[摘要] 本(ben)文(wen)介(jie)紹(shao)了(le)一(yi)種(zhong)實(shi)用(yong)的(de)交(jiao)流(liu)變(bian)頻(pin)多(duo)單(dan)元(yuan)同(tong)步(bu)拖(tuo)動(dong)調(tiao)速(su)係(xi)統(tong)。對(dui)交(jiao)流(liu)變(bian)頻(pin)同(tong)步(bu)調(tiao)速(su)模(mo)式(shi)的(de)選(xuan)擇(ze)和(he)特(te)點(dian)，以(yi)及(ji)同(tong)步(bu)傳(chuan)動(dong)原(yuan)理(li)都(dou)作(zuo)了(le)論(lun)述(shu)。該(gai)係(xi)統(tong)已(yi)成(cheng)功(gong)改(gai)造(zao)多(duo)台(tai)國(guo)產(chan)74型及進口直流傳動多單元染整設備，達到中國紡織工程學會96型棉、滌棉染整設備電動傳動先進水平。

　　印染工業生產設備包括坯布處理（練漂）、染色
、印yin花hua和he整zheng理li設she備bei，這zhe些xie設she備bei大da部bu分fen都dou是shi多duo單dan元yuan聯lian合he加jia工gong機ji械xie，每mei個ge單dan元yuan由you一yi台tai電dian動dong機ji驅qu動dong
，而er各ge電dian電dian動dong必bi須xu同tong步bu運yun行xing
，以yi保bao證zheng生sheng產chan正zheng常chang運yun行xing。這zhe稱cheng為wei多duo單dan元yuan同tong步bu拖tuo動dong係xi統tong。加jia工gong過guo程cheng中zhong，工gong藝yi要yao求qiu產chan品pin保bao持chi恒heng定ding的de線xian速su度du和he張zhang力li。否fou則ze不bu是shi斷duan布bu就jiu是shi纏chan軸zhou
，而er張zhang力li恒heng定ding則ze與yu加jia工gong質zhi量liang有you密mi切qie關guan係xi。它ta與yu印yin花hua、漂白、染色織物的均勻度、牢度
、手感、縮水率有關。所以，先進、優異的電氣傳動係統是滿足工藝生產的重要因素。

　　一． 國產74型及進口直流傳動染整設備同步調速係統的特點

　　這些印染機械采用的同步係統

，基本上有以下兩種方式：

　　1.共電源方式。（SCR-D係統）

　　所有單元的電動機由一個公用可調的直流電源供電。整機運行速度隨著這個直流電源的變化而改變。各單元之間的恒張力同步協調（自調）是通過鬆緊架調節磁場來實現的。優點是簡單經濟，缺點是①速應性差②低速同步協調能力差③電動機功率未充分利用。

　　2.分電源晶閘管直流拖動係統（S—SCR—D係統）

　　每個單元電動機都由一個單獨電源供電，而電動機的磁場恒定不變以保證電動機運行時能夠提供恒轉矩，各單元速差由鬆緊架檢測出
、微調本單元電樞電壓、從而保證全機同步運行
，其優點是①單元機同步容易實現②調速精度和適應性無論在高速和低速都較好③調速範圍可以超過1:20（共電源方式
，一般隻有1:5），其缺點是每個單元備一套整流電源、設備投資費用較高
、維修難度大。

　　進口染整設備除以上兩種方式外，具代表性的還有①“共—分”混合電源“調磁調壓鬆緊架”直流電動機同步拖動係統，如荷蘭斯托克（STORK）RD—Ⅳ型圓網印花機②數字調速直流電動機同步拖動係統，如西德門富士（Monforts）預縮機（FKSG—2）等。

　　不(bu)論(lun)是(shi)共(gong)電(dian)源(yuan)方(fang)式(shi)
，還(hai)是(shi)分(fen)電(dian)流(liu)方(fang)式(shi)，由(you)於(yu)它(ta)們(men)都(dou)是(shi)用(yong)直(zhi)流(liu)電(dian)動(dong)機(ji)拖(tuo)動(dong)，因(yin)而(er)它(ta)們(men)又(you)都(dou)具(ju)有(you)直(zhi)流(liu)電(dian)動(dong)機(ji)固(gu)有(you)的(de)缺(que)限(xian)
，如(ru)因(yin)機(ji)械(xie)特(te)性(xing)較(jiao)軟(ruan)必(bi)須(xu)組(zu)成(cheng)轉(zhuan)速(su)閉(bi)環(huan)，所(suo)以(yi)結(jie)構(gou)複(fu)雜(za)，而(er)且(qie)印(yin)染(ran)廠(chang)環(huan)境(jing)差(cha)、溫度大、腐蝕性液（氣）體多，使得電動機使用壽命短
、故障率高、維護量大等。

　　我們企業現有的LMH201A—180型布鋏絲光機、意大利ARIOLI鬆式水洗機（分電源方式），日本東棉KYOTO平幅顯色皂洗機，日本山東鐵工所R—TYPE精煉機，因直流同步拖動係統上述缺限及工序能力問題均需進行改造。

