一種無剛性軸連接的雙電機恒功率同步控制系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種雙電機恒功率同步控制系統，具體涉及一種無剛性軸連接的雙電機恒功率同步控制系統，能夠使兩臺無剛性軸連接的電機根據負載大小動態調整最大速度，且在整個運行過程中保持兩臺電機位置同步。
【背景技術】
[0002]目前，在起重領域的提升電氣控制系統中，為了提高工作效率，常常會根據提升重物的重量來設定最大速度，最簡單的做法是未吊重物時允許電機以最大速度運行(例如電機額定轉速的1.5倍)，吊重物時以電機的額定速度運行，這種方式無法判斷提升重物占電機額定負載的比例，因此不能做到根據重量線性改變最大速度，效率較低。一種改進的方式是通過重量傳感器稱出當前重物的質量，與額定載荷比較后相應線性的改變最大速度，或者是通過電機數學模型的運算獲得當前電機軸上的負載轉矩，與電機額定轉矩比較后相應線性的改變最大速度，從而進一步挖掘電機的潛力，提高工作效率，這類方式也被稱為恒功率控制。但是，這種改進的方式多用于單臺電機驅動負載或者兩臺電機剛性軸連接驅動負載的場合，單臺電機直接驅動的場合不存在負載分配不均的問題，兩臺電機剛性軸聯驅動的場合由于電機輸出軸是通過機械的方式剛性連接，因此從兩臺電機輸出軸的角度來看負載也是平均分配的，兩臺電機輸出軸的相對位置也是完全固定的，在整個運行過程中，即使根據當前負載大小線性改變最大速度，也不會造成兩臺電機輸出軸位置不同步的現象。
[0003]如果兩臺電機輸出軸之間無任何機械連接，則在共同提升重物時由于重物質量分布不均勻，有可能造成一臺電機輸出軸上的負載大，另一臺電機輸出軸上的負載小的情況，此時，如果每臺電機根據當前輸出軸上的負載轉矩與電機額定轉矩比較后相應線性的改變最大速度，就會得到不同的最大速度，最終造成運行過程中兩臺電機輸出軸位置不同步，從而無法正常使用，正是因為這個原因，通常在無剛性軸連接的兩臺電機共同提升重物時，無法采用恒功率控制，兩臺電機各自的最大速度都被簡單的設定為同一數值，一般為電機的額定轉速，這就使得電機的提升潛力無法得到有效挖掘，降低了提升系統的工作效率。

【發明內容】

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[0004]為了克服上述【背景技術】的缺陷，本實用新型提供一種無剛性軸連接的雙電機恒功率同步控制系統，能夠使兩臺電機的最大速度是根據兩臺電機中負載最大的那臺來確定，且在整個運行過程中保證兩臺電機輸出軸位置同步。
[0005]為了解決上述技術問題本實用新型的所采用的技術方案為:
[0006]一種無剛性軸連接的雙電機恒功率同步控制系統，包括驅動主電機的主變頻器和驅動從電機的從變頻器，主變頻器包括主機最大速度命令生成單元、主機速度PI調節器、主機位置控制限幅單元、主機位置控制比例單元、主機速度變位置積分模型、主機負載檢測單元、從機最大速度命令生成單元、從機最大負載判斷單元、從機負載檢測單元、從機速度PI調節器、從機速度變位置積分模型:
[0007]主機最大速度命令生成單元:接收控制臺發出的初始速度命令ωgvn和主機負載檢測單元輸出的主機負載轉矩IYtu，線性生成主機最大速度命令ω cmdl;主機最大速度命令?^工與主電機的反饋速度值ω fk l的差值經主機速度PI調節器生成主電機轉矩給定值TgvnJ ;主變頻器驅動主電機以主電機轉矩給定值TgvM轉動；
[0008]從機最大速度命令生成單元:接收控制臺發出的初始速度命令ωgvn和從機最大負載判斷單元發出的最大負載轉矩命令，線性生成從機最大速度命令ω cmd2 ；從機最大速度命令ω cmd2減去從電機的反饋速度值ω fk—2，所得差值經從機速度PI調節器生成從電機轉矩給定值Tgvn—2;從變頻器驅動從電機以從電機轉矩給定值Tgvn—2轉動；
[0009]從機最大負載判斷單元:接收從主機負載檢測單元輸出的主機負載轉矩Tuu和從機負載檢測單元輸出的從機負載轉矩TYd—2，比較主機負載轉矩IYd—I和從機負載轉矩IYd—2將最大值作為最大負載轉矩命令輸出。
[0010]較佳地，主電機轉矩給定值TgvM還通過以下方式生成:主機最大速度命令《^工與來自主機位置控制限幅單元輸出的主機速度最大命令偏置值Clffset相減，所得的差值再減去主電機的反饋速度值Qfl^1的差值經主機速度PI調節器生成主電機轉矩給定值
Tgvn—I ο
[001 1 ]較佳地，主機速度最大命令偏置值ω and—offset是主機的位置反饋信號pOS_l與從機的位置反饋信號p0S_2之差經主機位置控制比例單元和主機位置控制限幅單元生成的，主電機的反饋速度值COfk lS主機速度變位置積分模型生成主機位置反饋信號pos_l，從電機的反饋速度值ω fk—2經從機速度變位置積分模型生成從機位置反饋信號。
[0012]較佳地，主機負載檢測單元通過電機穩速運行時的主電機轉矩給定值Tgvn」得到主機負載轉矩Tuu并輸出；從機負載檢測單元通過電機穩速運行時的從電機轉矩給定值Tgvn—2得到主機負載轉矩TLd—2并輸出。
