辫 孽诧 盾构机刀盘主驱动变频最优控制第二阶段 张吉磊 北方重工集团有限公司 １．概述 为主电机，其余３台电机为从电机。主电机的控制方式速度控制，从电机 在第一阶段方案设计完成以后，北方重工全断面掘进机国家重点 为转矩控制，主电机的电流环输出作为从电机的转矩给定值。控制框图 实验室的３米试验机开始进入安装和调试阶段。我们利用３米试验机这 如下： 个平台，按照第一阶段的技术方案，进行了一系列的刀盘变频驱动的实 验，收集了一些实验数据。通过对比分析可以得出各种控制方法的有了 更深的理解。 ’…… ２．实验设备组成 整个刀盘变频主驱动由西门子ｓ７４００ ｐｌｃ通过Ｐｒｏｆｉｂｕｓ现场总线连 接到变频器ｓ１２０的控制单元ＣＵ３２０—２ＤＰ￣：，每个ＣＵ３２０—２ＤＰ可以最多 可以控制６个变频电机。４￣３０ＫＷ的水冷主驱动电机，分别由４台５５ＫＷ 的逆变器供电。逆变器所需的直流电压由一台整流单元供给。逆变器和 ＣＵ３２０—２ＤＰ之间通过ＤＲＩＶＥ—ＣＬｉＱ电缆连接，可以保证控制单元和逆 变器之间进行快速的数据交换。￥７４００ｐｌｃ发出刀盘的启停命令和速度给 定通过ｐｒｏｆｉｂｕｓ－ｄｐ传送到控制单元ＣＵ３２０—２ＤＰ上，控制单元根据不 同的算法，控制逆变器的输出频率来控制电机的转速。详细的结构图如 下： 从计算波形图可以看出：在转矩主从控制的方式下，电机的电流波 动在１４．４ １５Ａ的范围之内，速度的１６０ｒｐｍ １７０ｒｐｍ之间，４台电机的电 流波形重合的非常好。 ３．３速度主从的控制方式： 速度主从的控制方式是指：４台电机都采用速度控制，主电机的速 度控制器的积分输出作为从电机的转矩附加给定值。 控制结构如下： ３ 实验数据的采集及分析 按照第一阶段的技术方案，对刀盘主驱动的３种同步控制方式进行 试验。 ３．ＩＶ－Ｆ频率控制方式： Ｖ—Ｆ频率控制方式是一种最简单的变频器控制方法，是一种开环 控制策略。采用这种控制方式下，主驱动的４台变频电机在控制上是完 全的，只是在机械安装上是要求机械同步的。变频器接收￣Ｕｐｌｃ信 号后，根据给定值给出一个固定的输出频率，电机在这个转速下运行。 这４台电机的负荷平衡就得靠电机本身的滑差特性来进行补偿。 控制框图如下： ｃ ｒ （：帅ｌ二 ｈ ｒ ｃＩ 速度主从的控制方式下，各个电机的电流在１５Ａ＿ｌ５．５Ａ的区间内波 动，波动幅度较小，各个电流曲线也完美的重合在一块。电机的波动范 围在８７ｒｐｍ￣９５ｒｐｍ之间波动。 ４．总结 通过对三种不同控制方式进行试验，通过采集的数据进行绘图、 对比和分析以后可以发现： 从控制策略的角度来看ＶＦ最简单，速度主从和转矩主从复杂程度 样。 从控制精度来看，速度主从精度要好于转矩主从控制。ＶＦ控制精 度最低。 一这些都是在刀盘空载状态下取得的实验数据，还需要在以后刀盘 带载情况下继续试验分析。 通过计算图形可以看出，电机的电流波动范围在２１．５Ａ￣２３Ａ的范围 之内，波动比较大。总体来看各个电机的电流相当。 ３．２转矩主从的同步控制： 转矩主从控制是一种典型的同步控制方式，４台电机中有一台电机
