随动系统多电机技术分析论文

摘要：三门滩水电站运行了15年的WSTG-100型微机双调电液和机械液压式调速器装置已老化，设备运行稳定性差、反应迟钝、动作死区大，振动大，存在很多问题，影响了电站的安全稳定运行，为确保安全，经济运行，对原有的调速器装置全部更新。采用了YCVT数字调速器装置，本文简要介绍YCVT数字调速器系统的性能及工作原理，并进行技术分析。今天小编为大家精心挑选了关于《随动系统多电机技术分析论文(精选3篇)》，仅供参考，希望能够帮助到大家。

随动系统多电机技术分析论文 篇1：

浅析PLC控制的多电机同步系统

摘要：随着生产力的发展和科学技术的进步，人们对所用控制设备不断地提出新的要求,各种电机控制手段与控制系统也在不断的变化过程中。PLC是通过数字信息和模拟式输入指令来对各种机械进行智能化监控的过程。是通过先进的计算机技术与信息技术开发应用而来，在电机的控制过程中能够实现其智能化控制过程和控制流程，对多电机的控制有着良好的作用于过程。本文通过对不同控制方法的分析,PLC做为主控元件的多电机同步运行系统的控制方法与步骤。

关键词：PLC同步随动闭环电动机;数字化编码监测器

前 言

近年来随着我国科学技术的飞速发展，各种电机控制器在生产过程中的应用不断地额加快，在配套电器的控制过程中，其控制质量的高低好坏对产品的质量起着关键的作用,是当前生产过程中的主要影响因素。目前以PLC做为中心控制元件的设备占有相当大的比重,是通过可编程序控制器进行工作电力的稳定操作过程和方法并以其精确的控制,为主要的工作前提和基础。

可编程序逻辑控制器 PLC是计算机在工业发展中的应用产生，是一种先进的工业电机操作控制系统。在PLC的使用过程中它不但采用了中央处理器CPU更是在其中添加了当前先进的信息技术，更是继承了可编程序控制器的原有功能，形成了一套系统化的控制过程和操作流程，是采用各种先进的技术进行多电机同步心痛的控制方法。其在使用的过程中指令系统丰富，程序结构灵活，不但保证了多电机运行的质量安全和开关安全，更是保证了其工作中的工作效率提高，成为当前各个企业发展过程中的前提基础。PLC同步随动闭环电动机是当前生产中的应用设备，是一个运行可靠、通用性强和适应性强的电机设备。

1.系统控制方案

1.1随动系统随动系统,即一台电机作为主电机,另外一台或多台作为随动电机,随动电机紧跟着主电机运行;控制系统的基本组.在该系统中由PLC接受来自上位机发来的控制信号,经过一定的运算转换为执行装置的控制信号,如变频器的频率,进而驱动主电机运行,通过编码器监测电机的实际运行速度,并将这一信号作为随动电机的控制命令,随动电机紧随这一速度便可实现两台电机的同步运行.

1.2闭环系统闭环控制系统,即两台电机由同一控制器(PLC)发出控制信号,然后再各自构成闭环系统,紧随控制器发出的信号,即可实现多电机的同步运行;控制系统的基本组.在这个系统中由PLC接受来自上位机发来的控制信号,经过运算转换为执行装置的控制信号,同时发到两台电机的驱动器中,由于控制命令是相同的,通过编码器监测电机的实际速度,与控制命令进行比较,构成闭环控制系统,这样只要两台电机的都紧随控制命令运行便可实现同步.

1.3随动闭环系统随动闭环控制系统,综合了随动系统和闭环控制系统的特点,在随动控制系统的基础上构成了闭环控制.两台电机驱动器由同一控制器(PLC)发出控制信号,并各自构成闭环系统,将辅电机的实际速度实时的与主电机进行比较,综合调整,使辅电机紧随主电机的运行速度,即可实现多电机的同步运行.控制系统的基本组.

2.控制方案分析

实际的控制系统中,每个电机所带负载都不尽相同,因此在这些控制系统中都需根据速度设定值利用PLC计算得出具体的控制参数.

