印染机械的变频器同步控制（以轧染机为例）

    一、轧染机对调速控制的要求    1．机械概况  轧染机用于染布，全机共有六个单元，其功能分别为打底、烘干、显色、平洗、烘干和落布。这里，分别用1单元～6单元来表示。每个单元分别由一台电动机拖动，各单元的传动比可以各异。    2．对调速控制的要求  印染工作是连续进行的。在连续印染的过程中，如果后面的单元快于前面的单元，则布将绷得很紧，甚或扯断；如果后面的单元慢于前面的单元，则布将松弛，甚至形成堆积。因此，各单元的布速必须完全相等，即实现布速同步。    1单元称为主令单元，工作时，需要多大的运行速度，由主令单元决定和调整。    2～6单元称为从动单元，它们的速度必须严格地跟踪主令单元，以保持布速同步。    3．布速范围    (1)设计范围10～80m/min；    (2)常用范围30～60m/min。    其中，10～30m/min主要用于每次开机时，将布从1单元逐渐引导到6单元，并使各单元的运行协调，属于预备阶段，时间较短。    60～80m/min主要用于在整疋布印染完毕时，在最后的约相当于机器总长多一点的部分，实际上已不能正常染色，处于非正常工作的状态，故应快速收布，属于收尾阶段，时间也很短。    二、变频器的同步控制方案    1．工作频率范围布速的范围和各单元的传动比是已经确定了的。各单元的布速VL和对应的电动机转速nM及工作频率fx的值见表11-1。    表11-1    各单元布速和电动机转速及工作频率的对应关系
    2．变频器类型的选择    (1)主令单元主令单元的负载是时有波动的，有时也会出现短暂的过载，并且主令单元的工作稳定性将直接影响从动单元的工作稳定性，所以主令单元应选用具有无反馈矢量控制功能的变频器。    (2)从动单元由于它们的速度随时由同步系统协调，故对机械特性的硬度要求不很高，可选用V/F控制方式的变频器。但所选变频器必须具有辅助给定输入端，且辅助给定信号应能和主给定信号叠加。    3．电动机和变频器容量的确定  确定电动机功率的主要依据是电动机在染布过程中的最低工作速度和最高工作速度时的有效转矩TMA与额定转矩TMN的比值ζL（ζL=TMA/TMN），以及实际负载的轻重情况。本例中，各单元在最高工作速度( 60m/min)时的对应工作频率fx均在额定频率fN上下，ζL=1，故电动机功率主要取决于最低工作速度( 30m/min)时的情况。    (1)1单元  由于采用了具有无反馈矢量控制功能的变频器，故在fx=24. 6Hz时，ζL=1，所以电动机功率可以和原选直流电动机的功率相同。    (2)2~5单元如为V/F控制，则当fx= 22. 8Hz时，ζL=0. 85，所以    1)如果在最低工作速度时负载较重的话，电动机的功率应加大一挡。    2)如果也选用具有无反馈矢量控制功能的变频器，则电动机功率可不必加大。    3)如原选的直流电动机应用了弱磁调速（调节磁通Φ的调速）的话，则原选电动机功率已经偏大，异步电动机功率可不必再加大（即使为V/F控制时）。    (3)6单元  由于落布单元的负载一般都偏轻，故电动机功率可不必加大。    变频器的容量主要取决于电动机的过载情况。在印染机械中，从动单元是不大会过载的，即使是主令单元，也不大会有大的过载，故变频器的容量只需与各单元的电动机功率相符即可。    三、同步控制的实施    1．同步信号的获得如图11-4所示，在前后单元之间，加入一根滑辊。滑辊的位置取决于前后两单元的布速。
    图11-4    同步信号的获得    设各单元的布速分别为VL1~VL6，则    如VL1>VL2，滑辊下降；    如VL1<VL2，滑辊上升；    如VL1=VL2，滑辊位置不变。    其他各单元依此类推。    当滑辊上下移动时，将通过连杆使电位器旋转，改变电位器RP滑动点的位置，所以在RP的滑动点上，可获得与前后两单元的布速差成正比的同步信号（RP应使用无触点电位器）。    2．同步控制方法设主令单元选用日本三菱公司A240系列变频器，从动单元选用日本明电舍公司VT210S变频器，则同步控制电路如图11-5所示。图中，GW为可调直流稳压电源，其电压调节范围为    UPO=0～+10V UNO=0～-10V
    图11-5    同步控制电路    UPO和UNO是同时调节的。UPO作为主给定信号接至各变频器的主给定端（A240的2和5端；VT210S的FSV和COM端）。电位器RP跨接在P、N之间，其滑动端O′接至各从动单元变频器的辅助给定输入端（AUX端）。AUX与COM之间的电压Uo′o即为同步信号。其具体控制特点如下：    (1)在VT210S系列变频器中，综合给定信号Y的大小由下式决定：    Y=AX+B+C式中X-主给定信号，即UPO；    A-频率增益；    B-偏置频率；    C-辅助给定信号，即Uo′o。    变频器工作频率fx的大小，取决于1，的大小，而Y的大小除了接受UPO的控制外，还将受到Uo′o的修正。    (2)当给定信号UPO改变时，电位器RP两端的电压UPN也随之改变，使Uo′o与UPO之间的比值不变，从而使调速过程更加平稳。    (3)同步过程，设UPO增加，则    1)各单元电动机的转速同步增加；    2)由于各单元电动机特性以及负载状况的不同，各单元的布速在同步增加时，会出现差异。假设vL1>vL2，则滑辊下降，使从动机变频器的Uo′o增大，从动机的工作频率上升，布速VL2加快，直至VL1=VL2时为止。