目前，多驅動帶式輸送機的應用中基本采用相同類型的變頻器，在運行過程中需要各驅動協同工作，要求多驅動同步出力，共同分擔帶式輸送機的負載，實現轉矩和功率的動態平衡。本文論述了兩種不同類型的變頻器在同一臺帶式輸送機中的成功應用項目，MV系列變頻器的控制單元是在德國研發，而PH變頻器的控制單元是在美國研發，從原理上看是兩種不同類型的變頻器。這兩種不同電壓等級、不同工作原理、不同特性、不同控制方式的變頻器驅動同一臺帶式輸送機在國內的應用中比較少見，而這種應用的集成和調試成功，也對采用變頻調速方式控制多驅動帶式輸送機技術的發展提供了一條新的途徑。
2、系統控制難點
(1) MV變頻器原理及其控制方式
Simovert MV電壓源型系列變頻器采用了基于電壓空間矢量調制原理的三電平技術、高性能矢量控制(VC)技術以及全數字無速度傳感器控制技術。變頻器的整流部分是由2個功率相同的三相整流橋系統組成，形成12脈沖，從而保證網側電源反饋諧波較小，并使電機受到較小的沖擊。變頻器的逆變部分是由IGBT和鉗位二極管形成的三電平的電壓源逆變器。Simovert MV主要技術特點：
1)輸入側設置變頻傳動變壓器。三卷變壓器二次側分別采用△/A/Y接線，等效12脈沖整流使得電源輸入側諧波大為降低，在逆變器側采用了大功率半導體全控器件．高壓ICBT．逆變器采用三電平PWM控制。變頻傳動變壓器與變頻器柜是分體的，功率元件是HV-ICBT，輸出頻率范圍是0-150 Hz。
2)采用西門子開發并完善的矢量控制作為核心控制方法。可以實現含有碼盤信號的速度閉合控制和不含碼盤信號的頻率開環控制，矢量控制通過磁場定向，可以獲得很高的轉矩動、靜態性能。
3) MV變頻器為電壓源型變頻器。由10 kV高壓柜供給三線圈變壓器，此變壓器二次側分別采用△、Y接線，相位角相差30°形成12脈沖整流，有效降低5次和7次諧波對整個帶式輸送機驅動系統的影響。直流電經MV變頻器逆變輸出2300 V交流電，直接驅動變頻電機。MV變頻器通過CBP2通訊模塊與自動化系統建立Profibus通訊。MV變頻器直接控制高壓柜分、合閘，高壓斷路器柜有失壓脫口線圈，為了在意外情況下，不能控制高壓柜分閘時，保護MV的直流母線放電電阻，變壓器與MV也有硬接線連接，油浸式變壓器溫度和瓦斯故障能直接傳給變頻器。
(2) PH變頻器原理及其控制方式
Robicon PH主要原理是利用輸入隔離變壓器得到多組低壓工頻電壓，采用多級低壓小功率IGBT的PWM變頻單元，分別進行整流、濾波和逆變，串聯疊加得到高壓三相變頻輸出。羅賓康采用功率單元串接的新型結構方式，將幾個低壓的PWM功率單元串接組成中、高壓變頻器，較好地解決了一般6脈沖或12脈沖變頻器不可避免的諧波干擾問題，這樣無需額外加裝消諧濾波裝置，同時也可選用國產普通電機，提高了性能價格比。Robicon PH主要技術特點：
1)正弦波輸入，無需濾波器，輸入諧波優于IEEE519-1992標準和國家標準GB/T14549-93。
2)采用開環或閉環矢量控制，對恒轉矩負載能
在0.3一額定頻率范圍內保持恒轉矩特性。
3)輸入功率因數0.95以上，無需功率因數補償器。
4)高壓直接輸出，高-高結構，沒有升壓變壓器。
5)單元串聯多電平PWM專利技術，完美正弦輸出波形（無需輸出濾波器）．適用國產普通電機。
6)內部干式變壓器和功率單元模塊化設計，維護方便。
7)矢量控制技術，全數字控制，恒轉矩特性。
8) 97%系統總體效率（包含變頻器和變壓器部分）。
9)同類產品中體積最小的高壓變頻器。
PH變頻器內置干式變壓器和功率元件輸出6 000 V電壓驅動電機；兩臺電機均有速度編碼器返回，使控制精度提高。PH變頻器通過UCS通訊模塊與自動化系統建立Profus通訊。
3、電氣協同控制原理
主井帶式輸送機拖動方式采用交一直I交變頻系統，其機頭的雙電機分別驅動不同的滾筒，其中一號驅動變頻采用MV中壓變頻器，二號驅動變頻采用PH高壓變頻器。主井皮帶監控系統選用AB Con-troILogix系列可編程序控制器及ControILogixl/0泵統，通過SST-PFB-CLX通訊模塊與兩臺變頻器建立Profibus通訊，PLC設置為Profibus主站，從站是兩臺變頻器，主／從通訊完成變頻器數據采集和控制功能。其控制原理如圖1所示。
(1)程序控制方案