首先将上位机发出的线速度设定值进行单位转换,根据电机所带负载的实际卷径,计算出对应的电机转速,然后利用三相异步电动机的转速公式计算出这一转速对应的频率值.并将这一计算值传送控制器(变频器)中,拖动电机运行,并利用编码器实时的监测该电动机的实际转速.随动控制系统中随动电机将主电机的实际运行速度作为运行命令,利用两台电机负载的实际卷径,计算出第二台电机所需频率,随动电机紧随主电机运行,便可实现两台电机的同步运行.第二台电机紧紧的跟随主电机运行,"第二台"电机可以是一台电机也可以是电机群,根据实际系统的大小来确定电机的台数;这种控制系统一般使用在控制精度要求不高的场合,只是简单的同步而且对各个动力辊间的张力没有特殊的要求,系统简单易于实现,成本较低.闭环控制系统中由上位机发出控制命令后,根据各个电动机轴上的负载的半径,计算出各个负载对应的转速,再根据电机的转速公式实现到驱动器(变频器)输出频率的转换.这样便可实现两台电机的同步运行.两台或多台电动机具有各自的闭环控制系统,对速度命令有较高的响应.该系统常出现在多动力牵引的系统中.随动闭环控制系统是目前采用较多的一种控制方案,它综合前两种方案的优点,控制精度较高,此方案是在随动控制的基础上,对主电机和随动电机做闭环处理,即将两台电机的实际速度通过编码器进行实时监控,与各自的控制信号进行比较,构成独立的闭环控制系统,主电机的闭环系统主要实现对预设速度的准确响应,从动电机的闭环系统系统则是为更准确地跟随主电机的实际速度而设置的.目前我国大多数包装,分切,印刷,涂层行业的张力开环控制系统都采用此控制方案,由于其速度控制精度较高,利用速度差实现的张力控制就能满足要求。

3、PLC控制程序

PLC的程序可以采用梯形图,语句表,功能块等形式表示公司的PLC提供了大量的PLC功能块,功能块是一个包含标准处理功能的基本单元,该标准处理功能事先定义好,由于具有标准处理功能,故功能块不包含实际的地址,只有变量,用户可以在变量中设置地址和常数.

4、多电机同步系统中的PLC

PLC是当前网络中被工人的现代化工业和自动化产业，是通过新型计算机对工业生产的自动化控制过程。当今的电力系统中传统的机械触点继电器显然已不能满足变电站自动化对继电保护装置的要求。由于PLC在工厂供电系统中有着十分明显的优点，因此被广泛应用于专用电力自动化、机床、纺织机械、包装机械、通用机械工程应用、控制系统、电器制造工业及相关产业等诸多领域。PLC在工厂供电监控的优点和功能有

1、高速的指令处理和运算方式。由于PLC是计算机数据储存和处理的过程，其运算速度快运算精确是主要原理。一般其采用浮点数运算方法，浮点运算是用此功能可以有效地实现更为复杂的算术运算。

2、人机界面，PLC在使用的过程中通过人机合一的界面来显示其中出现的问题，减少了人机对话对编程过程的影响和干扰。

4.结语

PLC作为先进的自动控制装置,其在当前的控制过程中都同步性操作有着重要的前提和作用，是采用先进的技术对其进行施工和控制的过程。在多种自动化控制系统中.对于同步性能要求较高的场合,一般都采用PLC矢量控制变频器,这样能够解决在使用过程中三相异步电动机和脉冲编码器的主要性能调节过程，随着当前科学技术的不断发展和计算机技术在生产领域的广泛应用，自动控制领域也随之发生了巨大的变革,为当前进一步提高电机运行效率可控制技术奠定了基础。

作者：李晓鹏 张志武

随动系统多电机技术分析论文 篇2：

三门滩电站调速器技术改造分析

摘要：三门滩水电站运行了15年的WSTG-100型微机双调电液和机械液压式调速器装置已老化，设备运行稳定性差、反应迟钝、动作死区大，振动大，存在很多问题，影响了电站的安全稳定运行，为确保安全，经济运行，对原有的调速器装置全部更新。采用了YCVT数字调速器装置， 本文简要介绍YCVT数字调速器系统的性能及工作原理，并进行技术分析。

关键词： 水电站励磁系统；更新改造；技术分析

0 引言

三门滩水利枢纽工程地处宁都县东南部固村镇，水库坝址位于梅江一级支流琴江主流三门滩河段，是一座以灌溉、发电为主综合开发的水利工程，最大水库总库容985万m3，年发电量高达2400万千瓦时，属河床径流式日调节水电站。

