比率。这是一个很难计算甚至猜测的数字,但是通过调整它(在高惯量应用的情况下向上调整),可以很容易地提高系统的稳定性。


具有综合矢量控制的变频器(如P2)可以在转矩控制中运行。那么什么时候使用转矩控制呢?一个简单的例子是我们想要控制张力的地方,如图1所示。


图1 退绕机和缠绕机


例如,如果我们在卷绕织物,我们希望在卷绕机上保持恒定的张力;如果直径恒定,转矩控制就可以做到这一点。我们测量或计算出绕辊直径,然后可以相应地调整转矩设定点。在卷绕机应用中,通?;嵘柚靡桓鏊俣认拗?,因为如果材料耗尽或断裂,变频器会试图通过加速来保持转矩,这就很糟糕又很刺激了。


有时我们在稠度变化的搅拌机应用中使用转矩控制,我们希望尽快运行搅拌机,但随着混合物变稠,速度可能会减慢。


变频器通常在速度控制下运行,但有转矩限制;如果负载意外上升,转矩控制将取代速度控制,并根据情况相应地进行控制。这可以?;け淦灯骱偷缁谡飧龉堂馐芄氐乃鸹?。这功能也可用于替换机械上相同功效的“安全销”。记住,在任何时候你都可以控制转矩或速度,但不能同时控制两者。


转矩控制的另一个应用是多个变频器机械连接,我们希望通过电机分担负载。举一个例子,一个带有多个变频器和电机的长距离输送机,如图2所示。


图2 多电机输送系统


在这里,我们以正常的速度控制方式运行第一个电机,并从该变频器获取一个模拟输出值,设置为指示输出转矩,并将其连接到下一个变频器,再以转矩控制方式运行该变频器。现在两个变频器应该以相同的转矩运行,因此功率相同(假设速度和缩放比例相同)。后续变频器可以用类似的方式连接。


使用英泰变频器,可以更轻松地使用主从连接一起运行变频器。只需使用标准以太网电缆将变频器连接在一起。如果连接两个以上的变频器(最多63个驱动器),则需要一些T形连接器来连接电缆。现在将从机变频器上的地址更改为非默认地址,并将从机变频器置于从属模式(P-12或P1-12)。在最简单的模式下,所有变频器都可以实现,只要有启用信号,从机将以与主机相同的速度运行。您还可以缩放信号,使变频器以主速度的不同百分比运行。


P2变频器具有附加功能,允许使用连接到从机的电位计微调各个从机速度。根据设置,速度可以加、减或乘。欲了解更多信息,请在网站内查看应用说明AN-ODP-2-027。


至于转矩控制,同样,通过P2,我们可以设置主从系统,以便从机变频器的转矩由主机变频器控制。


因此,尽管变频器的转矩控制应用有点专业,但转矩共享是确保多个变频器分担负载的一种非常有用的方法,英泰变频器的主/从系统使这一点的设置非常简单。