1 引言
            筆者在“單電機(jī)驅(qū)動(dòng)的帶式輸送機(jī)的傳動(dòng)控制”一文中已經(jīng)討論過帶式輸送機(jī)對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的要求，并且通過分析各種傳動(dòng)控制方法后認(rèn)為采用具有轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制和轉(zhuǎn)速反饋閉環(huán)控制功能的固態(tài)軟起動(dòng)器是最佳選擇，并且美國(guó)benshaw公司已具有這種固態(tài)軟起動(dòng)器，在實(shí)際中已得到廣泛的應(yīng)用。
            多電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的帶式輸送機(jī)除了要考慮一般單電機(jī)驅(qū)動(dòng)的帶式輸送機(jī)的要求，例如起動(dòng)時(shí)皮帶的負(fù)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(dòng)機(jī)起動(dòng)和運(yùn)行時(shí)的同步和負(fù)載平衡。國(guó)內(nèi)有很多皮帶運(yùn)輸機(jī)，起動(dòng)時(shí)常常發(fā)生其中一臺(tái)電動(dòng)機(jī)過載跳閘的情況，甚至造成電動(dòng)機(jī)或皮帶等機(jī)械設(shè)備損壞的情況，就是由于各電動(dòng)機(jī)負(fù)載極不平衡引起的。
            2 變頻器控制方案

 

 

            圖1 2臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的帶式輸送機(jī)采用變頻器控制的方案
            如果帶式輸送機(jī)的每臺(tái)交流電動(dòng)機(jī)都用矢量控制型的變頻器來控制，組成如圖1所示系統(tǒng)具有最好的工作性能。圖1中示出的是二臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的帶式輸送機(jī)控制系統(tǒng)。由于二臺(tái)電動(dòng)機(jī)由同一條皮帶聯(lián)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(fā)生打滑。在本低持興俁確蠢「淦燈?的速度調(diào)節(jié)器構(gòu)成速度閉環(huán)系統(tǒng)，其速度調(diào)節(jié)器的輸出除了給自身的電流調(diào)節(jié)器作電流給定值外，同時(shí)也給變頻器2的電流調(diào)節(jié)器作為電流給定值，因此可以保證二臺(tái)變頻器輸出相同的電流給各自的電機(jī)，從而保證二臺(tái)電機(jī)負(fù)荷平衡。如果變頻器帶有能耗制動(dòng)電阻，那么這樣的系統(tǒng)還適合于向下傾斜的帶式輸送機(jī)。向下傾斜的帶式輸送機(jī)在停車時(shí)，由于重力作用，電動(dòng)機(jī)要回送能量給變頻器系統(tǒng)，因此變頻器要接上制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻，才能工作。
            變頻器驅(qū)動(dòng)帶式輸送機(jī)固然是一種技術(shù)先進(jìn)的方法，但成本太貴。是否有既能滿足帶式輸送機(jī)技術(shù)要求，成本又較便宜的方法呢？美國(guó)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(huán)控制功能，所以能解決多電機(jī)驅(qū)動(dòng)的帶式輸送機(jī)的控制問題。
            3 帶速度反饋閉環(huán)控制的固態(tài)軟起動(dòng)器控制方案
            以美國(guó)benshaw公司采用rsm和mvrsm系列固態(tài)軟起動(dòng)器的解決方案為例。north antelope coal mine
            是美國(guó)最大的煤礦，它有一個(gè)15000t的儲(chǔ)煤倉(cāng)，采用72英寸寬的皮帶將煤輸送到煤倉(cāng)中(見圖2)。這條皮帶輸送機(jī)由3臺(tái)4160v
            1250hp的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，每臺(tái)電動(dòng)機(jī)都采用一臺(tái)benshaw公司的mvrsm-4160v-1250hp中壓固態(tài)軟起動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，其系統(tǒng)圖示于圖3中。

 

 

            圖2 采用72英寸寬的皮帶將煤輸送到煤倉(cāng)

 

 

