专利名称：多电机同步控制系统的制作方法
技术领域：
本发明应用于エ业电气传动领域，涉及对多电机的同步控制。
背景技术：
电机控制通常有三种方式:V/F控制、无速度传感器矢量和有速度传感器矢量控制；在V/F控制方式中，它是ー种宏观控制，用于多电机的同步控制时，在微观上主机和从机差别不大；同步控制比较容易实现；在有速度传感器矢量控制中，它的电机速度是通过码盘测算出来的，精度较高；主机和从机的同步控制也很容易实现；而无速度传感器矢量控制就不一样了，它的电机速度是估算出来的，精度与电机參数有夫，參数越准精度越高；但电机參数很难精确測量，所以用于多电机同步控制吋，因主从电机速度的辨识有偏差，同步控制比较困难。这里所说的同步控制包括主机和从机同轴(刚性联接)与不同轴(柔性 联接)的方式。硬件上，主机和从机之间的信号传送目前广泛使用的是电传。由于无速度传感器矢量控制免除了安装码盘等麻烦，与V/F控制、有速度传感器矢量控制相比，适用范围更广。但由于无速度传感器失量控制中辩识电机的速度是核心技术，而电机參数的一致性对电机速度的辨识有很大影响，就是同型号同批生产的电机參数也有微小差别，都会影响电机速度的辨识；再有每一台变频器的速度环都是相互独立的，这样，对多台电机进行同步控制时，在某一瞬间有一台在加速而另一台也可能在减速，这就出现了顶牛等问题。本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，即使主机和从机通过估算或测得的转速与实际的转速有误差，也能使主机和从机很好地保持同步运行，避免顶牛等问题发生。
发明内容
本发明的技术方案是将主机的电机状态及时、准确传递到各个从机；其中包括电机起/停、电机转矩电流、电机转差率、电机估算转速。在从机的同步速与主机的同步速的差值大于同步速限幅值时，限制从机的同步速，使从机与主机保持同歩。
图I是本发明的多电机同步控制系统的说明框图；图2是主机控制装置的系统框图；图3是从机控制装置的系统框图；图4是从机同步速限幅流程具体实施例方式如图I所示，多电机系统由主机la、从机2a、从机3a、从机4a构成。主机la、从机2a、从机3a、从机4a同轴刚性联接分别由主机控制装置I、从机控制装置2、从机控制装置3、从机控制装置4控制。主机控制装置I、从机控制装置2、从机控制装置3、从机控制装置4分别采用无速度传感器失量控制，使主机la、从机2a、从机3a、从机4a保持同步运行。主机控制装置I与从机控制装置(2、3、4)通过光传相连，主机Ia的状态如，起/停、转差率、转矩电流，主机Ia的估算速度(辨识速度)等通过光传，周期性的传输到各从机控制装置(2、3、4)。各从机控制装置(2、3、4)结合主机Ia的状态，调整从机(2a、3a、4a)的同步速，使从机(2a、3a、4a)与主机Ia保持同步运行。在本实施方式中，从机2a、从机3a、从机4a及从机控制装置2、从机控制装置3、从机控制装置4采用相同的结构，以下，以主机控制装置I、从机控制装置2为例进行说明。图2是主机控制装置的系统框图，如图2所示，主机控制装置I由主机变频器Ib，主机转矩电流/励磁电流计算器lc，主机转差率计算器ld，主机转速估算器le，主机转速控制器If，主机转速PI调节器lg，主机转矩电流计算器lh，主机励磁电流计算器li，主机变 频控制器Ij构成。主机转矩电流/励磁电流计算器Ic根据主机Ia的驱动电流(ial、ibl、icl)通过坐标转换的方法求得主机Ia的转矩电流itl，励磁电流iml。主机转差率计算器Id根据主机Ia的转矩电流itl，励磁电流iml计算出主机Ia的转差率《Si。主机转速估算器Ie根据主机Ia的驱动电流(ial、ibl、icl)及驱动电压(val、vbUvcl)通过估算的方式计算出主机I的估算转速ω I。估算方法采用现有技术如利用电机的数学模型进行估算。估算转速ω I反馈到主机转速控制器If。主机转速控制器If计算转速的目标值 ref与估算转速ω I之间的差值，该差值作为控制量经主机转速PI调节器Ig比例积分(PD运算后，由主机转矩电流计算器Ih计算出转矩电流itrefl。主机变频控制器Ij根据主机Ia的转差率ω si和估算转速ω I计算主机Ia的同步速χ,对同步速χ进行积分运算求得转子磁链位置Θ，由转子磁链位置Θ，对主机的转矩电流itrefl和励磁电流imrefl进行坐标转换产生控制信号对主机变频器Ib进行控制，使主机的转速与目标值ω ref保持—致。以上，以闭环的方式对主机的转速进行控制，根据需要也可对主机转矩电流和励磁电流实行闭环控制。此时，将实际的转矩电流itl，励磁电流iml反馈，由转矩电流itrefl和励磁电流imrefl与其的差值作为控制量输入主机变频控制器Ij即可。以上简述了本发明所采用的无速度传感器失量控制技术，作为无速度传感器失量控制可采用任何现有技术，其详细说明可參考现有的文献，在此不再赘述。图3是从机控制装置的系统框图，如图2所示，从机控制装置2由从机变频器2b，从机转矩电流/励磁电流计算器2c，从机转差率计算器2d，从机转速估算器2e，从机转速控制器2f，从机转速PI调节器2g，从机转矩电流计算器2h，从机励磁电流计算器2i，从机变频控制器2j构成。与图2的主机控制装置I相比，从机控制装置2仅在从机变频控制器2j对同步速的处理方面存在不同，其余部分均相同。以下，只对从机变频控制器2j中对同步速的处理进行说明，其余部分參照以上主机控制装置I的说明。图4是从机变频控制器2j中，对从机同步转速进行限幅的流程图，如图4所示，