电站发电设计水头10米，选用机型为轴流转浆式，单机容量3200千瓦，装机2台，枢纽工程于1989年9月开始勘测，1990年12月由江西省计委批准立项兴建，1992年2月20日開始动工，至1995年10月两台机组投入运行。

1 改造前调速器系统的运行情况及分析

三门滩电站1995年投产运行以来，调速器系统故障率高，维护困难，厂家配置老式的WSTG-100型微机双调机械液压式调速器和HYZ-25型油压装置，由于该系统的技术不成熟，运行不稳定、反应迟钝、动作死区大、机组振动大和油泵频繁启动，对发电机组起不到很好的保护作用，特别孤网运行状态反应迟钝、不利于发电机运行。经过分析主要存在以下几方面的原因。

1）未能实现自动操作，完全依靠手动操作。

2）切换阀有所磨损渗油量过大，电机泵油频繁，动态、静态耗油量大，要经常加油、补气。

3）调频能力差，响应慢，不能满足县网的调频要求。

4）机组带负荷后动态稳定性差，有功、无功晃动比较大。

5）柜内布置复杂、油管、杠杆多。

6）调速器速动性差，各组件搭叠量复杂，杠杆有一定死区，机械反馈慢、使增减负荷缓慢、反应迟钝。

7）并网速度慢，全靠值班人员熟练程度，无法实现自动并网。

8）内部结构设计不合理、振动大、维护检修工作量大。

综合以上情况，决定对三门电站调速器系统进行技术改造，通过收集多个电站调速器系统改造后的运行资料，再根据三门滩电站机组的特点，综合调速器的的质量、性能、价格、和维护等因素，最终采用YCVT数字调速器装置。

2 调速器系统的基本构成及工作原理

CVZT-100-2.5型全容错直接数字控制式双调节水轮机调速器系统由二大部分组成，电子调节器、CVT/ZT调速器机械液压随动系统组成。

2.1电子调节器：

其核心部件为可编程控制器、输入/输出信号调理模块、智能功放/驱动回路；它具有高可靠性和直观、方便的人机接口，提供了全方位、最直接的监测、调试和维护手段。

1）可编程控制器组成：CPU单元、开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块、高速计数模块、远程通信模块、电源模块。

2）智能功放/驱动回路：将微机输出的脉冲信号放大后，驱动+24V电压等级的高速开关阀，输出信号为数字脉冲信号。

（1）采用可编程控制器作为硬件主体，装置可靠性高，平均无故障时间MTBF≥250000小时；

（2）具有频率（转速）/开度/功率等多种调节模式，适应水电厂不同运行工况的要求；

（3）水头参数可自动测入（电平标准：0～5V或0～20mA），也可由运行人员手动设定， 具有适应水头的开机特性和最大出力特性；

（4）调节参数（bp、bt、Td、Tn或bp、Kp、Ki、Kd）用平板触摸显示屏调整；

（5）采用发光二极管（光示牌）、指针式电表、平板触摸显示屏调整作为与运行人员的接口，具有显示清晰、准确、直观、操作方便等优点；

（6）电气辅件（开关电源、继电器、控制开关、信号灯……）均采用进口优质器件，可靠性高；

（7）频率调节模式采用适应式变参数PID调节规律，开度和功率调节模式采用PI 调节规律；

（8）具有与上位机的通信接口（RS-422/RS485/RS232）；

（9）可根据不同的水头改变机组的加速开度和最大出力限制，随着水头的增加，可自动减小机组的加速开度和最大电气开限值，以保证机组在起动过程中平稳迅速并网和安全有效运行。

（10）可在平板触摸显示屏上设置机组启动过程的加速特性。

2.2 液压随动系统：

液压随动系统基本结构特征可归纳为先导控制、阀座主级、嵌入式联接。各组件之间采用模块化结构有机地组合在一起。液压随动系统的组件主要包括：

·高速开关（数字）阀

·由逻辑插装阀基本单元组合而成的液压功率驱动主控阀组（起到主配的作用）

·开关机时间、紧急关机时间调整螺杆

·可换滤芯的滤油器并带有堵塞发讯器

·手动排气阀

·滤油器堵塞、失效或切断时旁通保护阀

·开停机脉冲阀

·紧急停机阀

·流量调节阀（流量-压差线性转换器）

液压随动系统采用模块化结构，可根据使用需要进行灵活的组合和布置。整个液压控制系统具有很高的集成度，无任何杆件、钢丝绳及内部管道，降低了对用户的使用、维护要求。液压随动系统大量采用了符合ISO标准的液压组件，从组件到系统高度标准化、模块化、集成化、通用化，互换性好、标准化程度极高。

