同轴传动双电机主从励磁系统的设计与应用

辛向晖

摘 要：介绍了ANSALDO全数字直流调速装置（SPDME）的负载均衡功能，由该装置为主构建的双电机主从励磁控制系统，解决在轧管主传动机组中同轴传动双电机的负载不均衡问题，实际应用表明，该控制系统能够满足转速高、负荷大的生产工艺需要。

关键词：轧管；负载均衡；同轴传动；主从励磁控制

中图分类号： TG334.9 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2017）04-187-2

1 概述

多电机同轴驱动方式在较多工业生产场合运用到，良好的调速控制能力和力矩平衡控制能力是保证整个系统稳定运行的关键，以某钢铁厂双他励电动机同轴驱动MPM轧管机系统为例，介绍两台电动机在机械轴串联，电机电枢并联模式下，采用主从励磁控制方式搭建的励磁控制系统，利用ANSALDO直流调速装置负载均衡功能，达到轧机速度快速响应及两台电动机负载均衡的效果。

2 工艺介绍

MPM轧机为5架工作辊横竖布置传动的双辊轧管机，该轧机第二架轧辊由两台电机同轴刚性联接驱动，在日常生产中，该机架的轧辊辊缝设定值较小，电机速度设定值较高，要求两台电机在速度上保持同步且响应一致，在电机转矩上保持平衡。

两台电动机为相同型号，各项铭牌参数一致，型号为DH900M65EC3，额定功率为1700kW，额定电压为1050V，额定电流为1706A，励磁电流34A，转速为500/1000r·min-1。

3 控制系统构成

与别的生产线上双电机同轴传动系统相比，该系统整体上仍然采用单电机传动系统常用的一个速度环、一个电流环、一个电压环的三环调节控制结构，其主回路连接简图如图1；不同之处是在两台电机的励磁调节功能上，其励磁系统通过采集两电机并联电枢各自电流信号，通过主电机励磁装置的负载均衡功能[1]来输出两路电机励磁调节信号，通过主从励磁装置调节两台电机励磁电流来平衡电枢电流，进而达到两台电机负载平衡的目的。其励磁系统控制原理如图2。在此系统中，由于两电机并联电枢由一套整流装置给供电，所以设计中采用两台相关联的励磁控制器来调整两电机励磁电流，主励磁控制器采用ANSALDO SPDME数字调节器，从励磁控制器采用ANSALDO SPATE模拟调节器，主励磁控制器接收来自主控板的励磁给定值，主励磁控制器经过调节再整流输出电流供给主电机，从励磁控制器接收主励磁控制器调节信号，再整流输出电流供给从电机。关系到励磁电流调节的电势调节器和负载均衡调节器均在SPDME装置中。

4 力矩平衡控制

结合直流电动机的机械特性可知，在理想状态下，相同型号的两台电动机机械特性也相同，当两者同轴刚性联结时，则各自会承担一半负载，但由于每台电动机的制造差异，导致电机电枢内阻或电机磁通不一致的情况发生，进而致使两台电机特性产生差异，不能够平均分担负载，为了使两台电机平均分担负载，在此系统中，设计了励磁主从控制系统结构，通过调节主从两台电机的励磁电流来平衡两台电机电枢电流，达到力矩平衡的目的，电机在基速以下运行时，不进行负载平衡调节。在两台电机铭牌参数相同的情况下，两电机电枢电流及磁通满足以下公式

5 电势调节器与励磁给定

在要求弱磁和具有经济磁场的情况下，要使用电势调节器，电势调节器由前馈调节器和比例、积分调节器两部分组成，前馈调节器可预先对磁通进行控制，PI调节器可校正φ-A变换中产生的误差，電势调节器总的输出信号由上述两个调节器输出信号综合而成，其原理图如图3。而在此系统中，在基速以上时，进入弱磁升速状态，电势调节器总的输出信号将会与负载均分PI调节器输出信号综合后并通过φ-A变换产生主从电机的励磁电流给定。

6 参数设置

根据主从励磁系统的要求其主要参数设置[2]见表1。

负载不平衡报警点： 当单台电机运行电流值超过最大运行电流（DB6）的二分之一时，负载均衡调节功能失效，该电机电流的毫伏值电压信号反馈到报警控制板发出报警信号切断继电逻辑控制回路。

7 结束语

此主从励磁控制的同轴双电机电控系统，实现了负荷均衡功能，在实际应用中，有较高的性价比。

参 考 文 献

[1] ASIRobicon S.p.A.SPDME DIGITAL EXCITERS AND WARD LEONARD CONTROL MANUAL.美国，2004年7月.

[2] 赵琪，胡金鑫，崔素兰.全数字直流调速力矩平衡系统的改造设计[J].包钢科技，2007（03）.