變頻器在紡織工業(yè)的應(yīng)用概況 
　　紡織工業(yè)是交流電機變頻調(diào)速技術(shù)較早推廣應(yīng)用的一個領(lǐng)域。早在70年代化纖長絲紡絲機已經(jīng)廣泛采用晶閘管靜止變頻裝置驅(qū)動眾多的同步電機，以解決高速和多電機同步問題。進(jìn)入80年代以后，由于交流調(diào)速技術(shù)的成熟和新型高性能變頻器的問世，紡織工業(yè)采用交流電機變頻調(diào)速技術(shù)全面展開。這是因為紡織、印染、化纖設(shè)備多為單方向、不可逆運行的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，單臺功率在幾十kW以下，特別適合當(dāng)時技術(shù)水平下的通用型交流變頻調(diào)速裝置的推廣應(yīng)用。我國的紡織工業(yè)裝備經(jīng)過十多年的引進(jìn)技術(shù)、消化吸收、合資辦廠和自主開發(fā)，取得了長足進(jìn)展，設(shè)備的機電一體化水平、自動化水平有了較大提高。不僅設(shè)備制造企業(yè)，而且更多的紡織企業(yè)認(rèn)識到機電一體化紡織機械的*性。八五期間主要在印染設(shè)備上推廣應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)和PLC技術(shù)，九五期間推廣應(yīng)用到整個紡織工業(yè)。現(xiàn)在可以說變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)在紡織工業(yè)得到了普及。 
　　各類紡織機械其主傳動幾乎毫無例外的應(yīng)用了交流電機變頻調(diào)速技術(shù)，包括單機變頻調(diào)速系統(tǒng)和多單元機同步變頻調(diào)速系統(tǒng)。從變頻器的種類講，包括從通用型變頻器到高性能交流伺服控制器等*。 
　?。?） 通用V/F控制變頻器異步電機調(diào)速。90年代初開始在我國的印染工業(yè)推廣應(yīng)用，典型的例子是印染前處理設(shè)備如退煮漂聯(lián)合機、布夾絲光機、直輥絲光機、皂洗機等;后整理設(shè)備如熱風(fēng)拉幅機、熱定型機等; 平網(wǎng)印花機的刮印單元等，由直流傳動改造為交流傳動，用交流變頻技術(shù)實現(xiàn)多電機同步調(diào)速。其特點是使用大功率雙極性晶體管逆變技術(shù)、速度開環(huán)、控制簡單、可靠性高、使用簡便;靜態(tài)調(diào)速精度要求較低, 一般為2%～5%; 調(diào)速范圍不大, 一般為（10～20）:1; 功率不高，在幾十kW以下; 啟動轉(zhuǎn)矩不大，取代直流電機時一般功率要放大一級。 
　?。?） 風(fēng)機、泵類變頻器異步電機變頻調(diào)速。與通用V/F控制變頻器同步在我國的紡織工業(yè)中推廣應(yīng)用，典型的應(yīng)用例子是紡織廠的空調(diào)通風(fēng)與印染廠的熱風(fēng)機。其特點為價格低、節(jié)能顯著、調(diào)速范圍小。 
　?。?） 無速度傳感器異步電機矢量控制變頻調(diào)速。90年代后期開始取代普通的V/F控制變頻器，成為變頻器的主流在紡織工業(yè)中推廣應(yīng)用。其特點是使用IGBT作為逆變主開關(guān)元件、控制簡單、可靠性高、使用較簡便;可達(dá)到的調(diào)速精度較高，靜態(tài)調(diào)速精度可達(dá)（0.5～1）%;調(diào)速范圍可達(dá)（20～50）:1;動態(tài)性能較好，啟動轉(zhuǎn)矩較大;如果使用變頻電機，取代直流電機時，功率不必放大一級。 
　　（4） 帶速度反饋的異步電機矢量控制變頻調(diào)速。其特點是控制電路較復(fù)雜、價格也較高，然而其調(diào)速性能好，主要特點有:可以從零轉(zhuǎn)速起進(jìn)行速度控制, 調(diào)速范圍可達(dá)100:1以上;可對轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制;動態(tài)響應(yīng)速度快.主要用于對調(diào)速性能要求高的各種紡織機械，如POY和FDY直接紡絲設(shè)備，粘膠短纖紡絲生產(chǎn)設(shè)備以及定型機、予縮機、磨毛機、圓網(wǎng)印花機、平網(wǎng)印花機、大卷裝卷軋染機等。 
　?。?）交流伺服控制用變頻器。帶有光電編碼器（Encode）或者旋轉(zhuǎn)變壓器（Resolvor），驅(qū)動異步電機或者交流永磁同步電機用作高精度的速度或者位置控制。其特點是動態(tài)性能好，但價格高。借助交流伺服，在平網(wǎng)印花機和圓網(wǎng)印花機的傳動中提高對花精度;在漿紗機的分部傳動中提高張力的均勻性。 
　　 印染設(shè)備交流變頻多電機同步調(diào)速 
