[發明專利]雙直流他勵電機同軸運行的負荷均衡控制系統及控制方法

無效

• 申請號: 201010200752.4
• 申請日: 2010-06-11
• 公開（公告）號: CN102158151A
• 公開（公告）日: 2011-08-17
• 發明（設計）人: 黨存祿;張曉英
• 申請（專利權）人: 蘭州理工大學
• 主分類號: H02P1/56
• 分類號: H02P1/56
• 代理公司: 蘭州振華專利代理有限責任公司 62102
• 代理人: 董斌

技術領域

本發明屬于大型設備的運動控制和計算機自動化控制技術領域。

背景技術

受直流電動機容量、制造技術、體積、安裝方式和成本的限制，一些大型設備常采用雙電機或多電機同軸驅動的方式，雙機同軸驅動的控制方式分為“一對一”和“一對二”驅動方式。

“一對一”驅動控制方式是兩臺直流他勵電動機同軸(剛性聯接)，配置兩套直流調速裝置分別控制兩臺電機，兩臺勵磁控制單元分別控制其勵磁電流。兩套直流調速裝置之間采用“主-從”電流控制方式，自動均衡兩臺電機的負荷。其缺點是增加了一套直流調速裝置。

“一對二”驅動控制方式是兩臺直流他勵電動機同軸(剛性聯接)，配置一套直流調速裝置驅動控制兩臺電機。兩臺電機電樞繞組連接又分為串聯和并聯兩種。電樞繞組串聯，每臺電機電樞電壓是直流調速裝置輸出電壓的一半，其調速范圍是電機額定轉速的一半，但流過兩臺電機的電樞電流相等，在兩臺電機勵磁電流也相等時，兩臺電機的負荷自然平均分配。電樞繞組并聯，可以使電機從零速到額定轉速的全范圍調速，但由于線路阻抗和電機電樞回路固有特性參數的差異，導致兩臺電機的電樞電流有所偏差，影響兩臺電機的出力，嚴重時可能將設備的負荷施加到一臺電機上，導致直流電機的電刷或換向器打火，損壞電機或直流調速裝置。

發明內容

本發明的目的是提供一種雙直流他勵電機同軸運行的負荷均衡控制系統及控制方法。

本發明是雙直流他勵電機同軸運行的負荷均衡控制系統及控制方法，其系統中有兩臺直流他勵電動機同軸驅動大型設備，兩臺電機的電樞繞組并聯，由一套直流調速裝置3供電，實現調壓調速，其中第一電動機1配有第一勵磁控制單元4，第二電動機2配有第二勵磁控制單元5，霍爾電流傳感器6檢測雙機運行時兩臺電機的電樞電流差值，并輸出對應此差值大小的調整信號，調整信號疊加到第二電動機2的勵磁控制單元5的給定口上，調節第二電動機2的勵磁電流值，自動均衡兩臺電動機的出力。

雙直流他勵電機同軸運行的負荷均衡控制系統的控制方法，若第一電動機1的電樞電流大于第二電動機2的電樞電流，調整信號取正值，使第二電動機2的勵磁電流增加；反之，調整信號取負值，使第二電動機2的勵磁電流減小；霍爾電流傳感器6自動檢測兩臺電動機的電樞電流的差值，即在霍爾電流傳感器6中，第一電動機1的電樞電流的流向與第二電動機2的電樞電流的流向相反。

本發明能夠保證同軸運行的兩臺直流他勵電動機從零速到額定轉速、空載到滿載范圍內任意變化時，始終保持兩臺電機的負荷均衡。從而避免了由于兩臺電機出力不均，引起的直流電機電刷或換向器打火，損壞電機或直流調速裝置的事故。另外，在控制系統的設計上，充分考慮了系統的穩定性、可靠性和安全性，實用效果明顯。

附圖說明

圖1是雙機同軸運行的負荷均衡控制系統框圖，圖2是雙機同軸運行的負荷均衡控制系統流程圖。

具體實施方式

如圖1所示，雙直流他勵電機同軸運行的負荷均衡控制系統，有兩臺直流他勵電動機同軸驅動大型設備，兩臺電機的電樞繞組并聯，由一套直流調速裝置3供電，實現調壓調速，其中第一電動機1配有第一勵磁控制單元4，第二電動機2配有第二勵磁控制單元5，霍爾電流傳感器6檢測雙機運行時兩臺電機的電樞電流差值，并輸出對應此差值大小的調整信號，調整信號疊加到第二電動機2的勵磁控制單元5的給定口上，調節第二電動機2的勵磁電流值，自動均衡兩臺電動機的出力。

雙直流他勵電機同軸運行的負荷均衡控制系統的控制方法，若第一電動機1的電樞電流大于第二電動機2的電樞電流，調整信號取正值，使第二電動機2的勵磁電流增加；反之，調整信號取負值，使第二電動機2的勵磁電流減小；霍爾電流傳感器6自動檢測兩臺電動機的電樞電流的差值，即在霍爾電流傳感器6中，第一電動機1的電樞電流的流向與第二電動機2的電樞電流的流向相反。

如圖1所示，第一電動機1和第二電動機2為同等容量規格的電機，采用同軸剛性聯接。

如圖1所示，使用在高速線材軋機組中的精軋機上時，第一電動機1和第二電動機2的規格為：1250kW/750V。

如圖1所示，使用在石油鉆機中的泥漿泵和絞車上時，第一電動機1和第二電動機2的規格為：800kW/750V。

如圖1所示，直流調速裝置3的功率部分是基于三相全控橋式整流電路的整流裝置，其控制部分是基于數字處理器DSP和邏輯門陣列CPLD的控制電路，控制結構是典型的雙閉環控制技術，內環為電流閉環，外環為速度或反電勢或電樞電壓閉環。