CN105429517A - 电机驱动装置主从驱动同步方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机驱动装置主从驱动同步方法，其特征在于：两台电机轴与减速机输入轴同轴，联轴器将各自的三节轴联成整体，三节轴同转速，两台电机尾端的增量型编码器接入各自驱动装置，任选一台驱动装置为主驱，另一台驱动装置为从机，主驱动装置和从驱动装置按电机矢量模型驱动电机，主驱动装置和从驱动装置的速度调节器、转矩调节器和励磁调节器工作，主驱动装置和从驱动装置各有一路速度给定即主给定，主驱动装置和从驱动装置速度主给定均来自控制***，主驱动装置和从驱动装置速度调节器(n_reg)的输出值r255：-100％≤r255≤100％。本发明具有主、从驱装置速度环均不饱和，能从驱装置瞬间从转矩环切换到速度环的有益效果。

Description

电机驱动装置主从驱动同步方法

技术领域

本发明涉及低压驱动技术领域，具体是一种用于西门子6SE70CUVC产品组的电机驱动装置主从驱动同步方法。

背景技术

受客观条件制约，在电机减速机传动的设计和应用中，常常需要多台电机驱动同一对象，驱动对象包括轨道机车、起重机、轧机。在这种场合里，最简单的应用是，两台电机驱动同一台减速机，两台电机轴与减速机输入轴同轴，联轴器将各自的三节轴联成整体，三节轴好似一根轴。布置方式分为两种，一种是减速机位于中心位置，电机分布在减速机两侧；另一种是减速机位于一侧，所有电机位于另一侧。这种驱动***运转时必须做到电机转矩相等、负荷均衡且转速相同。

焦炉机车的移动由多台三相交流异步电机拖动，联合焦化公司的焦炉机车三相交流异步电机由西门子6SE70CUVC驱动装置拖动。当焦炉机车移动时，数台6SE70CUVC驱动装置按主从控制模式同步运行，共同驱动焦炉机车移动。存在如下技术问题：

①主从控制同步之一：从驱装置运行转矩环的缺陷(以±50％速度为例)

1)从驱装置的联轴器与***脱开，主驱动以±50％速度运转时，从驱转矩给定Slave_r269等于主驱转矩给定Master_r269。从驱电机因无负载而飞车。

2)主驱装置的联轴器与***脱开，主驱动以±50％速度运转时，从驱转矩给定Slave_r269等于主驱转矩给定Master_r269。从驱电机因转矩给定不足而堵转。

3)从驱速度调节器饱和。

4)从驱装置运行时不能从转矩环切换到速度环。

②主从控制同步之二：从驱装置运行速度环的缺陷(以±50％速度为例)

1)从驱装置的联轴器与***脱开，主驱动以-50％、从驱动以-45％速度运转时，从驱速度调节器退出饱和状态，从驱速度调节器的输出值Slave_r255(负数)大于主驱输出的转矩限幅值Master_r255(负数)，经过从驱限幅器处理，从驱转矩给定Slave_r269等于主驱转矩给定Master_r269。从驱电机因无负载而飞车。

2)从驱装置的联轴器与***脱开，主驱动以50％、从驱动以55％速度运转时，从驱速度调节器退出饱和状态，从驱速度调节器的输出值Slave_r255(正数)小于主驱输出的转矩限幅值Master_r255(正数)，经过从驱限幅器处理，从驱转矩给定Slave_r269等于从驱速度调节器的输出值Slave_r255。从驱电机以55％的速度运转。

3)主驱装置的联轴器与***脱开，主驱动以-50％、从驱动以-45％速度运转时，从驱速度调节器退出饱和状态，从驱速度调节器的输出值Slave_r255(负数)小于主驱输出的转矩限幅值Master_r255(负数)，经过从驱限幅器处理，从驱转矩给定Slave_r269等于从驱速度调节器的输出值Slave_r255。从驱电机以-45％的速度运转。

4)主驱装置的联轴器与***脱开，主驱动以50％、从驱动以55％速度运转时，从驱速度调节器退出饱和状态，从驱速度调节器的输出值Slave_r255(正数)大于主驱输出的转矩限幅值Master_r255(正数)，经过从驱限幅器处理，从驱转矩给定Slave_r269等于主驱转矩给定Master_r269。从驱电机因转矩给定不足而堵转。

5)从驱速度调节器饱和。

6)从驱装置运行时不能从转矩环切换到速度环。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述背景技术存在的不足，提出一种主、从驱装置速度环均不饱和，能从驱装置瞬间从转矩环切换到速度环。

为了实现以上目的，本发明提供的一种电机驱动装置主从驱动同步方法，其特征在于：两台电机轴与减速机输入轴同轴，联轴器将各自的三节轴联成整体，三节轴同转速，两台电机尾端的增量型编码器接入各自驱动装置，任选一台驱动装置为主驱，另一台驱动装置为从机，主驱动装置和从驱动装置按电机矢量模型驱动电机，主驱动装置和从驱动装置的速度调节器、转矩调节器和励磁调节器工作，主驱动装置和从驱动装置各有一路速度给定即主给定，主驱动装置和从驱动装置速度主给定均来自控制***，主驱动装置和从驱动装置运行时，主驱动装置和从驱动装置速度调节器均不饱和，主驱动装置和从驱动装置速度调节器(n_reg)的输出值r255：-100％≤r255≤100％