3 主要功能：

YCVT数字调速器装置主要实现完成以下功能：

1）采用高速开关阀作为电液转换组件，可以实现容错控制。

2）调速器的液压部分本身同时实现D/A转换与功率放大的功能，从而实现直接数字控制。

3）组件对工作介质污染不敏感：高速开关阀的阀芯操作力大，耐油污能力和工作可靠性有很好的保证。

4）采用逻辑插装技术：由组合结构的逻辑插装控制阀单元取代主配压阀，由于逻辑插装控制阀单元的工作位置是直接由数百公斤以上的液压作用力驱动，动作可靠性有了很大的提高，亦避免了传统的主配压阀存在的标准化程度低、性能一致性难以保证、互换性不好等不足。此外，逻辑插装控制阀单元采用高硬度的耐磨材料，即使长期工作也不会磨损失效。

5）高速开关阀采用多通道冗余结构，一旦某一个信道失灵，可自行切换，由正常通道来维持系统的稳定工作。

6）系统响应快捷、调节精度高、故障率低，提高了系统的可用度。

7） 即使电气部分彻底失灵，也能使主接力器保持当前开度不变，并自动地切为手动运行， 从而避免了故障的扩大以及由此造成的不良后果。

8）该调速器液压部分除了能实现传统机械液压系统的所有功能外，还能实现容错降级运行，以及自动/手动/电手动之间无条件、无扰动的平滑切换。

9）容错控制功能与滤油工作回路的独特可靠设计从根本上保证了真正意义上的免维护。

10）系统结构简单明了，内部液流阻力小，从组件到系统密封性能好，泄漏小，稳定工况下基本无油耗，极大地提高了系统的工作效率，延长了油泵-电机的寿命，节省了油源与厂用电消耗

4 安装调试

安装调试前制定了详细的改造专题方案，明确责任，落实责任人，依据有关规程和现场情况，对阀组件、导叶、桨叶传感器进行检查，调速器油箱加油、油罐充气，将油压加到工作油压，投入交、直流电源，快速闸门关闭。双电源进行了检测、导叶、桨叶传感器的行程进行实际调整，对电气柜上的电气仪表、压力仪表进行调整，对接好的二次接线按图、按规范进行整理后进行了如下的调试。

4.1机组充水前试验

4.1.1电源切换试验：调速器处于自動运行发电状态，交流、直流同时作为工作电源供电，分别切除其中一路或二路电源，观察并记录接力器位移的变化情况，检查有关状态指示、报警信号是否符合设计要求。（试验结果：接力器位移变化 &Y=±0%，能按设计要求进行报警入指示）。

4.1.2手自动切换试验：调速器处于空载状态，通过操作手自动切换阀或手自动切换开关进行手自动切换，观察并记录切换过程位移的变化情况。（试验结果：接力器相对位移变化 &Y=±0%，符合设计要求）。

调速器系统静特性试验，导叶、桨叶、协联关系与随动系统不准确测定在出厂已试验好，现场就没有调试。

4.2 机组充水后试验

4.2.1 开机试验：调速器处于自动运行的停机等待状态，中控室发出开机令接点信号，使调速器系统由停机等待状态进入水轮机开机状态，观测并记录频率、导叶接力器行程的变化过程，（试验结果：开机过程正常，频率信号49.99，导叶开度12.68，桨叶开度0.20、控给Uy0.0342、控给6.0000、水压信号35.0266）。

4.2.2 空载转速摆动试验：自动方式空载工况下，采用空扰所得的较佳的一组调节参数进行调节，记录并测定机组在3分钟内转速摆动值。（试验结果：转速摆动±0.3%、频率信号50.024、导叶开度13.587、桨叶开度0.609、控给Uy0.0342、控给6.0000、水压信号34.7656）。

