1  引言

    随着生活水平的提高，人们对居住环境要求越来越高，因而极大地促进了房屋设计装修及其相关产业的发展。各种新型高质量的装修材料层出不穷，市场需求日益增加。压花玻璃以其优质的性能和广泛的用途正越来越受到市场的青睐。作为压花玻璃生产工艺重要流程之一，退火窑传动控制系统控制压机及退火窑传动辊电机的运行，确保在玻璃表面上压制所需的花纹图案，同时保证玻璃带运行平稳地通过退火窑。由于控制性能的好坏直接影响到压花玻璃的质量，所以退火窑调速系统的设计广受重视。
    电力电子技术的发展，以及现代控制理论向交流电气传动领域的渗透，交流异步电机传动调速系统得到了迅速发展。近年来，由于电力电子变换器和数字信号处理器(DSP)的飞速发展，高性能的变频器不断推出，变频异步电机调速装置得到了日益广泛的运用，系统在速度精度、稳定性和动态响应等方面性能上显著提高。本文介绍基于高性能变频器，采用无速度传感器矢量控制方式的压花玻璃退火窑交流异步电机调速控制系统。

2  退火窑交流调速控制系统
2.1 系统简介
    退火窑传动系统构成如图1所示。压花玻璃成型工艺生产过程简述如下:来自熔窑的玻璃带经压机花辊压制后，在玻璃带表面形成所需的花纹后，继续进入退火窑进行退火冷却工艺，以消除玻璃分子间应力，提高玻璃强度。系统由1台压机花辊传动电机1M和2台退火窑传动电机2M组成，退火窑传动电机一用一备，操作人员可任意选择工作或备用电机。系统需要对3 台变频异步电机进行转速控制，确保在玻璃表面上压制所需的花纹图案，

图1    退火窑传动系统示意图

同时保证玻璃带运行平稳地通过退火窑。速度的波动将直接影响压制花纹的效果及玻璃表面的平整度，对传动系统的动静态性能要求较高。退火窑传动系统控制性能对产品的质量起着至关重要的作用。
    为保证产品的质量，传动系统应确保电机的稳速运行的精度。电机的运行速度应根据生产不同厚度玻璃而调整，生产工艺要求系统的调速比达到1:10,对应电机工作频率运行范围为5~50Hz。根据实际生产操作的需要，压机和退火窑电机速比不是一个定值，应根据实际情况随时调整;此外，当玻璃板的厚度发生变化时，两者之间又需要满足统调的要求，即退火窑和压机电机速比调整好，要同时提升或降低两者的速度。因此对动态性能也提出了较高的要求，过渡过程应该平稳短暂。

2.2 退火窑传动控制系统
    退火窑传动调速控制系统主要由变频器、速度信号控制器和其他相应继电器逻辑控制线路构成。变频器采用日产高性能的安川(YASKAWA)VS616-G5，控制模式选用无速度传感器的矢量控制方式。众所周知，交流电动机是个多变量、强耦合、非线性时变的被控对象，仅用电压/频率(U/f)恒定的标量控制，在很多情况下已经不能满足调速系统对调速精度、动态性能及低频时转矩平稳等诸多方面的要求。此外，实际工程中速度传感器的增加将带来成本的增加、安装维修不便等一系列问题。无速度传感器的矢量控制方式的采用较好地解决上述矛盾。

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