3.5 變頻單元的結(jié)構(gòu)完全一致，可以互換。變頻單元實(shí)際上是一臺(tái)三相輸入、單相輸出 690V的低壓變頻器，開(kāi)關(guān)器件采用三菱公司生產(chǎn) A 級(jí) IGBT，耐溫等級(jí) 150℃，單元的過(guò)熱保護(hù)為 100℃。耐高溫的能力較強(qiáng)，不易過(guò)熱保護(hù)。采用長(zhǎng)壽命的電容，并特別注意電容的冷卻 散熱，使電容的壽命延長(zhǎng)。帶有預(yù)充電電路，減少了變壓器上高壓電時(shí)的激磁涌流，降低了 通過(guò)整流二極管對(duì)電容器的瞬間充電電流，減少對(duì)系統(tǒng)和電網(wǎng)的電流沖擊，也減少了對(duì)變壓 器的沖擊。延長(zhǎng)單元內(nèi)部整流二極管及電容的使用壽命。

3.6 控制系統(tǒng)采用雙閉環(huán)的無(wú)速度傳感器矢量控制，將電機(jī)電流分為勵(lì)磁電流 ID，和轉(zhuǎn)矩電 流 IQ，用電流環(huán)對(duì)勵(lì)磁電流 ID 和轉(zhuǎn)矩電流 IQ 分別進(jìn)行閉環(huán)控制，保證勵(lì)磁電流恒定，磁 通穩(wěn)定。轉(zhuǎn)矩電流可控，因而可以直接控制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩電流的動(dòng)態(tài)響應(yīng)為毫秒級(jí)，響 應(yīng)速度快。在無(wú)傳感器的情況下，自動(dòng)計(jì)算和檢測(cè)電機(jī)速度反饋，用速度環(huán)對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行閉環(huán) 控制，轉(zhuǎn)速控制精度高。這種雙閉環(huán)的矢量控制，特別適合需要低速大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的恒轉(zhuǎn)矩負(fù) 載。比如皮帶機(jī)重載啟動(dòng)，橡塑行業(yè)的擠壓機(jī)，攪拌機(jī)，密煉機(jī)等。還可以進(jìn)行多電機(jī)驅(qū)動(dòng) 的自動(dòng)負(fù)載均衡控制。

4 東芝三菱 TMEIC 高壓變頻器皮帶多機(jī)控制 東芝三菱的高壓變頻器，具有皮帶機(jī)驅(qū)動(dòng)用變頻器的多機(jī)控制，及負(fù)載均衡功能和重載啟動(dòng)功能。

4.1 當(dāng)皮帶機(jī)采用多臺(tái)電機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)時(shí)，采用變頻器自帶的負(fù)載平衡控制器可以保證主機(jī)和 從機(jī)的負(fù)載均衡。

下圖為 4 機(jī)驅(qū)動(dòng)的多機(jī)控制皮帶機(jī)系統(tǒng)，多機(jī)負(fù)載的不均衡度可以控制在 1%左右。

當(dāng)皮帶機(jī)因故帶料停止后，再啟動(dòng)時(shí)屬于重載啟動(dòng)。要求變頻器能夠?qū)ζ�帶機(jī)進(jìn)行帶料 重載啟動(dòng)。皮帶機(jī)在帶料進(jìn)行重載啟動(dòng)時(shí)，電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩，即要克服皮帶下面每個(gè)支撐滾 輪和滾輪軸之間的靜態(tài)摩擦力造成的阻力矩，也要克服物料在皮帶上向下的拉力造成的阻力 矩。物料在皮帶上向下的拉力造成的阻力矩是常數(shù)。但靜態(tài)摩擦力要比動(dòng)態(tài)摩擦力大的多， 這就使得為克服靜態(tài)摩擦力的初始啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，比正常運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)摩擦力造成的阻力矩大的 多。因此變頻器必須具備低速大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的功能。

實(shí)際在啟動(dòng)的過(guò)程中，由于皮帶的伸縮性，每個(gè)滾輪是先后按順序逐個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的，不會(huì)同 時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)。即使?jié)L輪轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，由于速度很低，滾輪與滾輪軸之間的潤(rùn)滑不好，會(huì)非常澀，其 動(dòng)態(tài)摩擦力是不穩(wěn)定的，因此低速啟動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)矩有一定的波動(dòng)。而且在整個(gè)啟動(dòng)過(guò)程中，需 要一定的時(shí)間，才能使所有滾輪都轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，轉(zhuǎn)矩才開(kāi)始下降。也只有達(dá)到一定的速度，潤(rùn)

