清梳聯(lián)中變頻調(diào)速控制的應(yīng)用研究

1、紡織行業(yè)對(duì)控制系統(tǒng)提出的要求

　　我國紡織行業(yè)國際化進(jìn)程正在加快，但是和國際水平還有一定的差距，隨著自動(dòng)化程度的提高，棉紗質(zhì)量競(jìng)爭(zhēng)檔次的不斷提高已對(duì)棉紡設(shè)備提出了更多的要求：提高產(chǎn)量的同時(shí)保證穩(wěn)定性、提高和穩(wěn)定紗線質(zhì)量、節(jié)能降耗、適用多品種小批量生產(chǎn)等等。清梳聯(lián)系統(tǒng)作為前紡環(huán)節(jié)，質(zhì)量指標(biāo)的提升對(duì)最終的紗線質(zhì)量有很大的影響，成本的不斷增加使得很多紡織廠對(duì)成本、效能、電氣控制的精準(zhǔn)性和穩(wěn)定性，以及工藝的適用性也提出了更高的要求。變頻控制、伺服控制等控制方法的出現(xiàn)為我們解決了這些問題的方法，伺服控制系統(tǒng)雖然控制精準(zhǔn)，但是成本過高。相對(duì)伺服控制來講變頻控制性價(jià)比比較高，這也是變頻控制在棉紡行業(yè)普遍應(yīng)用的原因。

　　2 、變頻器控制方式的對(duì)比

　　2.1 V/F(恒壓頻比)控制以及特點(diǎn)

　　V/F控制顧名思義，V/F控制就是保證輸出電壓跟頻率成正比的控制。異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩是電機(jī)的磁通與轉(zhuǎn)子內(nèi)流過電流之間相互作用而產(chǎn)生的，在額定頻率下，如果電壓一定而只降低頻率，那么磁通就過大，磁回路飽和，嚴(yán)重時(shí)將燒毀電機(jī)。因此，頻率與電壓要成比例地改變，即改變頻率的同時(shí)控制變頻器輸出電壓，使電動(dòng)機(jī)的磁通保持一定，避免弱磁和磁飽和現(xiàn)象的產(chǎn)生。這種控制方式多用于風(fēng)機(jī)、泵類節(jié)能型變頻器。V/F控制電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低、機(jī)械特性硬度較好，能夠滿足一般傳動(dòng)的平滑調(diào)速要求，已在產(chǎn)業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。缺點(diǎn)是低頻率時(shí)無法滿足電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的輸出并且V/F控制是使變頻器按照事先安排好的補(bǔ)償程度工作，不能隨負(fù)載的變化而改變。

　　2.2 VC(矢量)控制以及特點(diǎn)

　　矢量控制是通過測(cè)量和控制異步電動(dòng)機(jī)定子電流矢量，根據(jù)磁場(chǎng)定向原理分別對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行控制，從而達(dá)到控制異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的。具體是將異步電動(dòng)機(jī)的定子電流矢量分解為產(chǎn)生磁場(chǎng)的電流分量 (勵(lì)磁電流) 和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量 (轉(zhuǎn)矩電流) 分別加以控制，并同時(shí)控制兩分量間的幅值和相位，即控制定子電流矢量，所以稱這種控制方式稱為矢量控制方式。由于矢量控制可以使得變頻器根據(jù)頻率和負(fù)載情況實(shí)時(shí)的改變輸出頻率和電壓，因此其動(dòng)態(tài)性能相對(duì)完善?？梢詫?duì)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行精確控制;系統(tǒng)響應(yīng)快;調(diào)速范圍廣;加減速性能好等特點(diǎn)。在對(duì)轉(zhuǎn)矩控制要求高的場(chǎng)合，以其優(yōu)越的控制性能受到用戶的贊賞。其中矢量控制分為：無速度傳感器的矢量控制和矢量控制(閉環(huán))兩種。

　　2.2.1 無速度傳感器的矢量控制

　　由于矢量變頻器可以分別對(duì)電動(dòng)機(jī)的磁通和轉(zhuǎn)距電流進(jìn)行檢測(cè)、控制，自動(dòng)改變電壓和頻率，使指令值和檢測(cè)實(shí)際值達(dá)到一致，從而實(shí)現(xiàn)了矢量控制。雖然它是開環(huán)控制系統(tǒng)，但是大大提升了靜態(tài)精度和動(dòng)態(tài)品質(zhì)，轉(zhuǎn)速精度可達(dá)5%。轉(zhuǎn)速響應(yīng)也較快。在設(shè)備要求不是十分高的情況下，采用該方案是非常合適的，它可達(dá)到控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性又高的實(shí)效。圖1為無速度傳感器矢量控制的系統(tǒng)框圖：

　　圖1

　　2.2.2矢量控制(閉環(huán))

　　在前者控制方式下增加了反饋環(huán)節(jié)，矢量閉環(huán)變頻調(diào)速是一種最為理想的控制方式，他類同于伺服、直流閉環(huán)調(diào)速，但性價(jià)比又大大優(yōu)于兩者。該方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：可以從零轉(zhuǎn)速起進(jìn)行速度控制，即甚低速亦能運(yùn)行，調(diào)速范圍可達(dá)100:1或1000:1;動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，轉(zhuǎn)速精度高;加速度特性好，抗負(fù)載突變能力強(qiáng)。其缺點(diǎn)是：價(jià)格較貴，安裝速度傳感器必須與電機(jī)同軸，且增加了反饋環(huán)節(jié)，這些都給安裝維護(hù)增加了一定技術(shù)難度。因此對(duì)于轉(zhuǎn)速精度要求不是特別高，負(fù)載變化不是十分劇烈的場(chǎng)合，建議選用開環(huán)矢量變頻調(diào)速系統(tǒng)為好。圖2為矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)控制框圖

　　圖2