　　二． 交流變頻同步調速模式的選擇及特點

　　全封閉型的異步電動機在印染廠溫度高
，腐蝕性液（氣）體ti多duo的de環huan境jing中zhong最zui為wei適shi用yong。交jiao流liu變bian頻pin調tiao速su技ji術shu的de發fa展zhan
，也ye為wei異yi步bu電dian動dong機ji在zai多duo電dian動dong機ji同tong步bu傳chuan動dong係xi統tong中zhong的de應ying用yong奠dian定ding了le基ji礎chu。經jing比bi較jiao選xuan型xing，我wo們men選xuan用yong了leSANKEN公司的SAMCO—I係列變頻器。解決了原來直流調速係統可靠性差、調速範圍小、同步性能弱、維修量大的問題。以SANKEN公司的SAMCO—ⅰ係列變頻器為例
，在其主電路中采用了帶有驅動電路和過電流保護
、高溫保護電路的智能化功率模塊，在其控製電路中采用了高速32位的精簡指令微處理器RISC作為CPU，並采用了超高密度的大規模集成電路。在控製模式方麵則配備了高性能的“無速度傳感器控製模式”和良好的高性能v/f控製模式。使普通變頻器難以達到的低度速驅動，高起動轉矩等性能得以實現。采用這種控製模式，變頻器從1HZ開始
，即能以100%以上的負載轉矩來驅動電機。其起動轉矩可達成150%，並使電機的轉速精度誤差小於±1%，且動態響應迅速。

　　直流電動機之所以動態性能好，是由於直流電動機的磁通Φ和電樞電流Ia可(ke)以(yi)獨(du)立(li)進(jin)行(xing)控(kong)製(zhi)，是(shi)一(yi)種(zhong)典(dian)型(xing)的(de)解(jie)耦(ou)控(kong)製(zhi)。而(er)采(cai)用(yong)矢(shi)量(liang)控(kong)製(zhi)方(fang)式(shi)，仿(fang)照(zhao)直(zhi)流(liu)電(dian)動(dong)機(ji)的(de)控(kong)製(zhi)方(fang)式(shi)，將(jiang)異(yi)步(bu)電(dian)動(dong)機(ji)的(de)定(ding)子(zi)電(dian)流(liu)的(de)磁(ci)場(chang)分(fen)量(liang)和(he)轉(zhuan)矩(ju)分(fen)量(liang)解(jie)耦(ou)開(kai)來(lai)，分(fen)別(bie)加(jia)以(yi)控(kong)製(zhi)，就(jiu)能(neng)實(shi)現(xian)交(jiao)流(liu)異(yi)步(bu)電(dian)動(dong)機(ji)的(de)理(li)想(xiang)動(dong)態(tai)性(xing)能(neng)。

　　異步電動機的矢量控製建立在動態數學模型的基礎上，通過矢量變換求得等效直流電動機的控製量Φ和Ia，再經過反變換
，求得所需控製的異步電動機三相電流Ia
、Ib

、Ic,即可以控製直流電動機的方式控製異步電動機了。

　　無速度傳感器控製模式
，通過電機參數、電機電壓
、電機電流完成電動機磁通，轉速的定時計算，來達到矢量控製。

　　三．交流變頻調速同步傳動原理

　　以我企業改造東棉（KYOTO）平幅顯色皂洗機為例。整機工藝流程為：平幅進布——臥式二輥軋車——還原蒸箱——四格不鏽鋼水洗槽——透風——浸軋蒸洗箱——小軋車——浸軋蒸洗箱——小軋車——浸軋蒸洗箱——小軋車——普通平洗槽——中小輥軋車——三柱烘筒——平幅落布。

　　yuanzhengjiyoukekongguitiaoyazhuangzhijishiwutaizhiliudianjigouchengdeduodanyuantongbutuodongxitong
，zhiliudianjizhijiantongbukongzhiyousongjinjiakongzhibingbaochihengzhangli，zhongjianqianyingun（透風架、還原蒸箱等）采用交流力矩電機以減少整機各部分張力的差異，其共同拖動調速係統示意圖如圖1

　　圖1 東棉平幅皂洗機同步拖動係統示意圖

　　改造後交流變頻調速同步傳遞係統示意圖如圖2。全機以中小輥軋車為主令單元
，布匹的張力可由鬆緊架的機械部分（已用汽缸代替重錘）調穩。10號軋車速度與中小輥軋車速度由鬆緊架調節同步傳感器，並反饋到PID同步控製器，當10號hao軋zha車che電dian機ji速su度du高gao於yu小xiao輥gun軋zha車che速su度du時shi

，鬆song緊jin架jia中zhong間jian導dao輥gun向xiang下xia移yi動dong
，通tong過guo鏈lian條tiao造zao帶dai動dong同tong步bu傳chuan感gan器qi內nei角jiao度du傳chuan感gan裝zhuang置zhi，並bing輸shu出chu負fu的de速su差cha信xin號hao，反fan饋kui到daoPID同步控製器2#輸入端
，在PID控製器內與主令信號迭加後
，經2#輸出端子輸出電壓降低，從而控製變頻器輸出頻率降低
，使10號小軋車線速度與主令軋車線速度一致。這樣便實現了從動單元與主動單元之間的同步
，反之亦然。同樣其他單元如9#小軋車與10#小軋車之間，也通過鬆緊架PID同步控製器保持線速度一致。