滑改善，轉(zhuǎn)矩的波動(dòng)才會(huì)減少。因此這種大的低速啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，是需要維持一定的時(shí)間的，一 般至少幾秒鐘。和皮帶的長(zhǎng)度及啟動(dòng)時(shí)的最低轉(zhuǎn)速，以及皮帶的伸縮性等有關(guān)。而且啟動(dòng)時(shí) 由于速度低，轉(zhuǎn)矩和速度的波動(dòng)會(huì)比較大。

變頻器的過(guò)載能力為 150%-1 分鐘，間隔 10 分鐘。而且可以在電流提高比較少的條件 下，通過(guò)強(qiáng)勵(lì)磁的方式，提供比額定轉(zhuǎn)矩還要大的多的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，因此低速時(shí)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩特 別大，可以達(dá)到 150%-200%。這種動(dòng)態(tài)的大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，時(shí)間持續(xù)很短，當(dāng)所有的支撐滾輪 都轉(zhuǎn)起來(lái)以后，也就沒(méi)有靜態(tài)摩擦力了，只有動(dòng)態(tài)摩擦力，因此皮帶機(jī)的驅(qū)動(dòng)力矩，比啟動(dòng) 時(shí)要小，只需要克服物料的重力通過(guò)皮帶的拉力產(chǎn)生的阻力矩，也就是正常運(yùn)行時(shí)的阻力矩。 變頻器在實(shí)際運(yùn)量已經(jīng)達(dá)到 4400T/H（接近額定運(yùn)量 4500T/H）時(shí)因故停止，然后再啟動(dòng)， 仍然可以帶料重載啟動(dòng)。

下圖為該皮帶機(jī)重載時(shí)的運(yùn)行數(shù)據(jù)。設(shè)計(jì)運(yùn)量為 4500T/H，實(shí)際已經(jīng)達(dá)到 4400T/H， 接近設(shè)計(jì)的極限值，4 臺(tái)電機(jī)負(fù)載電流均為 138A，一點(diǎn)不差。轉(zhuǎn)矩電流達(dá)到 73.2%-73.5%， 非常均衡，誤差 0.3%。但是轉(zhuǎn)速范圍為 1478-1488rpm。其中主機(jī) 4#電機(jī)的主驅(qū)動(dòng)輪更換 了，直徑比其他輪的直徑略小一點(diǎn)，因此速度偏高，且誤差比較大。從機(jī)的轉(zhuǎn)速為 1478rpm， 主機(jī)的轉(zhuǎn)速為 1488rpm，而且偏差在 10rpm 左右，接近 0.67%，相當(dāng)于電機(jī)的額定滑差， 但是轉(zhuǎn)矩電流和電機(jī)電流都非常均衡。這就是負(fù)載均衡控制的功能在起作用。

由于變頻器是采用雙閉環(huán)的無(wú)速度傳感器矢量控制，而且這種速度的閉環(huán)控制是不需要 速度傳感器的，變頻器通過(guò)輸出勵(lì)磁電流，自動(dòng)檢測(cè)電機(jī)的實(shí)際速度，并利用速度反饋值進(jìn) 行閉環(huán)控制。而且主機(jī)是速度閉環(huán)控制，這就要求該速度閉環(huán)的響應(yīng)要快，這樣速度反饋才

能緊緊地跟隨速度給定，變頻器可以在穩(wěn)定工作的區(qū)域內(nèi)長(zhǎng)期連續(xù)地穩(wěn)定運(yùn)行，不會(huì)進(jìn)入失 速區(qū)，也就不會(huì)發(fā)生堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，這對(duì)于低速的大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩是非常有好處的。 變頻器啟動(dòng)后還可以低速驗(yàn)帶，然后在高速運(yùn)行。啟動(dòng)中可以采用 S 字型，使得皮帶所受 的拉力變化均衡，皮帶機(jī)的啟動(dòng)變成了軟啟動(dòng)，不會(huì)突然將皮帶拉斷。

5、結(jié)論

東芝三菱 TMEIC 的高壓變頻器非常適合于皮帶多機(jī)驅(qū)動(dòng)的場(chǎng)合，其多機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)負(fù)載均 衡控制能力很強(qiáng)，也具有大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的能力，從國(guó)內(nèi)眾多多機(jī)皮帶驅(qū)動(dòng)的業(yè)績(jī)也證明了這點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

【1】東芝三菱 TMEIC 高壓變頻器調(diào)試報(bào)告

【2】東芝三菱 TMEIC 高壓變頻器用戶(hù)手冊(cè)