1)在从驱装置内开发了一个减法器，代数算法为：

z₁＝x₁-x₂

x₁：通过SIMOLINK传给从驱装置的Master_r255

x₂：Slave_r255

2)在从驱装置内开发了一个交换器，数学函数为：

$f\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}{z}_1,& x=0\\ 0,& x=1\end{array}\right.$

x：来自控制***

3)在从驱装置内速度调节器的输出端开发了一个加法器，代数算法为：

z₂＝f(x)+x₂

4)限幅器输入端是z₂，限幅器输出端为Slave_r269，

5)从驱转矩给定限幅器门槛值与主驱相同，为±100％。

2、根据权利要求1所述的电机驱动装置主从驱动同步方法，其特征在于：当x＝0时，z₂＝Master_r255，限幅器输出端Slave_r269等于Master_r255，实现转矩同步；当x＝1时，z₂＝Slave_r255，限幅器输出端Slave_r269等于Slave_r255，实现速度同步。

本发明从驱装置除开发的减法器、交换器和加法器外，其余固有功能单元与主驱装置完全一致。主、从驱装置6SE70CUVC基本电子板及各选件板的软件版本相同。从驱装置给定通道的斜波函数发生器、速度反馈通道的脉冲编码器和平滑器、速度调节器等参数，与主驱装置参数完全一致。主、从驱装置速度主给定均同时同值来自控制***。

附图说明

图1为本发明的原理图；

图2为单字减法功能块；

图3为单字模拟量交换器功能块；

图4为单字模拟量加法模块。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

实施例：如图1所示的SIMOLINK通讯参数设置：

控制参数设置：

同步参数设置：

连接器7003是SLBWord3，接收Master_r255(Master连接器K0153)。连接器3412是CBWord4Bit12，接收控制***命令(x)。

自由功能块是6SE70CUVC可编程功能块，总数达456，分成五类。根据项目需求，用户灵活编程使用。从驱装置使用了一个单字减法功能块和一个单字模拟量交换器功能块。

如图2，在从驱装置内开发了一个单字减法器，代数算法为：z₁＝x₁-x₂，由单字减法功能块实现。

如图3在从驱装置内开发了一个单字模拟量交换器，数学函数为： $f\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}{z}_1,& x=0\\ 0,& x=1\end{array}\right.,$ 由单字模拟量交换器功能块实现。

如图4，在从驱装置内速度调节器的输出端开发了一个单字模拟量加法模块，代数算法为：z₂＝f(x)+x₂。

与现有技术相比，本发明的优势体现在：

1)主、从驱装置速度环的给定、反馈及参数完全相同，按照相同的PID算法同步计算，主、从驱装置速度环均不饱和。

2)主、从电机轴和减速机轴联结完好时，控制***发出转矩切换命令为x＝0，从驱装置速度环只作为主驱装置速度环的在线镜像热备，主驱装置速度环同时控制主、从驱装置的转矩环和励磁环，实现转矩同步。

3)一旦主、从电机轴和减速机轴分离，控制***发出转矩切换命令为x＝1，在线热备的从驱装置速度环瞬间投入，控制从驱装置自身转矩环和励磁环，减小了切换冲击，防止电机飞车和堵转，实现速度同步。

4)主、从电机的功率不必相等。

5)本电机驱动装置主从驱动同步方法也可应用于单组一台电机、一台减速机刚性联结，多组相同传动机构柔性联结的驱动***，比如轨道机车驱动***，实现转矩和速度同步。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构做任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (2)

1.一种电机驱动装置主从驱动同步方法，其特征在于：两台电机轴与减速机输入轴同轴，联轴器将各自的三节轴联成整体，三节轴同转速，两台电机尾端的增量型编码器接入各自驱动装置，任选一台驱动装置为主驱，另一台驱动装置为从机，主驱动装置和从驱动装置按电机矢量模型驱动电机，主驱动装置和从驱动装置的速度调节器、转矩调节器和励磁调节器工作，主驱动装置和从驱动装置各有一路速度给定即主给定，主驱动装置和从驱动装置速度主给定均来自控制***，主驱动装置和从驱动装置运行时，主驱动装置和从驱动装置速度调节器均不饱和，主驱动装置和从驱动装置速度调节器(n_reg)的输出值r255：-100％≤r255≤100％，

1)在从驱装置内开发了一个减法器，代数算法为：

z₁＝x₁-x₂

x₁：通过SIMOLINK传给从驱装置的Master_r255

x₂：Slave_r255

2)在从驱装置内开发了一个交换器，数学函数为：

$f\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}{z}_1,& x=0\\ 0,& x=1\end{array}\right.$

x：来自控制***

3)在从驱装置内速度调节器的输出端开发了一个加法器，代数算法为：

z₂＝f(x)+x₂

4)限幅器输入端是z₂，限幅器输出端为Slave_r269，

5)从驱转矩给定限幅器门槛值与主驱相同，为±100％。

2.根据权利要求1所述的电机驱动装置主从驱动同步方法，其特征在于：当x＝0时，z₂＝Master_r255，限幅器输出端Slave_r269等于Master_r255，实现转矩同步；当x＝1时，z₂＝Slave_r255，限幅器输出端Slave_r269等于Slave_r255，实现速度同步。