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在多機共同驅動(dòng)同一個(gè)負載的系統中，由于機械連接的材料及方式，實(shí)際負載的不均勻分布等原因，將會(huì )造成各電機驅動(dòng)系統的實(shí)際轉速出現瞬時(shí)偏差的情況。

1.1 常見(jiàn)的場(chǎng)景

齒輪箱嚙合連接

圖1 齒嚙合連接

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

Vdriven≠Vdriving

其中，

Vdriven：從動(dòng)齒輪線(xiàn)速度；

Vdriving：主動(dòng)齒輪線(xiàn)速度；

長(cháng)軸機械耦合連接

圖2 長(cháng)軸機械耦合連接

由剛體及阻尼體構成，在電磁轉矩與負載轉矩的作用下，整個(gè)機械系統出現了“扭轉"的過(guò)渡過(guò)程，將造成兩套驅動(dòng)系統輸出的轉速出現瞬時(shí)偏差，即：       

彈性耦合連接

圖3 彈性耦合連接

負載(包括摩擦，機械負載等)與電磁轉矩的偏差造成多機傳動(dòng)之間的耦合連接出現相對位移，進(jìn)而造成各個(gè)驅動(dòng)系統之間的瞬時(shí)速度不一致，即：

                 ω1≠ω2       

ω1：驅動(dòng)系統1的角速度；

ω2：驅動(dòng)系統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(diǎn)，適用場(chǎng)景也不盡相同。下面就為大家帶來(lái)詳細的介紹。

2 主從控制

主從控制包括下述多種方案：

速度控制加轉矩控制

速度環(huán)飽和加轉矩限幅

從機直接采用轉矩控制可能出現動(dòng)態(tài)過(guò)程振蕩、連接斷開(kāi)時(shí)飛車(chē)等情況，下面主要介紹一種改進(jìn)的轉矩控制方案。

2.1  過(guò)程分析

從電機運動(dòng)方程來(lái)分析：

    Te=TL+GD^2 dn/dt    （2-1）

其中：

Te：電機電磁轉矩；

TL：電機軸端負載轉矩，包括機械負載、摩擦、風(fēng)阻等；

GD^2：機械轉動(dòng)慣量，包括電機及機械設備

n：電機實(shí)際轉速，dn/dt：電機轉速變化率；

從這個(gè)方程來(lái)看，在機械系統一定的情況下，電機轉速的變化決定于電機輸出的電磁轉矩及其軸端的負載轉矩。

分析上述應用場(chǎng)景下的動(dòng)態(tài)和穩態(tài)過(guò)程：

動(dòng)態(tài)過(guò)程
上述動(dòng)態(tài)過(guò)程由于多種因素造成電機實(shí)際轉速不一致，而這將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，根據公式（2-1）在從機的電磁轉矩與負載轉矩產(chǎn)生偏差，直接影響到從機的實(shí)際轉速，而主從實(shí)際轉速的不同，由于機械之間的耦合，將會(huì )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，其輸出轉矩將發(fā)生變化，傳遞到從機，循環(huán)往復，此時(shí)將很容易導致系統振蕩，無(wú)法進(jìn)入到穩態(tài)過(guò)程，嚴重的情況甚至會(huì )損壞設備，無(wú)法正常工作。

穩態(tài)過(guò)程
進(jìn)入到穩態(tài)，此時(shí)主從設備之間的相對運動(dòng)趨于0，轉速基本一致，進(jìn)而負荷分配也趨于一致。

通過(guò)上述分析，給定值系統已固定的情況下系統依然無(wú)法快速進(jìn)入穩定狀態(tài)，而出現系統振蕩的情況。