步骤I中，根据主机Ia的转差率《Si和估算的主机I的转速ω I计算主机I的同步速X。步骤2中，根据从机2a的转差率ω s2和估算的从机2的转速ω2计算从机2的同步速Y。步骤3中，计算从机同步速的限幅值H。限幅值H可根据从机的电气特性计算，也可预先计算好，将其存储在存储器中，需要时调用。步骤4中，计算主机I的同步速X和从机2的同步速Y的同步速差Z。
步骤5中，比较同步速差Z和限幅值H的大小，如同步速差Z大于限幅值H，则限制从机同步速，使同步速差Z保持在较小的范围内，如同步速差Z小于等于限幅值H，则流程结束。以下，对举例对从机同步速限幅进行说明。I.同步速差Z〈同步速限幅值H时的控制。例如主机转速=5OHz主机转差速度=0. IHz主机同步速X=50+0. 1=50. IHz从机速度=50Hz从机转差速度=0. 12Hz从机同步速Υ=50+0· 12=50. 12Hz同步速差=50.12-50. 1=0. OlHz同步速限幅值H=O. 05Hz同步速差Zく同步速限幅值H则对从机2a的同步速不作修正，此时，从机变频控制器2j根据从机同步速Y (50. 12Hz),计算转子磁链位置Θ后，对从机的转矩电流itref2和励磁电流imref2进行坐标转换产生控制信号对从机变频器2b进行控制，使从机的转速与目标值《ref保持一致。2.同步速差Z>同步速限幅值H时的控制。例如主机速度=50Hz主机转差速度=O. IHz主机同步速X=50+0. 1=50. IHz从机速度=50Ηζ从机转差速度=0. 19Hz从机同步速Υ=50+0· 19=50. 19Hz同步速差=50.19-50. 1=0. 09Hz同步速限幅值=0. 05Hz同步速差Z>同步速限幅值H则对从机2a的同步速作出修正。此时，将主机同步速X与同步速限幅值H相加后的值作为从机的同步速Y。即，从机同步速Y=50. 1+0. 05=50. 15Hz。从机变频控制器2j根据从机同步速Y (50. 15Hz)，计算转子磁链位置Θ后，对从机的转矩电流itref2和励磁电流imref2进行坐标转换产生控制信号对从机变频器2b进行控制，使从机的转速与目标值《ref保持一致。以上是本发明的技术方案的具体实施方式
，在该实施方式中，主机和从机都采用了无速度传感器矢量控制，在控制时，如果主机的同步速与从机的同步速的差值大于同步速限幅值，以主机的同步速和同步速限幅值作为从机的同步速对从机实行控制，即使主机和从机的通过估算或测得的转速与实际的转速有误差，也能使主机和从机很好地保持同步运行，避免顶牛等问题发生。实际的测试也证明，本发明的技术方案可使从机与主机运转平稳、可靠。在实施方式中，主机与从机的转轴之间采用的是刚性连接，但也可以采用柔性连接，其效果是相同的。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，只要在本发明的·精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种多电机同步控制系统，包括对主机进行控制的主机控制装置和对从机进行控制的从机控制装置，其特征在于，主机控制装置和从机控制装置分别采用矢量控制方式进行控制，主机控制装置与从机控制装置之间建立连接，主机的电机状态通过连接传递到从机控制装置，从机控制装置根据主机的电机状态，在从机的同步速与主机的同步速的差值大于同步速限幅值时，限制从机的同步速，使从机与主机保持同步。
2.根据权利要求I所述的多电机同步控制系统，其特征在于，在从机的同步速与主机的同步速的差值大于同步速限幅值时，将主机的同步速与同步速限幅值相加，将相加值作为从机的同步速，以限制从机的同步速。
3.根据权利要求2所述的多电机同步控制系统，其特征在于，同步速限幅值，根据从机的电气特性计算得到，或预先计算好后存储在存储器中，需要时调用。
4.根据权利要求3所述的多电机同步控制系统，其特征在于，主机控制装置和从机控制装置分别采用无速度传感器失量控制方式进行控制。
5.根据权利要求4所述的多电机同步控制系统，其特征在于，主机控制装置和从机控制装置之间通过光传建立连接。
6.根据权利要求5所述的多电机同步控制系统，其特征在于，主机控制装置将包括电机起/停、电机转差率，电机速度在内的电机状态通过光传传递到从机控制装置。
7.根据权利要求6所述的多电机同步控制系统，其特征在于，所述主机与从机之间同轴刚性连接。
8.根据权利要求I至7中任一项所述的多电机同步控制系统，其特征在于，所述从机为两个以上。
全文摘要
本发明提供一种多电机同步控制系统，包括对主机进行控制的主机控制装置和对从机进行控制的从机控制装置，其特征在于，主机控制装置和从机控制装置分别采用矢量控制方式进行控制，主机控制装置与从机控制装置之间建立连接，主机的电机状态通过连接传递到从机控制装置，从机控制装置根据主机的电机状态，在从机的同步转速与主机的同步转速相比有较大的差值时，限制从机的同步转速，使其与主机保持同步。
文档编号H02P21/14GK102857171SQ20121035234
公开日2013年1月2日 申请日期2012年9月20日 优先权日2012年9月20日
发明者杜心林, 郑晓江, 李瑞英 申请人:北京合康亿盛变频科技股份有限公司