4.2.3空载频率扰动试验：自动空载工况下，对调速系统施加阶跃频率扰动，观察并记录机组转速、导叶接力器行程的变化，选取转速超调量小、波动次数少、稳定快的一组调节参数，以供空载运行使用。（试验结果：调节过程正常。频率信号50.113、导叶开度12.270、桨叶开度-0.146、控给Uy0.0317、控给6.0000、水压信号34.7656）。

4.2.4 甩负荷试验：置空载和负荷调节参数于事故自动发电方式，负荷平衡状态。甩25%，50%，75%，100%的额定负荷的事故停机试验，观察并记录机组转速、导顺接力器行程的变化及有关特征参数。

4.2.5停机试验：调速器处于自动运行的空载状态，中控室发出停机令接点信号，使调速器系统由空转状态进入水轮机等待状态，观察并记录机组频率、导叶接力器行程的变化过程。试验结果：停机过程正常

4.2.6 孤网运行及超负荷试验：没有做录波记录，在水头190.24的情况下，导叶开度为80%时带3600KW/h，振动很小，表明厂家的协联关系没有失真及调速器性能良好，以前要超发的情况是要高水头、导叶全开。

5 技术改造后存在不足之处

1）电站没有水头自动测量系统，不能有效的发挥调速器的最优化。

2）有功的信号不能正常接入，需要增加匹配的变阻器。有功功率不能正确的显示，只显示虚拟有功功率，在今后的技改工作中继续完善这台调速器。

6 技术改造的优点

更新改造调速器系统后，装置技术指标合理，各项参数均符合电能技术要求，工作运行情况稳定可靠，操作方便直观，自动化程度高，维护工作量少，设备保护功能齐全，反映故障及时、动作可靠准确无误，对比原有调速器系统，具体有以下的优点。

1）开机速度快、稳，并网时间短。

2）并网后机组平稳，振动小。

3）在同等的水头，同样的导叶开度情况下可增加12.5的有功，效益明显提高。

4）孤网运行稳定。

5）油泵泵油时间大大缩短。

6）不渗油、卫生。

7 结语

三门滩电站两台调速器系统经过安装、调试、投运，解决了多年来调速器故障高，维护困难、振动大、运行不可靠等问题。YCVT数字调速器装置性能优良，响应速度快、精度高，安全可靠性，控制方式灵活多样，操作简单，实现了“一键开机，五遥监控，少人值守”的目标，是中小型水电站调速器更新改造最佳选择。

参考文献

[1]水电站调速系统验收调试规程

[2]水电站调速系统设计技术规程

作者简介

刘逢粮（1978-9），男，硕士，工程师，毕业于武汉大学软件工程专业。

作者：刘逢粮

随动系统多电机技术分析论文 篇3：

论水轮机调速器控制

摘 要:水轮机调速器问世以来,水轮机调速器先后经历了三代的发展:水压放大、油压放大式的机械式液压调速器(20世纪初—20世纪50年代)、模拟电路加液压随动系统构成的电液式调速器(20世纪50年代—20世纪80年代)和微机调节器配以相应的机械液压系统构成的微机调速器(20世纪80年代至今)。目前微机调速器以可靠性高、操作简便全面取代其他类型的调速器。

关键词:水轮机调速器;水轮机调节系统;PID调节;调速器控制

0 前言

水轮机调速器是水轮发电机组的一个重要辅助设备,其状态的好坏直接关系到发电机的供电质量并影响水轮发电组的安全稳定和经济运行,现在大中型水轮机调速器都是微机型的,是一种高度智能化的调节设备,其硬件结构又是千差万别,并趋向于集成化、模块化方向发展,外部结构越来越紧凑,因此,在现场运行中我们必须充分清楚其工作特性和控制原理,并通过一系列试验来检验运行中水轮机调速器的状态性能,如静特性和开、停机,空载摆动,空载扰动,甩负荷等动态特性试验,为水电厂检修服务提供安全可靠的保证。

1 水轮机调节

水轮机调节是通过水轮机调节系统根据机组转速的变化不断地改变水轮机过流量来实现的。水轮机调节系统是由调节控制器、液压随动系统和调节对象组成的闭环控制系统(如图1)。通常把调节控制和液压随动系统统称为水轮机调速器。

