两台电机驱动同一负载变频控制技术的研究

　　1 引言

　　在起重、冶金，玻璃生产等场合.由于可靠性要求、机械负载平衡性要求或者速度同步性的要求，需要两台同功率电机驱动同1个机械负载。驱动两台电机的变频器可以由1台变频器来驱动，也可以分别由两台变频器来驱动。这种场合往往对速度精度、转矩动态响应、负荷自动分配等有比较严格的要求，一般v/f控制的变频器又难以满足要求，如何采用矢量控制变频器来实现1台变频器拖动2台电机或者2台变频器分别拖动2台电机来实现高精度、大转矩调速是本文探讨的重点问题。

　　2 单台v/f控制变频器拖动二台电机的原理

　　v/f控制变频器的控制算法一般与电机参数无关，因此可以直接实现1台变频器拖动2台电机，如图1所示。在这种应用情况下，需要变频器容量为电机功率两倍的基础上再放大一档使用，并且为了防止电机过载烧坏，需要每台电机与变频器之间添加热继电器，如图1中的th1、th2，而且需要将热继电器的常闭触点串联到变频器外部故障输入端子，进行保护处理。需要特别注意个别变频器具有自动转矩补偿功能与电机某些参数有关，采用电机并联运行时，容易引起电流的振荡，需要将该功能关闭。

　　图1 1台v/f控制变频器拖动2台电机的原理

　　3 一台矢量控制变频器拖动二台电机的原理

　　(1) 适用场合

　　矢量控制变频器实现一拖二的基本条件是2台电机参数完全相同或者接近。可应用于起重机械、冶金钢包、轨道车前后轮控制等需要一拖二的场合。

　　(2) 异步电机稳态等值电路

　　异步电机稳态等值电路如图2所示，图中的r1、l1、r2、l2、lm、i0、s分别代表定子电阻、定子电感、转子电阻、转子电感、互感、空载激磁电流和转差率。

　　(3) 矢量控制变频器实现一拖二的原理

　　图2 异步电机稳态等值电路

　　在2台相同电机并联运行的时候，在稳态时，根据图2，可以看出并联后电机等效参r1、l1、r2、l2、lm数均为单个电机参数的1/2，而空载激磁电流 i0为单个电机的2倍。下面分析以下有速度传感器矢量控制(带pg)变频器控制一拖二的原理。有速度传感器电流矢量控制变频器控制原理如图3所示。

　　图3 有速度传感器(带pg)电流矢量控制变频器控制原理

　　根据电机的转差计算公式 ，转差 与电机转矩电流ir*成正比，与电机励磁电流im*成反比。电机励磁电流im*在额定运行频率下，与电机空载激磁电流i0相等;转差与转子时间常数成反比，由于并连后r2、l2均为单个电机参数的1/2，转子时间常数不变，而电机转矩电流ir*与电机空载激磁电流i0均增加一倍，因此转差计算公式不受影响，因此可以将传感器装在速度精度要求高的一个电机上，实现一拖二功能。该方案还有一个优点，如果一个电机的电动负载突然增加，整个系统的转矩电流会突然增大，转差频率会增加，变频器输出频率会增加，除其本身的转矩会增加外，另外一台的转速也上升，达到了负荷转矩的自动动态分配。反之对于制动负载也完全适合。