双变频双电机控制系统功率平衡方法及如何实现各方面的研究.docVIP

双变频双电机控制系统功率平衡方法及如何实现各方面的研究 　　[摘要]：双电机在使用过程中会存在功率、输出力矩不平衡的情况，为保障机电系统的健康、高效的运行，保持双电机功率平衡和力矩平衡时关键。基于对双电机功率平衡状态进行定义，对双电机不平衡因素的分析，得出双电机功率平衡条件，并提出双电机功率平衡控制方案。 　　[关键词]：双电机 功率平衡 力矩 　　引言 　　随着改革开放以来我国工业建设的发展，重载机械设备广泛的应用在石油钻井、起重、水利水电等行业中。这些大型重载机械设备系统负荷重、转矩大，仅仅使用一种电机已经难以满足生产的要求，因此就需要双电机协调提供动力。多电机系统的作用于某种机构就会遇到功率如何分配的问题，这一问题体现出电工电子、机械技术和信息技术的有机的结合。本文主要研究鼠笼式双电机作用于同种机构的功率平衡问题及其解决方案。 　　1.双电机硬轴传动功率平衡条件研究 　　1.1 双电机硬轴传动功率平衡的定义 　　假设两台电动机的额定功率分别为P1e和P2e，当这两台电机进行硬轴传动连接时，施加任意的负载功率Pg，此时分配到两台电机的各自功率分别为P1和P2。当各自的功率和负载功率的比值分别等于各自的额定功率和额定功率之和的比值就叫做双电机功率平衡，即： 　　（1） 　　该定义还可以根据双电子的输出力矩来描述，假设两台电动机的额定功率分别为P1e和P2e，当这两台电机进行硬轴传动连接时，施加任意的负载力矩Mg，此时分配到两台电机的各自力矩分别为M1和M2，当各自的输出力矩和负载力矩的比值分别等于各自的额定功率和额定功率之和的比值就叫做双电机功率平衡，即： 　　（2） 　　由于双电子是硬轴传动，所以这两台电子都处于同一转速c0，根据功率平衡Pg=P1+P2时，Mg=M1+M2，也就是说当双电机的输出力矩平衡时，双电机的功率也就平衡。 　　1.2 双电机负载分配不平衡效应 　　双电机系统在使用的过程中往往机械特性有一定的差异，这是电机生产制造上的原因，当这两台电机系统都同时以电动状态对某种机构施加作用力，两台电机分配的符合却不相等，如图1为双电机同轴驱动的的机械特性。根据图1所示，我们可以看出M2大于Mg/2，其所承载的机构的符合比较重，M1小于Mg/2电机1所承载机械构建的负荷比较轻。在这种情况下电机的功率分配就不够合理，电机1没有得到充分的利用而电机2却极有可能超负荷运转这样就很可能导致电机2容易受热而严重影响其使用寿命。 　　以两台功率相等同步转速都为1500rpm硬轴传动的四级双变频电机为例来说明这一不平衡效应。表1为这两台电机的额定实际转速由于生产上的差异而不同造成的这两台电机实际输出力矩之比差异统计情况表。 　　表1 双电机输出力矩之比差异表 　　电机1的实际额定转速（rpm） 　　电机2的实际额定转速（rpm） 　　电机1，2的力矩比M1/M2 　　1470 　　1460 　　1.33 　　1474 　　1466 　　1.31 　　1480 　　1470 　　1.5 　　1495 　　1485 　　3 　　表1显示当双电机各自的实际额定转速由于各自因素与设计值存在差异时，两台电机的负载力矩比相差很大，表面这两台电机的负载情况呈现严重的不平衡，长时间的处于这种工作情况下不仅不能发挥双电机的工作效率，同时也会严重影响双电机的使用寿命，甚至会引发生产事故，造成严重的经济损失。 　　1.3 双电机硬轴传动功率平衡运行的条件 　　当双电机处于同轴运行的状态，可以根据双电机负载力矩输出分配公式： 　　M1=P1e（c0-cg）/[c1e（c0-c1e）]和M2=P2e（c0-cg）/[c2e（c0-c2e）]，得到实际输出负载力矩同双电机的各自额定力矩之比： 　　M1/M1e=（c0-cg）/（c0-c1e）；M2/M2e=（c0-cg）/（c0-c2e）。再根据双电机的额定功率和额定力矩之间关系，可以得出双电机的输出功率P同各自的额定功率Pe之比： 　　P1/P1e=cg（c0-cg）/[c1e（c0-c1e）]；P2/P2e=cg（c0-cg）/[c2e（c0-c2e）]；为了保证双电机处于功率平衡的状态运行，也就要求双电机各自的输出功率和额定功率之比在数值上相等，因此可以将输出功率同额定功率比平衡关系式进行展开得到平衡关系式：c1ec0-c2ec0=n1e2-n2e2，使得该平衡关系式成立的条件是两台电机的额定转速相等或者两台电机的实际额定转速之和等于双电机的同步转速。但是在双电机的实际情况中，每台电机的实际额定转速都比较接近双电机的同步转速的数值，因此这一平衡条件明显不符合双电机的实际情况。 　　2.双电机硬轴传动功率不平衡系数 　　根据上述的