清梳聯(lián)中變頻調速控制的應用研究

1、紡織行業(yè)對控制系統提出的要求

　　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(zhù)自動(dòng)化程度的提高，棉紗質(zhì)量競爭檔次的不斷提高已對棉紡設備提出了更多的要求：提高產(chǎn)量的同時(shí)保證穩定性、提高和穩定紗線(xiàn)質(zhì)量、節能降耗、適用多品種小批量生產(chǎn)等等。清梳聯(lián)系統作為前紡環(huán)節，質(zhì)量指標的提升對最終的紗線(xiàn)質(zhì)量有很大的影響，成本的不斷增加使得很多紡織廠(chǎng)對成本、效能、電氣控制的精準性和穩定性，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為我們解決了這些問(wèn)題的方法，伺服控制系統雖然控制精準，但是成本過(guò)高。相對伺服控制來(lái)講變頻控制性?xún)r(jià)比比較高，這也是變頻控制在棉紡行業(yè)普遍應用的原因。

　　2 、變頻器控制方式的對比

　　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)機的轉矩是電機的磁通與轉子內流過(guò)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(guò)大，磁回路飽和，嚴重時(shí)將燒毀電機。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)機的磁通保持一定，避免弱磁和磁飽和現象的產(chǎn)生。這種控制方式多用于風(fēng)機、泵類(lèi)節能型變頻器。V/F控制電路結構簡(jiǎn)單、成本較低、機械特性硬度較好，能夠滿(mǎn)足一般傳動(dòng)的平滑調速要求，已在產(chǎn)業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應用。缺點(diǎn)是低頻率時(shí)無(wú)法滿(mǎn)足電機額定轉矩的輸出并且V/F控制是使變頻器按照事先安排好的補償程度工作，不能隨負載的變化而改變。

　　2.2 VC(矢量)控制以及特點(diǎn)

　　矢量控制是通過(guò)測量和控制異步電動(dòng)機定子電流矢量，根據磁場(chǎng)定向原理分別對異步電動(dòng)機的勵磁電流和轉矩電流進(jìn)行控制，從而達到控制異步電動(dòng)機轉矩的目的。具體是將異步電動(dòng)機的定子電流矢量分解為產(chǎn)生磁場(chǎng)的電流分量 (勵磁電流) 和產(chǎn)生轉矩的電流分量 (轉矩電流) 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(chēng)這種控制方式稱(chēng)為矢量控制方式。由于矢量控制可以使得變頻器根據頻率和負載情況實(shí)時(shí)的改變輸出頻率和電壓，因此其動(dòng)態(tài)性能相對完善?？梢詫D矩進(jìn)行精確控制;系統響應快;調速范圍廣;加減速性能好等特點(diǎn)。在對轉矩控制要求高的場(chǎng)合，以其優(yōu)越的控制性能受到用戶(hù)的贊賞。其中矢量控制分為：無(wú)速度傳感器的矢量控制和矢量控制(閉環(huán))兩種。

　　2.2.1 無(wú)速度傳感器的矢量控制

　　由于矢量變頻器可以分別對電動(dòng)機的磁通和轉距電流進(jìn)行檢測、控制，自動(dòng)改變電壓和頻率，使指令值和檢測實(shí)際值達到一致，從而實(shí)現了矢量控制。雖然它是開(kāi)環(huán)控制系統，但是大大提升了靜態(tài)精度和動(dòng)態(tài)品質(zhì)，轉速精度可達5%。轉速響應也較快。在設備要求不是十分高的情況下，采用該方案是非常合適的，它可達到控制結構簡(jiǎn)單，可靠性又高的實(shí)效。圖1為無(wú)速度傳感器矢量控制的系統框圖：

　　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，矢量閉環(huán)變頻調速是一種最為理想的控制方式，他類(lèi)同于伺服、直流閉環(huán)調速，但性?xún)r(jià)比又大大優(yōu)于兩者。該方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：可以從零轉速起進(jìn)行速度控制，即甚低速亦能運行，調速范圍可達100:1或1000:1;動(dòng)態(tài)響應快，轉速精度高;加速度特性好，抗負載突變能力強。其缺點(diǎn)是：價(jià)格較貴，安裝速度傳感器必須與電機同軸，且增加了反饋環(huán)節，這些都給安裝維護增加了一定技術(shù)難度。因此對于轉速精度要求不是特別高，負載變化不是十分劇烈的場(chǎng)合，建議選用開(kāi)環(huán)矢量變頻調速系統為好。圖2為矢量控制變頻調速系統控制框圖

　　圖2