　　圖2.東棉平幅現色皂洗機交流變頻調速同步傳遞係統示意圖

　　四．本變頻同步拖動調速係統的特點

　　1. 精簡的結構

　　由(you)係(xi)統(tong)示(shi)意(yi)圖(tu)可(ke)以(yi)看(kan)出(chu)，變(bian)頻(pin)調(tiao)速(su)同(tong)步(bu)係(xi)統(tong)與(yu)分(fen)電(dian)源(yuan)直(zhi)流(liu)調(tiao)速(su)係(xi)統(tong)很(hen)相(xiang)似(si)，但(dan)已(yi)省(sheng)去(qu)了(le)測(ce)速(su)電(dian)機(ji)，從(cong)而(er)減(jian)少(shao)了(le)一(yi)個(ge)故(gu)障(zhang)環(huan)節(jie)。因(yin)為(wei)變(bian)頻(pin)器(qi)具(ju)有(you)矢(shi)量(liang)控(kong)製(zhi)技(ji)術(shu)（第二節已述）
，調速精度同樣高。

　　2. 經濟實用

　　以改造平幅顯色皂洗機為例全機。全機十五個直流單元，從變頻器（三墾）到電機、減速器

、PID同步控製器、電腦主令給定板
、PLC

、電樞等。電器部分共投入··萬元（其中齒輪減速器共··萬元）。

　　該係統選用了常州宏大的GV電腦給定板替代一般的由伺服電機與電位器組成的升降速給定裝置
；用常州宏大的PID同步控製器做各個單元與主令單元之間的同步控製器
；另外還使用了它的TVS交流力矩電機自動調壓調速器取代手動調節力矩電機的幹式自藕調壓器。

　　實用證明：該係統運行時可靠性高、shuchuxianxingdujiaohao
，zaixitongjiajiansushijihengsuyunxingshi，songjinjiashizhongchuyushuipingweizhi。baozhenglexitongzhanglihengdingjixiansudutongbudekongzhiyaoqiu，zuigaochesukeda100米/分

　　3. 快速的動態響應

　　由於采用無速度先感應矢量控製模式，同時變頻器加速時間為2s。減速時間改定為1s。新係統的快速響應性明顯增強。

　　4. 高穩定性

　　變(bian)頻(pin)器(qi)傳(chuan)遞(di)函(han)數(shu)為(wei)積(ji)分(fen)環(huan)節(jie)。因(yin)加(jia)速(su)時(shi)間(jian)較(jiao)小(xiao)
，可(ke)近(jin)似(si)為(wei)比(bi)例(li)環(huan)節(jie)。交(jiao)流(liu)異(yi)步(bu)電(dian)動(dong)機(ji)近(jin)似(si)為(wei)一(yi)階(jie)慣(guan)性(xing)環(huan)節(jie)，鬆(song)緊(jin)架(jia)為(wei)一(yi)比(bi)例(li)環(huan)節(jie)，擾(rao)動(dong)來(lai)自(zi)電(dian)源(yuan)電(dian)壓(ya)及(ji)負(fu)載(zai)波(bo)動(dong)，因(yin)變(bian)頻(pin)器(qi)有(you)穩(wen)壓(ya)功(gong)能(neng)，且(qie)采(cai)用(yong)矢(shi)量(liang)控(kong)製(zhi)。擾(rao)動(dong)量(liang)可(ke)忽(hu)略(lve)不(bu)計(ji)
，這(zhe)樣(yang)係(xi)統(tong)為(wei)典(dian)型(xing)的(de)Ⅰ型係統穩定性很高。

　　5. 理想的調速範圍

　　變頻器組成的調整同步係統本質上為分電源方式，與傳統印染機械（74型及部分進口設備）的共電源方式相比，調速範圍大大增加，變頻器在1HZ時可達100%的額定轉矩。因此理論上調速範圍可達到1：50。該機實際運行時

，根據工藝要求，最低車速為5m/min，最高車速為100m/min，調速範圍為1：20。

　　五 . 結論

　　該變頻器調速同步傳動係統
，我們已成功改造了意大利ARIOLI平幅洗水機、東棉KYOTO平幅顯色皂洗機。經過一年多的運行，證明其電氣傳動性能完全超過了原同步係統
，故障率大大減少
，生產效率提高了10%~20%

，提高了工藝手段。最近我們正準備改造LMH201A-180型布鋏絲光機
、日本山東鐵工所R-TYPE精練機、LMH641平幅顯色皂洗機。可以預見，我們的這些改造必會取得成功，且大大提高企業市場競爭力。

　　主要參考文獻：

　　1．感慧英主編
，染整機械設計原理 紡織工業出版社 1984年

　　2．荊濤主編
，染整設備機電一體化 中國紡織出版社 1997年