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变频矢量技术在张力控制中应用的实现(上)

变频矢量技术在张力控制中应用的实现(上)

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  • 发布时间:2018-05-21 12:01
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变频矢量技术在张力控制中应用的实现(上)

【概要描述】

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在工业生产的很多行业,都要进行精确的张力控制,保持张力的恒定,以提高产品的质量。诸如造纸、印刷印染、包装、电线电缆、光纤电缆、纺织、皮革、金属箔加工、纤维、橡胶、冶金等行业都被广泛应用。在变频技术还没有成熟以前,通常采用直流控制,以获得良好的控制性能。随着变频技术的日趋成熟,出现了矢量控制变频器、张力控制专用变频器等一些高性能的变频器。其控制性能已能和直流控制性能相媲美。由于交流电动机的结构、性价比、使用、维护等很多方面都优于直流电动机,矢量变频控制正在这些行业被越来越广泛的应用,有取代直流控制的趋势。

张力控制的目的就是保持线材或带材上的张力恒定,矢量控制变频器可以通过两种途径达到目的:一、通过控制电机的转速来实现;另一种是通过控制电机输出转矩来实现。

速度模式下的张力闭环控制

速度模式下的张力闭环控制是通过调节电机转速达到张力恒定的。首先由带(线)的线速度和卷筒的卷径实时计算出同步匹配频率指令,然后通过张力检测装置反馈的张力信号与张力设定值构成PID闭环,调整变频器的频率指令。

同步匹配频率指令的公式如下:

F=(V×p×i/(π×D

其中:F变频器同步匹配频率指令V材料线速度p电机极对数(变频器根据电机参数自动获得)i机械传动比D卷筒的卷径

变频器的品牌不同、设计者的用法不同,获得以上各变量的途径也不同,特别是材料的线速度(V)和卷筒的卷径(D),计算方法多种多样,在此不一一列举。

这种控制模式下要求变频器的PID调节性能要好,同步匹配频率指令要准确,这样系统更容易稳定,否则系统就会震荡、不稳定。这种模式多用在拉丝机的连拉和轧机的连轧传动控制中。若采用转矩控制模式,当材料的机械性能出现波动,就会出现拉丝困难,轧机轧不动等不正常情况。

转矩模式下的张力控制

在这种模式下,无需张力检测反馈装置,就可以获得更为稳定的张力控制效果,结构简洁,效果较好。但变频器需工作在闭环矢量控制方式,必须安装测速电机或编码器,以便对电机的转速做精确测量反馈。

转矩的计算公式如下:

 T=(F×D/2×i

其中:T变频器输出转矩指令F张力设定指令i机械传动比D卷筒的卷径

电机的转矩被计算出来后,用来控制变频器的电流环,这样就可以控制电机的输出转矩。所以转矩计算非常重要。这种控制多用在对张力精度要求不高的场合,在我鑫科公司就有广泛的应用。如精带公司的脱脂机、气垫炉的收卷控制中都采用了这中控制模式。

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