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转炉倾动系统是典型大比例减速比齿轮啮合的多机传动系统。如图6所示是一类典型倾动系统的结构示意图。

图6 转炉倾动系统驱动示意图

图中展示了4套驱动系统通过齿轮啮合，共同驱动倾动机械及负载（炉内钢水）。其控制目标是4台电机转速一致，负荷均匀分布。由于齿轮啮合方式带来的问题是齿隙，如图7所示。

图7 齿轮啮合带来的齿隙

这将导致4台电机的转速在瞬态会出现转速不一致的情况。进而负荷分配不均容易出现打齿，一方面造成系统振荡，另一方面损耗齿轮箱。

按图4给出的主从配置方案能够有效解决上述问题，实现倾动系统的稳定可靠运行。设备运行过程中4台电机的输出转矩曲线如图8所示。

图8 4台倾动电机的转矩曲线

3 Droop控制

3.1 方案配置

Droop控制方案即利用变频器的Droop（软化/下垂）功能实现负荷分配的方案。Droop方案包括不分主从的各自Droop方案和Droop加补偿的主从控制方案等。下面详细介绍不分主从的各自Droop方案。

该方案不分主设备和从设备，每台变频器各自激活Droop功能。Droop输入信号源采用自身的转矩设定值。按照预先设置好的Droop系数得到一条Droop曲线，当输出转矩增大时，输出转速随之减小。Droop曲线如下图所示：

图9 Droop特性曲线

实际运行时，如果某台变频器运行速度比另一台变频器高，那么它会拖动另一台变频器驱动的电机，此时其输出转矩会增大，受到Droop功能的作用，转矩增大会导致其转速减小，与另一台变频器趋于同步。而转速低的变频器其输出转矩小甚至输出符号为负的制动转矩，那么受到Droop功能的作用，转矩减小会导致其转速增大，与另一台变频器趋于同步。多台变频器各自激活Droop功能时就能时刻通过调整自己的输出转速而达到动态的平衡。

优点：

• 该方案不区分主设备和从设备，故障时无需切换主从设备，参数设置较简单。

• 对于柔性连接效果较好。

缺点：

• 实际运行速度无法jingque控制，根据负载工况的变化速度会在一定范围内变化。

3.2 参数设置

西门子变频器Droop功能原理图如下：

图10 西门子变频器Droop功能原理图

各台变频器各自采用Droop的方式，各自转矩设定值作为Droop输入信号源，相关参数设置如下：

3.3 案例分析

常见的软连接负荷分配应用案例包括带式输送机。如下图所示的带式输送机，采用3个驱动轮和一个张紧轮，其中头部有两个驱动轮，尾部有一个驱动轮。每个驱动轮各有一台电机驱动，分别通过一台变频器实现输送机的启停和调速。

图11 带式输送机案例

该输送机的输送距离长达数千米。每个驱动轮的电机均为280kW/75rpm的永磁同步电机。变频器均采用400V/400kW的G130模块：6SL3310-1GE37-5AA3。

3个驱动轮由于在输送机中所处的位置不同，由于皮带柔性材料具备一定的延展性，在设备运行的不同阶段3个驱动轮承担的负载转矩并非完全一致，不适合用其中一台电机的转矩设定值作为其他两台电机转矩设定值的主从控制方式。

在这个案例中，我们采用每台变频器各自激活Droop的方式实现符合分配，采用相同的Droop系数，当自身输出转矩较大时，自动降低输出转速，从而减小输出转矩，由此达到动态平衡。

实际测试效果能够很好的满足工艺要求，启动过程中皮带平稳建立张力，进入稳定的匀速运行。设备运行过程中3台电机的输出转矩曲线如下图所示：

图12 3个驱动轮的转矩曲线

4 负荷分配方案比较

Zui后是方案的简单对比。