稀土永磁同步电动机在化纤纺丝机变频调速中的应用

稀土永磁同步电动机在化纤纺丝机变频调速中的应用
    

一、 化纤纺丝机对电气传动的要求：

合成纤维工业诸如涤纶、锦纶、丙纶等都是采用熔体法纺丝。一台纺丝机有许多纺丝位(12部位、24部位…… 更多部位)，同一个功能的不同纺位的电动机几十台，同一纺位不同功能的电动机几台，它们对电气传动的要求非常严格，对于湿纺工艺的晴纶、维纶及人造纤维中的粘胶纤维，对电气传动要求也类似。化纤纺丝机是一个多电机、小功率的同步驱动系统(含比例同步驱动系统)。它对电气传动的要求可以概括为："四高"和" 一少"。

"四高"：即高同步性(一台丝机不同纺位的电机转速要求横向转速一致，纵向比例同步);高精确性(转速稳定，精确度高达0.1%～0.01%);高转速要求或甚高转速(在没有升速齿轮箱条件下，电机转速高达8000～9000r/min，甚至12000r/min);高可靠性(至少保证一年安全连续运行8000h)。一少：即少维修或免维修，毋需看顾。

二、 化纤纺丝机变频调速控制方案的选择

1、 变频调速系统控制方案

为了满足纺丝机"四高一少"的要求，选择控制方案。

(1) 异步电动机开环变频调速VVVF IM开环

虽然电路简单、可靠性大，但是转速精度难以达到0.5～0.01%，所以一般不会选用。

(2) 异步电动机闭环变频调速VVVF IM闭环

该控制方案，每个闭环系统虽可达0.5～0.01%指标，但是几十个闭环系统调整到相同的转速精度十分艰难麻烦。另外，每个闭环系统都有速度传感器，故障率会高些，可靠性这个指标不能满足，故此方案也不宜被采用。

(3) 永磁同步电动机开环变频调速VVVF SM开环

由于同步电动机转速精度仅决定供电频率精度，与负荷变化无关。为此，通常采用高精度的变频调速器和永磁同步电动机构成系统，无需采用闭环控制，就可保证电机转速精度达到0.1%～0.01%。

对于涤纶高速纺POY和超高速纺工艺来讲，转速8000～12000r/min，这样高的电机速度也是非变频调速莫属。为了保证纤维的纤度均匀，采用了高精度的变频调速器和永磁式同步电动机的结合，无需采用闭环控制，就可以保证电机转速精度达到0.1%～0.01%水平。

2、 变频调速系统主电路方案

化纤纺丝机变频调速系统的状况，大致可分为以下三个阶段：

(1)、大变频调速器驱动

由一台大功率变频器U来驱动多台永磁同步电动机MS,如图1所示。电动机 可逐台起动或分组起动。

优点： 系统简单、控制方便，不需加任 何措施，可保证多电机同步运行。

缺点：变频器容量必须选用很大; 单台电动机短路故障有可能引起 变频器跳闸，造成停产。

(2)多台小变频器驱动

每一台电动机均 由一台小变频器驱动，一一对应，如图2所示。对比大变频器驱动，

优点：a、一台变频器驱动一台 电动机，可以实现软起动，变频器容量基本上与电 动机相同;b、某台电动机发生故障时，对应变频 器停止工作，不会影响整台纺丝机的正常运转。

但也存在问题：a、总设定、总起动调节需另加环节;b、n台变频器输出频率会有离散性，存在一定的误差，为达到转速同步，需加串行通信接口。