[0013]本實用新型的有益效果在于:通過兩臺變頻器控制兩臺無剛性軸連接的電機，保證兩臺電機恒功率同步。由主機位置控制限幅單元和主機位置控制比例單元構成的位置控制單元將主電機位置反饋信號與從電機位置反饋信號相減，經過主機位置控制比例單元和主機位置控制限幅單元后輸出主機速度命令偏置信號，保證主電機轉軸的位置嚴格跟隨從電機轉軸的位置。從變頻器的從機最大負載判斷單元通過計算主機的負載轉矩給定值與從機的負載轉矩給定值的最大值輸出從機最大負載轉矩給定值，主變頻器的主機位置控制與從變頻器的從機最大負載轉矩斷單元結合起來能夠保證兩臺非剛性軸連接的電機實現恒功率控制，即兩臺電機的最大速度是根據負載最大的那臺來確定，且在整個運行過程中保證兩臺電機輸出軸位置同步。本實用新型可以使兩臺非剛性軸連接的電機實現恒功率控制，即兩臺電機的最大速度是根據負載最大的那臺來確定，且在整個運行過程中保證兩臺電機輸出軸位置同步，提高了系統的工作效率。
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型實施例系統控制原理圖；
[0015]圖2為本實用新型實施例結構示意圖。
[0016]圖中:1-主機最大速度命令生成單元，2-主機速度PI調節器，3-主機位置控制限幅單元，4-主機位置控制比例單元，5-主電機，6-主機速度變位置積分模型，7-主機負載檢測單元，8-從機最大速度命令生成單元，9-從機最大負載判斷單元，10-從機負載檢測單元，11-從機速度PI調節器，12-從電機，13-從機速度變位置積分模型，14-重物，15-主變頻器，16-從變頻器，17-主鋼卷，18-從鋼卷，19-主機編碼器，20-從機編碼器。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖和實施例對本實用新型做進一步的說明。
[0018]本實施例的一種無剛性軸連接的雙電機恒功率同步控制系統(圖1)，包括驅動主電機5的主變頻器15和驅動從電機12的從變頻器16，所述主變頻器15包括主機最大速度命令生成單元1、主機速度PI調節器2、主機位置控制限幅單元3、主機位置控制比例單元4、主機速度變位置積分模型6、主機負載檢測單元7、從機最大速度命令生成單元8、從機最大負載判斷單元9、從機負載檢測單元10、從機速度PI調節器11、從機速度變位置積分模型13。將該系統應用于兩臺電機共同提升同一質量分布不均的重物14(圖2)，主電機5驅動主鋼卷17轉動提升重物14的一側，從電機12驅動從鋼圈轉動提升重物14的另一側，主機編碼器19獲取主電機5的速度和位置反饋信號發送至主變頻器15，從機編碼器20獲取從電機12的速度和位置反饋信號發送至從變頻器16。主變頻器15驅動主電機5帶動主鋼卷17筒轉動，從機變頻器驅動從電機12帶動從鋼纜卷筒18轉動;主鋼卷17和從鋼卷18的鋼纜連接在重物14上，但主電機5與從電機12的輸出軸無任何機械連接，由于重物14的質量分布不均，從電機12的負載會大于主機電機的負載，如果在運行過程中主機和從機的速度保持一致，即主電機5的輸出軸與從電機12輸出軸的位置保持同步，則重物14不會發生側傾，如果主機和從機的速度不一致，主電機5的輸出軸與從電機12輸出軸的位置就無法保持同步，則重物14就會發生側傾，造成安全隱患或者工作中斷。另外，在實現恒功率時，要保證主機和從機是按照最大負載轉矩對應的較低最大速度命令來運行，否則帶重載向較高速度運行會導致電機功率不足，有損壞電機的隱患。
[0019]因此通過本系統下述方法的設置，可以使得兩臺電機的最大速度是根據兩臺電機中負載最大的那臺來確定，且在整個運行過程中保證兩臺電機輸出軸位置同步。
[0020]主機最大速度命令生成單元I接收控制臺發出的初始速度命令cogvn和主機負載檢測單元7輸出的主機負載轉矩Tuu，線性生成主機最大速度命令ω cmdi;主機最大速度命令ω ^工與主電機5的反饋速度值ω fk l的差值經主機速度PI調節器2生成主電機5轉矩給定值Tgvnj ；主變頻器15驅動主電機5以主電機5轉矩給定值TgvM轉動；
[0021]從機最大速度命令生成單元8接收控制臺發出的初始速度命令cogvn和從機最大負載判斷單元9發出的最大負載轉矩命令，線性生成從機最大速度命令ω cmd2 ；從機最大速度命令ω cmd2減去從電機12的反饋速度值ω fk—2，所得差值經從機速度PI調節器11生成從電機12轉矩給定值Tgvn—2;從變頻器16驅動從電機12以從電機12轉矩給定值Tgvn—2轉動；
[0022]從機最大負載判斷單元9接收從主機負載檢測單元7輸出的主機負載轉矩IYd—dP從機負載檢測單元10輸出的從機負載轉矩IYd—2，比較主機負載轉矩IYd—I和從機負載轉矩Tu—2將最大值作為最大負載轉矩命令輸出。
[0023]主機負載檢測單元7通過電機穩速運行時的主電機5轉矩給定值Tgvr^1得到主機負載轉矩TLd—i并輸出；從機負載檢測單元10通過電機穩速運行時的從電機12轉矩給定值Tgvn—2得到從機負載轉矩TLd—2并輸出。
[0024]主電機5的主電機5轉矩給定值