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一種機械轉動慣量的電氣參數測量方法

2023-05-02 06:10:46

一種機械轉動慣量的電氣參數測量方法
【專利摘要】本發明公開了一種機械轉動慣量的電氣參數測量方法,主要包括:電機的單機調試;基於單機調試的結果,進行包含加減速斜率dn/dt的確定、機械量與電量的標么計算、電機的帶設備轉矩測量、轉矩曲線分析和多次帶設備轉矩測量的數學計算的處理,完成機械轉動慣量的電氣參數測量。本發明所述機械轉動慣量的電氣參數測量方法,可以克服現有技術中適用範圍小、計算過程複雜和可靠性低等缺陷,以實現適用範圍大、計算過程簡單和可靠性高的優點。
【專利說明】一種機械轉動慣量的電氣參數測量方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及冶金領域中的電氣自動化控制部分,具體地,涉及一種機械轉動慣量 的電氣參數測量方法。

【背景技術】
[0002] 在冶金行業中的連軋機、平整機、拉矯機、重卷機、橫切機、酸洗機、鍍鋅線、鍍錫 線、光亮退火線、彩塗線等的生產機組中,各機組通過速度匹配使得帶鋼表面保持一定的張 力。為保持各機架間鋼帶的張力保持穩定,需要對變速過程中的張力變化予以控制和補償。
[0003] 目前採取的方法有直接張力閉環補償和前饋的動態轉矩補償兩種方法。
[0004] 直接張力閉環補償的方法是採集張力控制點的張力反饋信號,與張力給定進行比 較後經PID運算作為非基準機架的速度偏差補償信號,通過非基準機架的速度調節使帶鋼 張力恢復到設定值。這種方法的缺陷是:時序上帶鋼張力波動先產生,然後再通過調節進行 校正。由於控制上的時間滯後,對於高速、張力要求高的生產設備,已經發生的較大張力波 動將造成帶鋼跑偏,嚴重時將迫使機組停機。這種方法僅應用在設計線速度較低、變速過程 緩慢的生產場合。
[0005] 為使變速過程的轉矩補償與張力波動同步,目前較通用的方法是在檢測出速度給 定變化時,按照速度給定變化的矢量方向,給出對應的附加轉矩設定,以抵消加減速過程需 要的機械轉矩,從而使帶鋼表面張力保持穩定。這種方法的缺點是加速和減速補償轉矩依 賴於機械轉動慣量的計算和電機控制轉矩的計算。當計算出現偏差時,將無法對張力控制 過程的分析過程進行可靠分析,較大的偏差所帶來的張力波動,將影響加工過程的帶鋼表 面質量,嚴重時帶鋼跑偏停機。
[0006] 在實現本發明的過程中,發明人發現現有技術中至少存在適用範圍小、計算過程 複雜和可靠性低等缺陷。


【發明內容】

[0007] 本發明的目的在於,針對上述問題,提出一種機械轉動慣量的電氣參數測量方法, 以實現適用範圍大、計算過程簡單和可靠性高的優點。
[0008] 為實現上述目的,本發明採用的技術方案是:一種機械轉動慣量的電氣參數測量 方法,主要包括:
[0009] a、電機的單機調試;
[0010] b、基於單機調試的結果,進行包含加減速斜率dn/dt的確定、機械量與電量的標 么換算、電機的帶設備轉矩測量、轉矩曲線分析和多次帶設備轉矩測量的數學計算的處理, 完成機械轉動慣量的電氣參數測量。
[0011] 進一步地,所述步驟a,具體包括:
[0012] 單機調試的要求是在電機沒有任何負載的情況下,其速度閉環階躍響應在速度輸 出不飽和的情況下,調節時間小於500ms,超調量小於2%額定值,整個速度段無振蕩。
[0013] 進一步地,在步驟b中,所述加減速斜率dn/dt的確定的操作,具體包括:
[0014] 每個機組的設計加速時間和減速時間是固定的,也就是說每臺電機機的dn/dt將 預先規定;
[0015] 由於調試需要和工藝需要調整加減速時間,需要按比例計算dn/dt的數值。
[0016] 進一步地,在步驟b中,所述機械量與電量的標麼換算的操作,具體包括:

【權利要求】
1. 一種機械轉動慣量的電氣參數測量方法,其特徵在於,主要包括: a、 電機的單機調試; b、 基於單機調試的結果,進行包含加減速斜率dn/dt的確定、機械量與電量的標么計 算、電機的帶設備轉矩測量、轉矩曲線分析和多次帶設備轉矩測量的數學計算的處理,完成 機械轉動慣量的電氣參數測量。
2. 根據權利要求1所述的機械轉動慣量的電氣參數測量方法,其特徵在於,所述步驟 a,具體包括: 單機調試的要求是在電機沒有任何負載的情況下,其速度閉環階躍響應在速度輸出不 飽和的情況下,調節時間小於500ms,超調量小於2%額定值,整個速度段無振蕩。
3. 根據權利要求1或2所述的機械轉動慣量的電氣參數測量方法,其特徵在於,在步驟 b中,所述加減速斜率dn/dt的確定的操作,具體包括: 每個機組的設計加速時間和減速時間是固定的,也就是說每臺電機機的dn/dt將預先 規定; 由於調試需要和工藝需要調整加減速時間,需要按比例計算dn/dt的數值。
4. 根據權利要求3所述的機械轉動慣量的電氣參數測量方法,其特徵在於,在步驟b 中,所述機械量與電量的標麼計算的操作,具體包括: 機械量的轉動慣量與電機的輸出轉矩關係如下:
其中,M=加速或減速的電機輸出轉矩,單位Nm ;GD2 =機械設備的轉動慣量,單位kgm2 ;

:預先規定的整線加速或減速時間,單位 dn/dt是固定的(通常全線加減速時間 力UJ-15S) ;GD2為機械系統的固有轉動慣量;·速或減速轉矩Μ為固定值,該數值能夠通過 電氣傳動裝置讀出標麼的百分比數值。
5. 根據權利要求4所述的機械轉動慣量的電氣參數測量方法,其特徵在於,在步驟b 中,所述電機的帶設備轉矩測量的操作,具體包括: 當電機進入爬行速度後,電氣傳動的升降速斜率按照設備設計的dn/dt斜率進行升速 和降速斜坡設定,按該斜率給出速度給定,測量並記錄電氣傳動輸出轉矩的變化; 測量需要注意的是不要使轉矩輸出飽和,飽和輸出的轉矩不能代表變速時的轉矩;機 械設備設計正常時,是不會出現轉矩輸出飽和的。
6. 根據權利要求5所述的機械轉動慣量的電氣參數測量方法,其特徵在於,在步驟b 中,所述轉矩曲線分析的操作,具體包括: 記錄的曲線中含有加速或減速過程的轉矩,還有克服包含機械摩擦的負載轉矩和攪油 風阻的轉矩; 在曲線分析中應將高速穩定時的電磁轉矩作為摩擦、攪油、風阻轉矩進行變速轉矩的 抵消,抵消時需考慮加速過程和降速過程的區別,其作用力方向與設備運行方向相反; 抵消後的加速或降速階段的電氣轉矩就是在該變速斜率下所需的動態補償轉矩。
7.根據權利要求6所述的機械轉動慣量的電氣參數測量方法,其特徵在於,在步驟b 中,所述多次帶設備轉矩測量的數學計算的操作,具體包括: 為使得動態補償轉矩測量值更加具有統計上的科學性,需要採取多次測量後的均方根 計算; 計算後的數值作為張力控制的加減速階段動態轉矩補償。
【文檔編號】G01R31/34GK104155552SQ201410393635
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月12日 優先權日:2014年8月12日
【發明者】楊更新, 李佳寧 申請人:北京天拓四方科技有限公司

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