一种无刚性轴连接的双电机恒功率同步控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种双电机恒功率同步控制系统，具体涉及一种无刚性轴连接的双电机恒功率同步控制系统，能够使两台无刚性轴连接的电机根据负载大小动态调整最大速度，且在整个运行过程中保持两台电机位置同步。
【背景技术】
[0002]目前，在起重领域的提升电气控制系统中，为了提高工作效率，常常会根据提升重物的重量来设定最大速度，最简单的做法是未吊重物时允许电机以最大速度运行(例如电机额定转速的1.5倍)，吊重物时以电机的额定速度运行，这种方式无法判断提升重物占电机额定负载的比例，因此不能做到根据重量线性改变最大速度，效率较低。一种改进的方式是通过重量传感器称出当前重物的质量，与额定载荷比较后相应线性的改变最大速度，或者是通过电机数学模型的运算获得当前电机轴上的负载转矩，与电机额定转矩比较后相应线性的改变最大速度，从而进一步挖掘电机的潜力，提高工作效率，这类方式也被称为恒功率控制。但是，这种改进的方式多用于单台电机驱动负载或者两台电机刚性轴连接驱动负载的场合，单台电机直接驱动的场合不存在负载分配不均的问题，两台电机刚性轴联驱动的场合由于电机输出轴是通过机械的方式刚性连接，因此从两台电机输出轴的角度来看负载也是平均分配的，两台电机输出轴的相对位置也是完全固定的，在整个运行过程中，即使根据当前负载大小线性改变最大速度，也不会造成两台电机输出轴位置不同步的现象。
[0003]如果两台电机输出轴之间无任何机械连接，则在共同提升重物时由于重物质量分布不均匀，有可能造成一台电机输出轴上的负载大，另一台电机输出轴上的负载小的情况，此时，如果每台电机根据当前输出轴上的负载转矩与电机额定转矩比较后相应线性的改变最大速度，就会得到不同的最大速度，最终造成运行过程中两台电机输出轴位置不同步，从而无法正常使用，正是因为这个原因，通常在无刚性轴连接的两台电机共同提升重物时，无法采用恒功率控制，两台电机各自的最大速度都被简单的设定为同一数值，一般为电机的额定转速，这就使得电机的提升潜力无法得到有效挖掘，降低了提升系统的工作效率。
【发明内容】
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[0004]为了克服上述【背景技术】的缺陷，本发明提供一种无刚性轴连接的双电机恒功率同步控制系统，能够使两台电机的最大速度是根据两台电机中负载最大的那台来确定，且在整个运行过程中保证两台电机输出轴位置同步。
[0005]为了解决上述技术问题本发明的所采用的技术方案为:
[0006]一种无刚性轴连接的双电机恒功率同步控制系统，包括驱动主电机的主变频器和驱动从电机的从变频器，主变频器包括主机最大速度命令生成单元、主机速度PI调节器、主机位置控制限幅单元、主机位置控制比例单元、主机速度变位置积分模型、主机负载检测单元、从机最大速度命令生成单元、从机最大负载判断单元、从机负载检测单元、从机速度PI调节器、从机速度变位置积分模型:
[0007]主机最大速度命令生成单元:接收控制台发出的初始速度命令ωgvn和主机负载检测单元输出的主机负载转矩IYtu，线性生成主机最大速度命令ω cmdl;主机最大速度命令?^工与主电机的反馈速度值ω fk l的差值经主机速度PI调节器生成主电机转矩给定值TgvnJ ;主变频器驱动主电机以主电机转矩给定值TgvM转动；
[0008]从机最大速度命令生成单元:接收控制台发出的初始速度命令ωgvn和从机最大负载判断单元发出的最大负载转矩命令，线性生成从机最大速度命令ω cmd2 ；从机最大速度命令ω cmd2减去从电机的反馈速度值ω fk—2，所得差值经从机速度PI调节器生成从电机转矩给定值Tgvn—2;从变频器驱动从电机以从电机转矩给定值Tgvn—2转动；
[0009]从机最大负载判断单元:接收从主机负载检测单元输出的主机负载转矩Tuu和从机负载检测单元输出的从机负载转矩TYd—2，比较主机负载转矩IYd—I和从机负载转矩IYd—2将最大值作为最大负载转矩命令输出。
[0010]较佳地，主电机转矩给定值TgvM还通过以下方式生成:主机最大速度命令《^工与来自主机位置控制限幅单元输出的主机速度最大命令偏置值Clffset相减，所得的差值再减去主电机的反馈速度值Qfl^1的差值经主机速度PI调节器生成主电机转矩给定值
Tgvn—I ο
[001 1 ]较佳地，主机速度最大命令偏置值ω and—offset是主机的位置反馈信号pOS_l与从机的位置反馈信号p0S_2之差经主机位置控制比例单元和主机位置控制限幅单元生成的，主电机的反馈速度值COfk lS主机速度变位置积分模型生成主机位置反馈信号pos_l，从电机的反馈速度值ω fk—2经从机速度变位置积分模型生成从机位置反馈信号。
[0012]较佳地，主机负载检测单元通过电机稳速运行时的主电机转矩给定值Tgvn」得到主机负载转矩Tuu并输出；从机负载检测单元通过电机稳速运行时的从电机转矩给定值Tgvn—2得到主机负载转矩TLd—2并输出。
