台达变频器在喷涂同步传送设备中的应用
1 引 言
*般设备或部件在出厂前�*缤看恚远缤可璞腹ぷ鞴淌峭ü渌土刺踅缤课锼腿敫呶潞嫦渲校�*系列烘烤过程使涂料附着在待喷涂物上，然后由传动链条送出，经工人从链条上取下*查，其合格品送入仓库。对其电气控制系统要求是能根据不同的喷涂物调节输送链条速度，从而保证足够的高温加热时间，显然输送链条速度慢高温加热时间长，速度快高温加热时间短，从理论上看实现起来似乎应该是非常简单的。但是由于输送链条较长，使用单台电机拖动输送链条非常困难，在设计中*般采用两台电机，其中*台确定为主传动电机，而另*台为从传动电机。问题是如何保证这两台电机同步运行？如果两台电机不同步， 将导致输送链条出现堆积或断裂现象，致使生产*法进行，因此同步控制问题的解决在链条皮带传动中是*个关键性的问题，采用高性能通用变频器的控制策略就可以实现主、从电机运行的同步。
2 高性能通用变频器的控制策略
由于电机运行是受变频器驱动的，如果两台变频器的输入/输出可以调整就有可能实现主、从电机运行的同步，因此有必要对变频器的性能略作讨论。采用*般的通用变频器给异步电动机供电时，可以实现**平滑调速，起动和停车都很方便，但是，调速时有静差，精度不高，调速范围不过1:10左右，而且也不能像直流调速系统那样提供很高的动态性能。要实现高动态性能，必须研究实现高性能的控制策略，这里有两种控制策略，即矢量控制和直接转矩控制，各有特色。矢量控制系统的特点是:采用由转子磁链决定d-轴方向的dq同步旋转坐标系，把异步电机的定子电流分解为其励磁分量和转矩分量，得到类似于直流电机的转矩模型，再采取措施把非线性系统变换成两个*立的转速和转子磁链的子系统，从而模仿直流电机分别用PI调节器进行控制。直接转矩控制系统舍去比较复杂的旋转坐标变换，仅在两相静止坐标系上构成转矩和定子磁链的反馈信号，并用双位式砰-砰控制代替线性调节器来控制转矩和定子磁链，根据二者的变化，选择电压空间矢量的PWM(SVPWM)开关状态，以控制电机的转速。值得注意的是，*论是矢量控制系统，还是直接转矩控制系统，都需要转速闭环控制，所需的转速反馈信号来自于电机同轴的速度传感器，对于高性能系统*般都用光电码盘，其成本、安装、可靠性都有问题，如果能取消光电码盘而保持良好的控制性能，显然会大受欢迎，这就是*速度传感器的高性能调速系统。作为高性能的通用变频器都希望采用*速度传感器控制。
3 主从变频器同步控制功能实现
主变频器的给定输入是位移传感器和从变频器的模拟输出的迭加，从变频器由外接电位器给定。系统启动时主变频器的输出频率高于从变频器的输出频率，也就是说主电机速度高于从电机的速度，因此链条处于拉伸状态，位移传感器根据拉伸程度相应地给出的信号逐渐减小，主变频器降速，直至*终和从变频器处于同速状态。但是由于电机和链条之间是皮带传动，所以从电机会有丢转现象从而造成实际应用的主从不同步，链条有被拉伸的噪音，改进的方法是加上PG速度闭环精确速度控制转速死循环后，噪音几乎消失。本文选用的台达B系列变频器采用*传感器向量控制方式，具有自动转矩补偿，转差补偿功能，启动转矩在1Hz时可达150%，过载能力150%额定电流持续*分钟，输出频率0.1Hz至400Hz可调，调节范围宽，同时具有开环向量、死循环向量等各种控制方式。自动喷涂设备采用的是V/F+PG速度死循环控制，其目的就是解决其输送待喷涂物时链条堆积或断裂问题，经用户使用，效果非常好，大大提高了生产效率，有效地解决了生产过程出现的链条堆积或断裂问题。
4 同步控制变频器调速系统构成
主、从电机同步的变频器调速系统结构示意图如1所示。
AVI AVI (0-10v)
编码器回授
AFM
AUI位移传感器
图1 变频器调速系统构成示意图
图1表明，要求使用的变频器有两路模拟输入和*路模拟输出,且两路模拟输入均接受电压信号并可迭加输入,其中*路模拟输入还必须可以接受负电压信号（如AUI为-10到10V）,模拟输出为0-10V的电压信号，必不可少的功能就是变频器要有速度死循环控制，如图1中的PG环节。台达变频器VFD-B为高功能向量控制泛用型，该型变频器可根据工况选择，其额定电压、功率范围为：230V/单相(0.75kw-2.2kw)；230V/三相(0.75kw-37kw)；460V/三相(0.75kw-75kw)。
VFD-B型变频器有以下特点：
?向量控制及V/F控制*MODBUS通讯格式；
?马达参数调适（Auto tuning）*参数密码锁定；
?16段速、15段可程式运转*PG速度回授控制（选购）；
?内含PID回授控制*自动调适加减速时间；
?具启动速度追踪模式*4段加减速*立调整。
5 结束语
上述讨论的变频器同步调速系统已在相关企业投入运行，实际运用效果表明，与改造以前的系统相比，该系统设计安装周期短，现场接线大大简化，调试简单，可靠性得到显著提高。由此可以说明台达变频器转速死循环控制具有良好的动态响应特性，*可以运用于自动喷涂设备及其它类似对同步要求比较高的应用场合。
