4台电机做功率平衡

基于PLC的四机驱动功率平衡系统设计

在输送带运输系统中．为了满足总功率的需求．常常采用几个功率较小的电机共同驱动。这种做法有利于设备的小型化、通用化并且降低成本，便于安装、搬运、维修等。但是在实际应用中，由于各个驱动电机的特性差异、设备制造、安装误差等因素．各电机间功率分配比与驱动力分配比发生较大偏距。使输送带张力以及各电机负载不平衡，造成个驱动滚筒输送带受力大小不相等．会造成电机负载的功率失衡。造成电机效率降低；若偏载严重，电机负载超过了额定功率，会烧坏电机。因此研究多电机驱动时功率平衡的控制是非常必要的。

功率平衡是指输送带运输系统运行时．各个驱动电机之问的输出功率或牵引力之比应与系统设计的比一致。在系统设计时，带式输送机的电机功率

（1）

在系统设计时．考虑到功率平衡问题选用相同性能参数的电机．所以在额定负载范围内运行时电压，功率因数应近似相等。由式(1)可以看出当，

相等时，电机的输出功率与定子电流，成正

比。对于四机驱动系统，可以比较各个电机的电流来确定电机的工作状态。本系统功率平衡的实现采用可编程控制器控制．主要通过采集定子电流来判断驱动电机的发电、电动状态。当电机转速大于同步转速，电机工作在发电状态：当电机转速小于同步转速，电机工作在电动状态。电机均工作在电动状态时，设定电机电流为正。若电机均丁作在发电状态时，设定电机电流为负。电控系统将各电机同时刻电流

的平均值作为基准来调节。其丁作原理是：将电流信号，I1，I2，I3，I4采集到可编程控制器，然后计算电流的平均值I=(I1+I2+I3+I4)／4，计

算

各

个

电

流

与

平

均

电

流

的

偏

差

电流的偏差允许在±％5，当

时，系统认为电机正常工作，对电机的频率不进行调整。

当

时，电机处于电动状态，，该电机的频率将下调。当时．电机处于发电状态，系统将调高该电机的运行频率。

通过计算可得各个电机的电流差，可以反映出电机的速度差。程序根据电流差来提高或降低频率．使各个电机的速度差在一定的范围内，保证输送系统安全平稳地运行。图3为系统控制流程框图

例如：采用西门子公司的S7—200系列可编程控制器．程序编程语言采用梯形图。为了更加实时、准确地调节电机频率，在程序设计中采用PID算法来实现。PID控制算法一般指比例项+积分项+微分项．积分项的作用是消除静态误差。微分项可以改善系统的动态响应速度．比例项有缓和输出值激烈变化的结果。PLC实现PID的算法过 程是以连续的PID控制算法为基础．然后将其数字化．总结出离散型的控制算法。最后按照离散型控制算法进行程序设计。连续PID算法公式用数学公式表达

Micro／WIN编程软件中集成了PID的控制模块．用户在使用PLC的PID功能时只需设定模块中的PID参数，省去了复杂的数学计算。使用户编程更加便捷。在PID模块中需要设定的参数有比例系数Kp， 积分时间Ti，微分时间Td，目标设定值Sd，过程变量Pv，输出值out。四机驱动功率平衡系统根据各个电机的瞬时电流与4个电机电流平均值的误差来判断电机的工作状态．并根据此误差来调节变频器的频 率使误差在可接受的范围内。Pv为电机电流的误差；Sp为电流误差的理想值，设为0；out为PID调节的输出值，控制变频器频率。Kp、Ti、Td为经验值，一般根据现场调试或经验计算获得。

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