清梳联中变频调速控制的应用研究

       1、纺织行业对控制系统提出的要求

　　我国纺织行业国际化进程正在加快，但是和国际水平还有一定的差距，随着自动化程度的提高，棉纱质量竞争档次的不断提高已对棉纺设备提出了更多的要求：提高产量的同时保证稳定性、提高和稳定纱线质量、节能降耗、适用多品种小批量生产等等。清梳联系统作为前纺环节，质量指标的提升对最终的纱线质量有很大的影响，成本的不断增加使得很多纺织厂对成本、效能、电气控制的精准性和稳定性，以及工艺的适用性也提出了更高的要求。变频控制、伺服控制等控制方法的出现为我们解决了这些问题的方法，伺服控制系统虽然控制精准，但是成本过高。相对伺服控制来讲变频控制性价比比较高，这也是变频控制在棉纺行业普遍应用的原因。

　　2 、变频器控制方式的对比

　　2.1 V/F(恒压频比)控制以及特点

　　V/F控制顾名思义，V/F控制就是保证输出电压跟频率成正比的控制。异步电动机的转矩是电机的磁通与转子内流过电流之间相互作用而产生的，在额定频率下，如果电压一定而只降低频率，那么磁通就过大，磁回路饱和，严重时将烧毁电机。因此，频率与电压要成比例地改变，即改变频率的同时控制变频器输出电压，使电动机的磁通保持一定，避免弱磁和磁饱和现象的产生。这种控制方式多用于风机、泵类节能型变频器。V/F控制电路结构简单、成本较低、机械特性硬度较好，能够满足一般传动的平滑调速要求，已在产业的各个领域得到广泛应用。缺点是低频率时无法满足电机额定转矩的输出并且V/F控制是使变频器按照事先安排好的补偿程度工作，不能随负载的变化而改变。

　　2.2 VC(矢量)控制以及特点

　　矢量控制是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。具体是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量 (励磁电流) 和产生转矩的电流分量 (转矩电流) 分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流矢量，所以称这种控制方式称为矢量控制方式。由于矢量控制可以使得变频器根据频率和负载情况实时的改变输出频率和电压，因此其动态性能相对完善。可以对转矩进行精确控制;系统响应快;调速范围广;加减速性能好等特点。在对转矩控制要求高的场合，以其优越的控制性能受到用户的赞赏。其中矢量控制分为：无速度传感器的矢量控制和矢量控制(闭环)两种。

　　2.2.1 无速度传感器的矢量控制

　　由于矢量变频器可以分别对电动机的磁通和转距电流进行检测、控制，自动改变电压和频率，使指令值和检测实际值达到一致，从而实现了矢量控制。虽然它是开环控制系统，但是大大提升了静态精度和动态品质，转速精度可达5%。转速响应也较快。在设备要求不是十分高的情况下，采用该方案是非常合适的，它可达到控制结构简单，可靠性又高的实效。图1为无速度传感器矢量控制的系统框图：

　　图1

　　2.2.2矢量控制(闭环)

　　在前者控制方式下增加了反馈环节，矢量闭环变频调速是一种最为理想的控制方式，他类同于伺服、直流闭环调速，但性价比又大大优于两者。该方案具有以下优点：可以从零转速起进行速度控制，即甚低速亦能运行，调速范围可达100:1或1000:1;动态响应快，转速精度高;加速度特性好，抗负载突变能力强。其缺点是：价格较贵，安装速度传感器必须与电机同轴，且增加了反馈环节，这些都给安装维护增加了一定技术难度。因此对于转速精度要求不是特别高，负载变化不是十分剧烈的场合，建议选用开环矢量变频调速系统为好。图2为矢量控制变频调速系统控制框图

　　图2