*般设备或部件在出厂前�*缤看恚远缤可璞腹ぷ鞴淌峭ü渌土刺踅缤课锼腿敫呶潞嫦渲校�*系列烘烤过程使涂料附着在待喷涂物上，然后由传动链条送出，经工人从链条上取下*查，其合格品送入仓库。对其电气控制系统要求是能根据不同的喷涂物调节输送链条速度，从而保证足够的高温加热时间，显然输送链条速度慢高温加热时间长，速度快高温加热时间短，从理论上看实现起来似乎应该是非常简单的。但是由于输送链条较长，使用单台电机拖动输送链条非常困难，在设计中*般采用两台电机，其中*台确定为主传动电机，而另*台为从传动电机。问题是如何保证这两台电机同步运行？如果两台电机不同步， 将导致输送链条出现堆积或断裂现象，致使生产*法进行，因此同步控制问题的解决在链条皮带传动中是*个关键性的问题，采用高性能通用变频器的控制策略就可以实现主、从电机运行的同步。
2 高性能通用变频器的控制策略
由于电机运行是受变频器驱动的，如果两台变频器的输入/输出可以调整就有可能实现主、从电机运行的同步，因此有必要对变频器的性能略作讨论。采用*般的通用变频器给异步电动机供电时，可以实现**平滑调速，起动和停车都很方便，但是，调速时有静差，精度不高，调速范围不过1:10左右，而且也不能像直流调速系统那样提供很高的动态性能。要实现高动态性能，必须研究实现高性能的控制策略，这里有两种控制策略，即矢量控制和直接转矩控制，各有特色。矢量控制系统的特点是:采用由转子磁链决定d-轴方向的dq同步旋转坐标系，把异步电机的定子电流分解为其励磁分量和转矩分量，得到类似于直流电机的转矩模型，再采取措施把非线性系统变换成两个*立的转速和转子磁链的子系统，从而模仿直流电机分别用PI调节器进行控制。直接转矩控制系统舍去比较复杂的旋转坐标变换，仅在两相静止坐标系上构成转矩和定子磁链的反馈信号，并用双位式砰-砰控制代替线性调节器来控制转矩和定子磁链，根据二者的变化，选择电压空间矢量的PWM(SVPWM)开关状态，以控制电机的转速。值得注意的是，*论是矢量控制系统，还是直接转矩控制系统，都需要转速闭环控制，所需的转速反馈信号来自于电机同轴的速度传感器，对于高性能系统*般都用光电码盘，其成本、安装、可靠性都有问题，如果能取消光电码盘而保持良好的控制性能，显然会大受欢迎，这就是*速度传感器的高性能调速系统。作为高性能的通用变频器都希望采用*速度传感器控制。
3 主从变频器同步控制功能实现
主变频器的给定输入是位移传感器和从变频器的模拟输出的迭加，从变频器由外接电位器给定。系统启动时主变频器的输出频率高于从变频器的输出频率，也就是说主电机速度高于从电机的速度，因此链条处于拉伸状态，位移传感器根据拉伸程度相应地给出的信号逐渐减小，主变频器降速，直至*终和从变频器处于同速状态。但是由于电机和链条之间是皮带传动，所以从电机会有丢转现象从而造成实际应用的主从不同步，链条有被拉伸的噪音，改进的方法是加上PG速度闭环精确速度控制转速死循环后，噪音几乎消失。本文选用的台达B系列变频器采用*传感器向量控制方式，具有自动转矩补偿，转差补偿功能，启动转矩在1Hz时可达150%，过载能力150%额定电流持续*分钟，输出频率0.1Hz至400Hz可调，调节范围宽，同时具有开环向量、死循环向量等各种控制方式。自动喷涂设备采用的是V/F+PG速度死循环控制，其目的就是解决其输送待喷涂物时链条堆积或断裂问题，经用户使用，效果非常好，大大提高了生产效率，有效地解决了生产过程出现的链条堆积或断裂问题。
4 同步控制变频器调速系统构成
主、从电机同步的变频器调速系统结构示意图如1所示。
AVI AVI (0-10v)
编码器回授
AFM
AUI位移传感器
图1 变频器调速系统构成示意图
图1表明，要求使用的变频器有两路模拟输入和*路模拟输出,且两路模拟输入均接受电压信号并可迭加输入,其中*路模拟输入还必须可以接受负电压信号（如AUI为-10到10V）,模拟输出为0-10V的电压信号，必不可少的功能就是变频器要有速度死循环控制，如图1中的PG环节。台达变频器VFD-B为高功能向量控制泛用型，该型变频器可根据工况选择，其额定电压、功率范围为：230V/单相(0.75kw-2.2kw)；230V/三相(0.75kw-37kw)；460V/三相(0.75kw-75kw)。
VFD-B型变频器有以下特点：
?向量控制及V/F控制*MODBUS通讯格式；
?马达参数调适（Auto tuning）*参数密码锁定；
?16段速、15段可程式运转*PG速度回授控制（选购）；
?内含PID回授控制*自动调适加减速时间；
?具启动速度追踪模式*4段加减速*立调整。
5 结束语
上述讨论的变频器同步调速系统已在相关企业投入运行，实际运用效果表明，与改造以前的系统相比，该系统设计安装周期短，现场接线大大简化，调试简单，可靠性得到显著提高。由此可以说明台达变频器转速死循环控制具有良好的动态响应特性，*可以运用于自动喷涂设备及其它类似对同步要求比较高的应用场合。