變頻器在卷染機上的成功應用

卷染機雙變頻控制示意圖

現場應用情況如下：使用的是兩臺18.5KW的變頻器。

　　卷染機工作時，是一個中心軸卷曲控制系統。成品坯布首先通過上布電機勻速卷到其中的一個滾筒上，滾筒的傳動軸上安裝有計數用的接近開關（即滾筒每旋轉一卷，接近開關產生一個脈沖），此時卷染機專用張力控制器計下一整匹坯布的道數。上卷完畢后，采用人工的方式把布匹的一頭，穿過染池、連動軸，卷到另外一個滾筒上面并纏緊，開動卷染機，便可進行坯布的染色。此時兩個滾筒朝著同一個方向運轉，控制的要求是始終要保持坯布上的拉伸張力恒定，并且坯布經過染液的時間一致，也就是線速度要保持恒定。這是一個沒有線速度反饋，同樣，也沒有張力反饋的驅動控制系統，因此，控制系統需要適當調整放卷變頻器的輸出頻率來達到該種獨特的要求。
　　該卷染機以卷染機專用張力控制器作為主控制器，采用觸摸屏作為人機界面，它主要完成的是張力，線速度的設定，布道計數，相應匹配頻率，電機輸出轉矩的給定，以及相關邏輯動作的控制。變頻器和控制器之間采用485通訊（Modbus協議）。由控制示意圖可見：兩臺完全一樣的變頻器（18.5kw），它們均工作于有PG矢量控制模式下。上布時刻，卷染機專用張力控制器記錄下卷在滾筒上面的總圈數，然后由操作工測量該布卷的直徑，把這個值輸入到控制器，控制器將根據坯布的直徑和總圈數，可以精確計算出來單層布的厚度。采用這種方法控制系統可以輕松獲得時實轉動半徑，且誤差較小?？刂破魍ㄟ^實轉動半徑，用戶設定的張力、線速度，準確計算出相應的轉矩（收卷電機）和匹配頻率（放卷電機），通過串行485通訊，傳輸給CHV變頻器作為控制收、放卷電機的基本參數。恒張力的控制，則是利用CHV矢量變頻器的轉矩控制功能來實現的。
　　由卷染機的工作原理可知，放卷側的電機始終處于發電狀態，通常的做法都是采用制動單元加制動電阻，將負載回饋給變頻器的電能以熱量的形式消耗掉。對于卷染機這樣長期工作在發電狀態下的設備來說，這種方式對電能的浪費是很大的，同時，也因為要配備大的電阻箱而占用電氣控制柜的空間。CHV高性能矢量變頻器可以方便支持公用直流母線，將兩臺變頻器的直流母線直接并聯，這樣卷染機正常工作時，因為放卷制動所產生的電量通過并聯的母線又回饋到收卷的電機上，從而使電能得到充分利用，極大地提高了電能的使用效率。但是在快速停車的時候，兩臺電機都處于發電狀態，在其中的一臺變頻器上面仍舊并聯了一個制動電阻，這個制動電阻的工作是短時的，能耗很小，主要是防止在系統停車時造成的變頻器過壓故障。
　　總結 采用CHV矢量變頻器控制的卷染機，達到了性價比最優的要求，為卷染行業產品升級換代提供了優秀解決方案。