图1

2 水轮机调速器

水轮机调速器作用是保证水轮发电机的频率稳定、维持电力系统负荷平衡,并根据操作控制命令完成各种自动化操作,是水电站的重要基础控制设备。水轮机调速器的分类方法较多,按调节规律可分为PI和PID调速器。

表1 PID调速器的参数设置项目

调速器PID运行参数修改参数字母缩写负载频率调节PID参数永态转差系数bp缓冲强度bt缓冲时间Td负载开度调节PID参数加速度时间常数Tn缓冲强度bt2缓冲时间Td2负载功率调节PID参数加速度时间常数Tn2缓冲强度bt3缓冲时间Td3空载运行PID参数加速度时间常数Tn3缓冲强度bt4缓冲强度Td4加速度时间常数Tn43 微机调速器依据调节器(电气部分)及机械液压系统(机械部分)的不同形式,有以下区分

3.1 按调节器的硬件构成有单片机、工控机、可编程控制器三大类调节器

其中单片机、单版机构的调节器由于可靠性差、故障率高等多方面原因,已趋于淘汰。目前可编程控制器以其高度的可靠性成为调节器构成首选。

3.2 机械液压系统根据电液转换方式分为

电液转换器类、电机类、比例伺服阀类、数字阀类。其中电液转换器类已基本为市场淘汰,其他几种均有不同厂家生产。

4 水轮机调速器的控制

(1)调速器控制主要是以反馈进行控制的,其控制系可分为双环控制系和开环控制系。

(2)开环控制:导叶上反馈与导叶下反馈直接比较,从而进行调节电机转动,仅控制步进电机转动方向和启/停。即,M上-M下=Z,Z>0,则电机正方向旋转;Z<0,则电机反方向旋转。(浆叶的控制与导叶相同,但双调调速器还要满足导叶与浆叶之间的协联关系。)

例: M上=2000, M下=180,则Z=2000-180=1820,电机则需要向正方向旋转1820.

M上=1080, M下=3000,则Z=1080-3000=-1920,电机则需要向反方向旋转1920.

(3)双环控制:导叶控制所发出的命令值与导叶下反馈比较得到的差值乘以开关方向放大倍数K,从而得出M值。导叶上反馈(主配反馈)与调速器设定零点比较得到的差值乘以主配放大倍数L,得出N值。M-N>0,则电机正转;M-N<=0,则电机反转;(M-N)的差值正比于电机旋转速度。

(导叶控制-导叶下反馈)*K=M

(主配反馈-设定零点)*L=N

K——开关方向放大倍数

L——主配放大倍数

下面以导叶从全关开至空载位为例(K为15,L为18):

另面视前一篇情况可加可不加

M控制=1000, M下=180,则M=(1000-180)*15=820*15=12300,

M上=180, M零点=180,则N=180-180=0*18=0,

M-N=12300-0=12300>0,导叶电机正方向旋转,旋转速度∝(M-N)。

导叶从空载位关至全关位(K为15,L为18):

M控制=1000, M下=1000,则M=(1000-1000)*15=0*15=0,

M上=1000, M零点=180,则N=1000-180=820*18=14760,

M-N=0-14760=-14760<0,导叶电机反方向旋转,旋转速度∝(M-N)。

在实际的工作中,调速器参数的设定不仅要作好PID参数设置,测量零点和测量增益的标定,导叶浆叶反馈的设定,还应考虑调速器电机动作死区的设置,以避免电机因灵敏度过高而频繁动作。当然以上的设定都必须通过最后的调速器试验来检验和校准,以达到水轮机的最佳工况。

综上所述,水轮机调速器的控制与参数设置及其导叶浆叶的反馈信号是紧密联系的,故而在电厂中选用成熟的直线位移传感器也是至关重要的,这将大量降低调速器的故障率,减少维护工作量,为机组长期可靠运行打下坚实基础。最后让我们放眼未来,巩固来之不易的调速器技术进步,促进水轮机调速器事业的发展,最终跻身世界先进水平。

参考文献

[1]王柏林.轮机最优PID调节器[J].大电机技术,1987,(04).

[2]沈宗树,钟承纲.流式水轮机调节系统动态特性分析[J].水利水电技术,1979,(06).

[3]回士光.速器的主要作用、类型及动态品质指标[J].中国水能及电气化,2009,(Z1):91-92.

作者：姚万灿