            圖3 三臺(tái)中壓電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的帶式輸送機(jī)采用
            benshaw公司mvrsm型固態(tài)軟起動(dòng)器的控制方案
            圖3系統(tǒng)中，所有電動(dòng)機(jī)采用相同型號(hào)的電動(dòng)機(jī)，具有基本相同的機(jī)械電氣性能。每臺(tái)電動(dòng)機(jī)都用一臺(tái)mvrsm型帶速度反饋閉環(huán)控制的固態(tài)軟起動(dòng)器控制。系統(tǒng)中只裝了一臺(tái)測(cè)速機(jī)(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(dòng)器要共享同一速度反饋信號(hào)，所以速度反饋信號(hào)需送到一個(gè)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(hào)。其輸出信號(hào)經(jīng)過三個(gè)信號(hào)隔離器si1～si3，分別送到固態(tài)軟起動(dòng)器的速度反饋輸入端。當(dāng)然，如果系統(tǒng)中采用三臺(tái)速度編碼器作速度反饋信號(hào)用，那么在每個(gè)速度編碼器的輸出各接一個(gè)頻率/電壓變換器也是一樣的。但要特別注意的是mvrsm軟起動(dòng)器的速度反饋信號(hào)必須保證在0～7v內(nèi)，如果信號(hào)超過7v則會(huì)給mvrsm的速度控制板造成永久性損壞。
            mvrsm固態(tài)軟起動(dòng)器的速度閉環(huán)控制框圖示于圖4中。由于速度控制閉環(huán)的存在，它可以保證被控電機(jī)的速度能夠跟隨給定速度。如果被控電機(jī)速度遠(yuǎn)小于給定速度，則速度調(diào)節(jié)器會(huì)輸出最大電流，讓電動(dòng)機(jī)以最大電流加速。如果被控電機(jī)速度等于或高于給定速度，則速度調(diào)節(jié)器輸出最小電流，讓電動(dòng)機(jī)以最小電流運(yùn)行。

 

 

            圖4 mvrsm固態(tài)軟起動(dòng)器的速度反饋控制原理框圖
            在多個(gè)電機(jī)/多個(gè)軟起動(dòng)器的情況下，在起動(dòng)時(shí)通常會(huì)發(fā)生一臺(tái)電動(dòng)機(jī)(和軟起動(dòng)器)會(huì)比其他電動(dòng)機(jī)(和軟起動(dòng)器)承擔(dān)更多的負(fù)載，嚴(yán)重時(shí)會(huì)只有其中部分電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，其余電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)的，結(jié)果導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)跳閘或皮帶被拉斷。這是因?yàn)榧词钩鲎酝粡S家相同型號(hào)的電機(jī)，其機(jī)械電氣性能也不可能完全相同。何況當(dāng)電動(dòng)機(jī)和軟起動(dòng)器處于不同位置時(shí)，變化的電源壓降和電源阻抗導(dǎo)致每臺(tái)設(shè)備有不同的電壓。使用了上述速度閉環(huán)控制以后，mvrsm固態(tài)軟起動(dòng)器會(huì)避免任何一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的電流低于滿載電流的30%，這樣可使軟起動(dòng)器的晶閘管保持導(dǎo)通，并使電動(dòng)機(jī)處于隨時(shí)承載負(fù)荷的狀態(tài)。
            在這個(gè)系統(tǒng)中，所有的固態(tài)軟起動(dòng)器都具有相同的設(shè)置，例如電動(dòng)機(jī)滿載電流、過載保護(hù)等級(jí)，測(cè)速機(jī)全速電壓等，并且設(shè)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(gè)系統(tǒng)在發(fā)生負(fù)載不平衡時(shí)，速度控制閉環(huán)是如何發(fā)揮作用？
            設(shè)若剛起動(dòng)時(shí)有一臺(tái)電動(dòng)機(jī)(軟起動(dòng)器)承載了大部分負(fù)載，直到電流達(dá)到其最大電流設(shè)定值，因?yàn)檫@臺(tái)電動(dòng)機(jī)已無法再增加轉(zhuǎn)矩，其他電動(dòng)機(jī)(軟起動(dòng)器)便會(huì)分擔(dān)必要的負(fù)載，它們的電流便會(huì)逐漸增加，以便增大轉(zhuǎn)矩使速度跟隨給定值。對(duì)于大多數(shù)用戶來說，上述這樣的電流分配過程是可以接受的，因?yàn)樗俣缺痪o緊控制著，而電流又在各電機(jī)可以承受范圍內(nèi)，負(fù)載可以被合適地起動(dòng)起來。需要注意的是，在這種系統(tǒng)，電動(dòng)機(jī)達(dá)到全速以后負(fù)荷要有較平衡的分配，因?yàn)槠饎?dòng)器已進(jìn)入旁路工作狀態(tài)，它們已不能調(diào)節(jié)負(fù)荷的分配。
            4 結(jié)束語(yǔ)
            帶速度反饋閉環(huán)控制的固態(tài)軟起動(dòng)器控制方案與變頻器控制相比，這個(gè)系統(tǒng)最大的好處是價(jià)格便宜，對(duì)于3臺(tái)4160v
            1250hp電機(jī)驅(qū)動(dòng)的帶式輸送機(jī)，其價(jià)格僅為采用變頻器的40％左右，實(shí)在是帶式輸送機(jī)傳動(dòng)的一種性價(jià)比最佳的解決方案。