1 引言
筆者在“單電機驅動的帶式輸送機的傳動控制”一文中已經討論過帶式輸送機對傳動系統的要求，并且通過分析各種傳動控制方法后認為采用具有轉矩閉環控制和轉速反饋閉環控制功能的固態軟起動器是最佳選擇，并且美國benshaw公司已具有這種固態軟起動器，在實際中已得到廣泛的應用。
多電動機驅動的帶式輸送機除了要考慮一般單電機驅動的帶式輸送機的要求，例如起動時皮帶的負荷變化范圍很大，皮帶不要受到很大的張力突變等，還要解決各電動機起動和運行時的同步和負載平衡。國內有很多皮帶運輸機，起動時常常發生其中一臺電動機過載跳閘的情況，甚至造成電動機或皮帶等機械設備損壞的情況，就是由于各電動機負載極不平衡引起的。
2 變頻器控制方案
圖1 2臺電動機驅動的帶式輸送機采用變頻器控制的方案
如果帶式輸送機的每臺交流電動機都用矢量控制型的變頻器來控制，組成如圖1所示系統具有最好的工作性能。圖1中示出的是二臺電動機驅動的帶式輸送機控制系統。由于二臺電動機由同一條皮帶聯接在一起，因此它們有相同的速度，如果速度不同，則皮帶必定發生打滑。在本系統中速度反饋給變頻器1的速度調節器構成速度閉環系統，其速度調節器的輸出除了給自身的電流調節器作電流給定值外，同時也給變頻器2的電流調節器作為電流給定值，因此可以保證二臺變頻器輸出相同的電流給各自的電機，從而保證二臺電機負荷平衡。如果變頻器帶有能耗制動電阻，那么這樣的系統還適合于向下傾斜的帶式輸送機。向下傾斜的帶式輸送機在停車時，由于重力作用，電動機要回送能量給變頻器系統，因此變頻器要接上制動單元和制動電阻，才能工作。
變頻器驅動帶式輸送機固然是一種技術先進的方法，但成本太貴。是否有既能滿足帶式輸送機技術要求，成本又較便宜的方法呢？美國benshaw公司的rsm系列(中壓為mvrsm系列)由于具有速度反饋控制和電流閉環控制功能，所以能解決多電機驅動的帶式輸送機的控制問題。
3 帶速度反饋閉環控制的固態軟起動器控制方案
以美國benshaw公司采用rsm和mvrsm系列固態軟起動器的解決方案為例。north anbbbope coal mine 是美國最大的煤礦，它有一個15000t的儲煤倉，采用72英寸寬的皮帶將煤輸送到煤倉中(見圖2)。這條皮帶輸送機由3臺4160v 1250hp的電動機驅動，每臺電動機都采用一臺benshaw公司的mvrsm-4160v-1250hp中壓固態軟起動器驅動，其系統圖示于圖3中。
圖2 采用72英寸寬的皮帶將煤輸送到煤倉
圖3 三臺中壓電動機驅動的帶式輸送機采用
benshaw公司mvrsm型固態軟起動器的控制方案
圖3系統中，所有電動機采用相同型號的電動機，具有基本相同的機械電氣性能。每臺電動機都用一臺mvrsm型帶速度反饋閉環控制的固態軟起動器控制。系統中只裝了一臺測速機(速度編碼器)st，它輸出頻率與速度成正比的脈沖，由于各軟起動器要共享同一速度反饋信號，所以速度反饋信號需送到一個頻率/電壓變換器fvc，它把速度反饋脈沖變換為0～5v或0～20ma的信號。其輸出信號經過三個信號隔離器si1～si3，分別送到固態軟起動器的速度反饋輸入端。當然，如果系統中采用三臺速度編碼器作速度反饋信號用，那么在每個速度編碼器的輸出各接一個頻率/電壓變換器也是一樣的。但要特別注意的是mvrsm軟起動器的速度反饋信號必須保證在0～7v內，如果信號超過7v則會給mvrsm的速度控制板造成永久性損壞。
mvrsm固態軟起動器的速度閉環控制框圖示于圖4中。由于速度控制閉環的存在，它可以保證被控電機的速度能夠跟隨給定速度。如果被控電機速度遠小于給定速度，則速度調節器會輸出最大電流，讓電動機以最大電流加速。如果被控電機速度等于或高于給定速度，則速度調節器輸出最小電流，讓電動機以最小電流運行。
圖4 mvrsm固態軟起動器的速度反饋控制原理框圖
在多個電機/多個軟起動器的情況下，在起動時通常會發生一臺電動機(和軟起動器)會比其他電動機(和軟起動器)承擔更多的負載，嚴重時會只有其中部分電動機轉動，其余電動機不轉動的，結果導致電動機跳閘或皮帶被拉斷。這是因為即使出自同一廠家相同型號的電機，其機械電氣性能也不可能完全相同。何況當電動機和軟起動器處于不同位置時，變化的電源壓降和電源阻抗導致每臺設備有不同的電壓。使用了上述速度閉環控制以后，mvrsm固態軟起動器會避免任何一臺電動機的電流低于滿載電流的30%，這樣可使軟起動器的晶閘管保持導通，并使電動機處于隨時承載負荷的狀態。
在這個系統中，所有的固態軟起動器都具有相同的設置，例如電動機滿載電流、過載保護等級，測速機全速電壓等，并且設置為速度斜坡工作模式，具有相同速度斜坡和相同的最大和最小電流。那么這個系統在發生負載不平衡時，速度控制閉環是如何發揮作用？
設若剛起動時有一臺電動機(軟起動器)承載了大部分負載，直到電流達到其最大電流設定值，因為這臺電動機已無法再增加轉矩，其他電動機(軟起動器)便會分擔必要的負載，它們的電流便會逐漸增加，以便增大轉矩使速度跟隨給定值。對于大多數用戶來說，上述這樣的電流分配過程是可以接受的，因為速度被緊緊控制著，而電流又在各電機可以承受范圍內，負載可以被合適地起動起來。需要注意的是，在這種系統，電動機達到全速以后負荷要有較平衡的分配，因為起動器已進入旁路工作狀態，它們已不能調節負荷的分配。
4 結束語
帶速度反饋閉環控制的固態軟起動器控制方案與變頻器控制相比，這個系統最大的好處是價格便宜，對于3臺4160v 1250hp電機驅動的帶式輸送機，其價格僅為采用變頻器的40％左右，實在是帶式輸送機傳動的一種性價比最佳的解決方案。
：鞏經理
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