在多機共同驅(qū)動同一個負載的系統(tǒng)中，由于機械連接的材料及方式，實際負載的不均勻分布等原因，將會造成各電機驅(qū)動系統(tǒng)的實際轉(zhuǎn)速出現(xiàn)瞬時偏差的情況。

1.1 常見的場景

圖1 齒嚙合連接

由于加工、安裝、老化磨損等導(dǎo)致齒隙，進而從動齒與主動齒的速度不一致，即：

Vdriven≠Vdriving

其中，

Vdriven：從動齒輪線速度；

Vdriving：主動齒輪線速度；

圖2 長軸機械耦合連接

由剛體及阻尼體構(gòu)成，在電磁轉(zhuǎn)矩與負載轉(zhuǎn)矩的作用下，整個機械系統(tǒng)出現(xiàn)了“扭轉(zhuǎn)"的過渡過程，將造成兩套驅(qū)動系統(tǒng)輸出的轉(zhuǎn)速出現(xiàn)瞬時偏差，即：       

負載(包括摩擦，機械負載等)與電磁轉(zhuǎn)矩的偏差造成多機傳動之間的耦合連接出現(xiàn)相對位移，進而造成各個驅(qū)動系統(tǒng)之間的瞬時速度不一致，即：

                 ω1≠ω2       

ω1：驅(qū)動系統(tǒng)1的角速度；

ω2：驅(qū)動系統(tǒng)2的角速度；

1.2 負荷分配控制方案

負荷分配要求變頻器運行于矢量控制模式，帶電機編碼器或不帶編碼器均可。負荷分配的控制方案主要包括：

• 主從控制

• Droop控制

不同的控制方案各有優(yōu)缺點，適用場景也不盡相同。下面就為大家?guī)碓敿毜慕榻B。

主從控制包括下述多種方案：

• 速度控制加轉(zhuǎn)矩控制

• 速度環(huán)飽和加轉(zhuǎn)矩限幅

從機直接采用轉(zhuǎn)矩控制可能出現(xiàn)動態(tài)過程振蕩、連接斷開時飛車等情況，下面主要介紹一種改進的轉(zhuǎn)矩控制方案。

2.1  過程分析

首先，從電機運動方程來分析：

    Te=TL+GD^2 dn/dt    （2-1）

其中：

Te：電機電磁轉(zhuǎn)矩；

TL：電機軸端負載轉(zhuǎn)矩，包括機械負載、摩擦、風阻等；

GD^2：機械轉(zhuǎn)動慣量，包括電機及機械設(shè)備

n：電機實際轉(zhuǎn)速，dn/dt：電機轉(zhuǎn)速變化率；

從這個方程來看，在機械系統(tǒng)一定的情況下，電機轉(zhuǎn)速的變化決定于電機輸出的電磁轉(zhuǎn)矩及其軸端的負載轉(zhuǎn)矩。

接下來，分析上述應(yīng)用場景下的動態(tài)和穩(wěn)態(tài)過程：

• 動態(tài)過程
  上述動態(tài)過程由于多種因素首先造成電機實際轉(zhuǎn)速不一致，而這將進一步造成電機軸端負載分配不均勻。若采用的主從控制方式：主機速度控制+從機力矩控制方式，即從機力矩取自主機，而主機軸端與從機軸端負載不一致，根據(jù)公式（2-1）在從機的電磁轉(zhuǎn)矩與負載轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生偏差，直接影響到從機的實際轉(zhuǎn)速，而主從實際轉(zhuǎn)速的不同，由于機械之間的耦合，將會影響到主機軸端的負載情況，由于主機采用速度閉環(huán)控制，其輸出轉(zhuǎn)矩將發(fā)生變化，傳遞到從機，循環(huán)往復(fù)，此時將很容易導(dǎo)致系統(tǒng)振蕩，無法進入到穩(wěn)態(tài)過程，嚴重的情況甚至會損壞設(shè)備，無法正常工作。

• 穩(wěn)態(tài)過程
  進入到穩(wěn)態(tài)，此時主從設(shè)備之間的相對運動趨于0，轉(zhuǎn)速基本一致，進而負荷分配也趨于一致。

通過上述分析，即使給定值系統(tǒng)已固定的情況下系統(tǒng)依然無法快速進入穩(wěn)定狀態(tài)，而出現(xiàn)系統(tǒng)振蕩的情況。