按照現在工業領域多驅動帶式輸送機控制比較流行的方法，根據帶式輸送機滾筒位置的工藝情況，制定一套控制方案如下：
1號電機（Mv變頻器）做主驅動，速度給定(vl-)給1號MV變頻器，同時速度給定+2c/o給2號變頻器，且l號電機的轉矩給2號電機（PH變頻器）做限幅。電機速度編碼器返回速度給變頻器，通過內部PI調節輸出給定動態驅動電機。變頻器再把模擬量數據（電流、電壓、功率、速率等）返回到PLC控制器，動態給定調節變頻器。其結構見于圖20
(2)轉矩平衡
大型帶式輸送機系統多為雙滾筒驅動或多滾筒驅動，為了保證系統內的同步性能，帶式輸送機皮帶無彈性振動，平穩的運行，需要多驅動轉矩平衡；首先，要求位于機頭的各滾筒應同步啟、停，在某一電機故障時能使系統停機，同時為了保證系統的運輸能力，應盡量保證各滾筒之間的功率平衡。通過調整相應兩變頻器的速度給定來調整兩電機之間的速度差，通過轉矩限制功能互相限制，便可以任意增大或減小兩驅動電機的電流差值的大小，因此可以通過單獨的控制系統控制各電機的電流值，通過調整各電機的速度來使各電機電流值逐步趨于平衡，這便形成了一個動態的轉矩、功率平衡系統。
(3)重載啟車
1)閉環矢量控制模式。依賴于電機電流反饋（從B相和C相霍耳效應傳感器）．使其電流內環成為閉環。控制算法由兩個內部電流調節器組成，一個調節勵磁電流，另一個調節轉矩電流。這些調節器的輸出組合起來產生三相電壓指令，在傳送到調制器之前由不同控制程序的輸出加以修改。這些控制程序包括：
a．前饋補償（以允許快速電流調節）；
b．死區補償（以補償每一對上下IGBT在開關時的死區時間）；
c．單元旁路時峰值下降（也稱為中性點移動）。
外環由速度環和磁通環組成，速度和磁通環的輸出為轉矩和勵磁電流調節器的指令。速度反饋由定子頻率和估計的電機滑差綜合而成。在這種控制方式下，滑差補償是自動進行的，電機磁通由測得的電機電壓、電流和定子阻抗估算出來。一旦變頻器完成掃描或該特性被禁止，變頻器進入勵磁狀態，在此狀態期間，變頻器按照指定的磁通斜率使電機磁通均勻變化到指令值。只有當磁通反饋在指令磁通90%以內時，變頻器切換到運行狀態。進入運行狀態后，變頻器使速度增加到期望值，控制環增益的缺省值能滿足大多數的應用的需要。變頻器根據電機參數能估算出電機模型參數，用戶調節變頻器雙環的工具就是速度調節器和轉矩調節器，系統控制主（1號）驅動的思想是通過速度調節器控制，從(2號)驅動的思想是，讓速度環飽和，通過改變電流限幅值以達到控制電樞電流從而達到控制轉矩的作用。
2)速度調節器控制。速度調節器的功能是在TRANSVEKTOR磁場定向控制中，速度控制計算轉矩設定值。該設定值是速度調節器輸出，來自斜坡函數發生器的預控值和附加轉矩之和。如果該設定值達到轉矩限值（在電動或發電狀態），斜坡函數發生器跟蹤被激活。速度設定值被跟蹤，使得傳動系統工作在特定轉矩限值。跟蹤是通過在設定值通道中的斜坡函數發生器來實現的。調節器PI控制是比例、積分控制。比例控制作用隨著Kp值的增大，系統的超調量加大，系統響應速度加快。但隨著Ka的增大，系統的穩定性能變差。積分作用參數T的一個最主要作用是消除系統的穩態誤差。T越大系統的穩態誤差消除的越快，但t也不能過大，否則在響應過程的初期會產生積分飽和現象。其結構如圖3所示。
3)試驗效果。經多次試驗結果表明，2號變頻器比1號變頻器的反應速度慢，當速度變化快（加速度大）時，轉矩限幅不能發揮其作用并且二號的轉矩不能出來，也就是二號電機不出力，轉矩會下降，甚至下降為0，1號滾筒和2號滾筒之間是柔性輸送帶聯接，電機出力不一致，那么就會出現交叉出力的現象。通過細化兩臺變頻器的PI參數（Kp和t值），逐步修改PI參數，效果很明顯，并且把速度給定的時間放長，也就是增加PLC給定曲線的加速時間，使兩臺變頻器配合比較完美，在重載試驗中，根據“S”曲線模型，把預張緊速度由給定10%降低到4%．重載啟動，雙電機大轉矩輸出，出力穩定又均衡，順利解決了所有難題。
4、結語
將不同特性的變頻器整合在同一條帶式輸送機的驅動控制中，必須根據變頻器的自身特點，利用PLC控制平臺，精確、高效、實時、協同控制兩臺變頻器的核心參數，實現帶式輸送機在啟動、加速、運行、減速等階段的可控、平穩運行。系統調試的成功，促進了變頻調速控制技術在多驅動帶式輸送機技術上的發展。