[0013]本发明的有益效果在于:通过两台变频器控制两台无刚性轴连接的电机，保证两台电机恒功率同步。由主机位置控制限幅单元和主机位置控制比例单元构成的位置控制单元将主电机位置反馈信号与从电机位置反馈信号相减，经过主机位置控制比例单元和主机位置控制限幅单元后输出主机速度命令偏置信号，保证主电机转轴的位置严格跟随从电机转轴的位置。从变频器的从机最大负载判断单元通过计算主机的负载转矩给定值与从机的负载转矩给定值的最大值输出从机最大负载转矩给定值，主变频器的主机位置控制与从变频器的从机最大负载转矩断单元结合起来能够保证两台非刚性轴连接的电机实现恒功率控制，即两台电机的最大速度是根据负载最大的那台来确定，且在整个运行过程中保证两台电机输出轴位置同步。本发明可以使两台非刚性轴连接的电机实现恒功率控制，即两台电机的最大速度是根据负载最大的那台来确定，且在整个运行过程中保证两台电机输出轴位置同步，提高了系统的工作效率。
【附图说明】
[0014]图1为本发明实施例系统控制原理图；
[0015]图2为本发明实施例结构示意图。
[0016]图中:1-主机最大速度命令生成单元，2-主机速度PI调节器，3-主机位置控制限幅单元，4-主机位置控制比例单元，5-主电机，6-主机速度变位置积分模型，7-主机负载检测单元，8-从机最大速度命令生成单元，9-从机最大负载判断单元，10-从机负载检测单元，11-从机速度PI调节器，12-从电机，13-从机速度变位置积分模型，14-重物，15-主变频器，16-从变频器，17-主钢卷，18-从钢卷，19-主机编码器，20-从机编码器。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
[0018]本实施例的一种无刚性轴连接的双电机恒功率同步控制系统(图1)，包括驱动主电机5的主变频器15和驱动从电机12的从变频器16，所述主变频器15包括主机最大速度命令生成单元1、主机速度PI调节器2、主机位置控制限幅单元3、主机位置控制比例单元4、主机速度变位置积分模型6、主机负载检测单元7、从机最大速度命令生成单元8、从机最大负载判断单元9、从机负载检测单元10、从机速度PI调节器11、从机速度变位置积分模型13。将该系统应用于两台电机共同提升同一质量分布不均的重物14(图2)，主电机5驱动主钢卷17转动提升重物14的一侧，从电机12驱动从钢圈转动提升重物14的另一侧，主机编码器19获取主电机5的速度和位置反馈信号发送至主变频器15，从机编码器20获取从电机12的速度和位置反馈信号发送至从变频器16。主变频器15驱动主电机5带动主钢卷17筒转动，从机变频器驱动从电机12带动从钢缆卷筒18转动;主钢卷17和从钢卷18的钢缆连接在重物14上，但主电机5与从电机12的输出轴无任何机械连接，由于重物14的质量分布不均，从电机12的负载会大于主机电机的负载，如果在运行过程中主机和从机的速度保持一致，即主电机5的输出轴与从电机12输出轴的位置保持同步，则重物14不会发生侧倾，如果主机和从机的速度不一致，主电机5的输出轴与从电机12输出轴的位置就无法保持同步，则重物14就会发生侧倾，造成安全隐患或者工作中断。另外，在实现恒功率时，要保证主机和从机是按照最大负载转矩对应的较低最大速度命令来运行，否则带重载向较高速度运行会导致电机功率不足，有损坏电机的隐患。
[0019]因此通过本系统下述方法的设置，可以使得两台电机的最大速度是根据两台电机中负载最大的那台来确定，且在整个运行过程中保证两台电机输出轴位置同步。
[0020]主机最大速度命令生成单元I接收控制台发出的初始速度命令cogvn和主机负载检测单元7输出的主机负载转矩Tuu，线性生成主机最大速度命令ω cmdi;主机最大速度命令ω ^工与主电机5的反馈速度值ω fk l的差值经主机速度PI调节器2生成主电机5转矩给定值Tgvnj ；主变频器15驱动主电机5以主电机5转矩给定值TgvM转动；
[0021]从机最大速度命令生成单元8接收控制台发出的初始速度命令cogvn和从机最大负载判断单元9发出的最大负载转矩命令，线性生成从机最大速度命令ω cmd2 ；从机最大速度命令ω cmd2减去从电机12的反馈速度值ω fk—2，所得差值经从机速度PI调节器11生成从电机12转矩给定值Tgvn—2;从变频器16驱动从电机12以从电机12转矩给定值Tgvn—2转动；
[0022]从机最大负载判断单元9接收从主机负载检测单元7输出的主机负载转矩IYd—dP从机负载检测单元10输出的从机负载转矩IYd—2，比较主机负载转矩IYd—I和从机负载转矩Tu—2将最大值作为最大负载转矩命令输出。
[0023]主机负载检测单元7通过电机稳速运行时的主电机5转矩给定值Tgvr^1得到主机负载转矩TLd—i并输出；从机负载检测单元10通过电机稳速运行时的从电机12转矩给定值Tgvn—2得到从机负载转矩TLd—2并输出。
[0024]主电机5的主电机5转矩给定值!^^还可