摘要 ：本文闡述了多電機(jī)驅(qū)動帶式輸送機(jī)傳動的特點，分析了采用變頻器控制多電機(jī)同步傳動的方案;以及結(jié)合美國最大的North Antelope煤礦一個15000t的儲煤倉帶式輸送機(jī)軟起動控制系統(tǒng)分析了BENSHAW公司采用MVRSM型帶轉(zhuǎn)速反饋控制的高壓固態(tài)軟起動器的解決方案，文章指出這種固態(tài)軟起動器方案既能做到各電機(jī)協(xié)調(diào)工作不超載，使帶式輸送機(jī)平滑起動，皮帶中不會產(chǎn)生過大的張力，又遠(yuǎn)比變頻器方案便宜，實是帶式輸送機(jī)傳動的一種性價比最佳的解決方案。 英文摘要 ：The paper expatiate on the features of belt conveyer, analyze a multi-motors synchronously driven by inverters scheme; and combining with the application example of a belt conveyer of 15,000 Ton Storage Silos in North Antelope the American largest Coal Mine, the paper analyze Benshaw抯 solution method adopt MVRSM type solid state soft starters with speed feed back control. The paper point out that with this solid state soft starter solution we can not only start the belt conveyer smoothly but also make all motors work cooperatively without overload and there is no exorbitant tension in the belt. Its price is far lower than inverter抯 solution. Therefore the solid state soft starter solution is optimized in performance/price ratio. 關(guān)鍵詞： 固態(tài)軟起動器 傳動控制 皮帶張力控制 變頻調(diào)速 1、引言 筆者在“單電機(jī)驅(qū)動的帶式輸送機(jī)的傳動控制”一文中已經(jīng)討論過帶式輸送機(jī)對傳動系統(tǒng)的要求，并且通過分析各種傳動控制方法后認(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)軟起動器是最佳選擇，并且美國Benshaw公司已具有這種固態(tài)軟起動器，在實際中已得到廣泛的應(yīng)用。 多電動機(jī)驅(qū)動的帶式輸送機(jī)除了要考慮一般單電機(jī)驅(qū)動的帶式輸送機(jī)的要求，例如起動時皮帶的負(fù)荷變化范圍很大，皮帶不要受到很大的張力突變等，還要解決各電動機(jī)起動和運(yùn)行時的同步和負(fù)載平衡。國內(nèi)有很多皮帶運(yùn)輸機(jī)，起動時常常發(fā)生其中一臺電動機(jī)過載跳閘的情況，甚至造成電動機(jī)或皮帶等機(jī)械設(shè)備損壞的情況，就是由于各電動機(jī)負(fù)載極不平衡引起的。 2、變頻器控制方案 如果帶式輸送機(jī)的每臺交流電動機(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中示出的是二臺電動機(jī)驅(qū)動的帶式輸送機(jī)控制系統(tǒng)。由于二臺電動機(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。在本系統(tǒng)中速度反饋給變頻器1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，因此可以保證二臺變頻器輸出相同的電流給各自的電機(jī)，從而保證二臺電機(jī)負(fù)荷平衡。如果變頻器帶有能耗制動電阻，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，由于重力作用，電動機(jī)要回送能量給變頻器系統(tǒng)，因此變頻器要接上制動單元和制動電阻，才能工作。 變頻器驅(qū)動帶式輸送機(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)軟起動器控制方案 以美國Benshaw公司采用RSM和MVRSM系列固態(tài)軟起動器的解決方案為例。North Antelope Coal Mine 是美國最大的煤礦，它有一個15000t的儲煤倉，采用72英寸寬的皮帶將煤輸送到煤倉中（見圖2）。這條皮帶輸送機(jī)由3臺4160V 1250Hp的電動機(jī)驅(qū)動，每臺電動機(jī)都采用一臺Benshaw公司的MVRSM-4160V-1250Hp中壓固態(tài)軟起動器驅(qū)動，其系統(tǒng)圖示于圖3中。 Benshaw公司MVRSM型固態(tài)軟起動器的控制方案 圖3系統(tǒng)中，所有電動機(jī)采用相同型號的電動機(jī)，具有基本相同的機(jī)械電氣性能。每臺電動機(jī)都用一臺MVRSM型帶速度反饋閉環(huán)控制的固態(tài)軟起動器控制。系統(tǒng)中只裝了一臺測速機(jī)（速度編碼器）ST，它輸出頻率與速度成正比的脈沖，由于各軟起動器要共享同一速度反饋信號，所以速度反饋信號需送到一個頻率/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。其輸出信號經(jīng)過三個信號隔離器SI1～SI3，分別送到固態(tài)軟起動器的速度反饋輸入端。當(dāng)然，如果系統(tǒng)中采用三臺速度編碼器作速度反饋信號用，那么在每個速度編碼器的輸出各接一個頻率/電壓變換器也是一樣的。但要特別注意的是MVRSM軟起動器的速度反饋信號必須保證在0～7V內(nèi)，如果信號超過7V則會給MVRSM的速度控制板造成永久性損壞。 MVRSM固態(tài)軟起動器的速度閉環(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)器會輸出最大電流，讓電動機(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，讓電動機(jī)以最小電流運(yùn)行。 在多個電機(jī)/多個軟起動器的情況下，在起動時通常會發(fā)生一臺電動機(jī)（和軟起動器）會比其他電動機(jī)（和軟起動器）承擔(dān)更多的負(fù)載，嚴(yán)重時會只有其中部分電動機(jī)轉(zhuǎn)動，其余電動機(jī)不轉(zhuǎn)動的，結(jié)果導(dǎo)致電動機(jī)跳閘或皮帶被拉斷。這是因為即使出自同一廠家相同型號的電機(jī)，其機(jī)械電氣性能也不可能完全相同。何況當(dāng)電動機(jī)和軟起動器處于不同位置時，變化的電源壓降和電源阻抗導(dǎo)致每臺設(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)軟起動器會避免任何一臺電動機(jī)的電流低于滿載電流的30%，這樣可使軟起動器的晶閘管保持導(dǎo)通，并使電動機(jī)處于隨時承載負(fù)荷的狀態(tài)。 在這個系統(tǒng)中，所有的固態(tài)軟起動器都具有相同的設(shè)置，例如電動機(jī)滿載電流、過載保護(hù)等級，測速機(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。那么這個系統(tǒng)在發(fā)生負(fù)載不平衡時，速度控制閉環(huán)是如何發(fā)揮作用？ 設(shè)若剛起動時有一臺電動機(jī)（軟起動器）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，因為這臺電動機(jī)已無法再增加轉(zhuǎn)矩，其他電動機(jī)（軟起動器）便會分擔(dān)必要的負(fù)載，它們的電流便會逐漸增加，以便增大轉(zhuǎn)矩使速度跟隨給定值。對于大多數(shù)用戶來說，上述這樣的電流分配過程是可以接受的，因為速度被緊緊控制著，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起來。需要注意的是，在這種系統(tǒng)，電動機(jī)達(dá)到全速以后負(fù)荷要有較平衡的分配，因為起動器已進(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 帶速度反饋閉環(huán)控制的固態(tài)軟起動器控制方案與變頻器控制相比，這個系統(tǒng)最大的好處是價格便宜，對于3臺4160V 1250Hp電機(jī)驅(qū)動的帶式輸送機(jī)，其價格僅為采用變頻器的40％左右，實在是帶式輸送機(jī)傳動的一種性價比最佳的解決方案。