　　在印染設(shè)備中, 為了對織物進(jìn)行連續(xù)加工, 通常把眾多的加工單元組合成聯(lián)合機，各加工單元分別由一臺電動機驅(qū)動。工藝要求加工中保持各單元之間張力恒定或者線速度成適當(dāng)關(guān)系。這就要求各單元電動機之間有一種調(diào)節(jié)機制，使得各單元之間速度發(fā)生不協(xié)調(diào)時, 能及時調(diào)節(jié)自身的速度，自動保持與相鄰單元一致，這種調(diào)速方式稱為多電機同步調(diào)速。印染設(shè)備采用多電機同步調(diào)速方式者非常之多。 
　　印染設(shè)備多為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，生產(chǎn)工藝要求調(diào)速，但對速度的精度要求不高。傳統(tǒng)的印染設(shè)備采用直流電機驅(qū)動，單元之間采用擺式或者輥式松緊架檢測張力，通過差動變壓器、旋轉(zhuǎn)變壓器、自整角機、電位器或者可變電阻將松緊架的位置信號轉(zhuǎn)變?yōu)檎{(diào)節(jié)用的電信號，借助電子裝置調(diào)節(jié)電機速度。
　　由于直流電機多故障、短壽命、價格高、低速同步性能差，從90年代初開始了用交流變頻傳動取代直流傳動的技術(shù)改造。鑒于對動態(tài)性能、穩(wěn)態(tài)速度精度要求不高，使用通用V/F控制變頻器就能勝任，改造的技術(shù)難度不高。變頻器需要有兩個輸入端:一個主頻率給定用于調(diào)速;一個輔助頻率給定用于調(diào)同步。主頻率給定來自于系統(tǒng)速度給定;輔助頻率給定來自本單元松緊架信號（主令例外），兩個頻率給定在變頻器內(nèi)部相加。早期的變頻器只有一個頻率給定，改造時需要制作一塊同步板，以完成同步必須的加法功能。經(jīng)過十幾年的發(fā)展，印染設(shè)備交流變頻多電機同步調(diào)速技術(shù)有了長足進(jìn)步，主要表現(xiàn)在: 
　?。?） 的變頻器裝備有RS-485接口或者現(xiàn)場總線接口，因而主頻率給定可以通過串行通訊，用廣播的方式傳送到所有的變頻器，減少了現(xiàn)場的接線。另外數(shù)字頻率給定取代模擬量頻率給定, 避免了模擬量易受干擾的缺點。 
　　（2） 無速度傳感器矢量控制變頻器成了通用變頻器的主流。其特點是:動態(tài)性能好、低速轉(zhuǎn)矩大，轉(zhuǎn)矩可以控制與觀測。從而有了兩種工作模式:速度工作模式和轉(zhuǎn)矩工作模式，速度模式的給定是速度，轉(zhuǎn)矩模式的給定是轉(zhuǎn)矩。在卷繞驅(qū)動中使用轉(zhuǎn)矩模式有很大的*性，只需修改轉(zhuǎn)矩給定，可以不檢測半徑保持恒張力或者變張力卷繞。 
　?。?） 現(xiàn)場總線的使用使得對變頻器的監(jiān)控變得更方便、更全面。通過現(xiàn)場總線可以把變頻器運行的狀況，如電流、電壓、速度、轉(zhuǎn)矩、報警、故障等信息全面匯報給*控制器（PLC/IPC），并顯示在人機界面上。現(xiàn)場總線的使用使變頻器成了控制系統(tǒng)計算機網(wǎng)絡(luò)中的一個節(jié)點，這是變頻器信息化的基礎(chǔ)。 
　?。?） 借助于矢量控制變頻器的速度工作模式與轉(zhuǎn)矩工作模式，有可能不用松緊架、不用張力傳感器、也不用速度傳感器，實現(xiàn)兩臺異步電機的三無同步調(diào)速。在電機臺數(shù)比較多時, 它的直接好處是減少系統(tǒng)的松緊架的數(shù)量。 
　?。?） 松緊架位置傳感器的進(jìn)步。利用重力、高頻電磁感應(yīng)、磁敏電阻等原理研制成功無接觸松緊架位置傳感器，提高了松緊架位置檢測的可靠性。結(jié)合控制方法的改進(jìn)（對松緊架進(jìn)行位置控制），作到了松緊架的姿態(tài)控制，使穩(wěn)態(tài)時松緊架總是處于中間位置。 
　?。?） 變頻器的參數(shù)由zui初的幾十個發(fā)展到今天的上千個，變頻器的功能越來越完善，幾乎*。原來變頻器使用中需要增加的硬件都已經(jīng)包括在變頻器內(nèi)部了，的工作只是簡單的對變頻器進(jìn)行設(shè)定。 
　　（7） 有速度傳感器或者位置傳感器的矢量控制技術(shù)（交流伺服控制）在多電機同步調(diào)速中得到使用，如圓網(wǎng)印花機、平網(wǎng)印花機、漿紗機、濕法氈生產(chǎn)線等，其目的或者是為了改善對花精度，或者是為了改善張力的動態(tài)均勻性，或者是為了恒張力或變張力卷繞等。 
　　印染設(shè)備無松緊架無張力傳感器無速度傳感器多電機同步調(diào)速 
　　近十幾年來，國內(nèi)外采用交流變頻異步電機驅(qū)動取代直流電機驅(qū)動，技術(shù)水平有了很大提高。但是，同步檢測調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)仍然沿用了原有的松緊架結(jié)構(gòu)（或者張力傳感器或者速度傳感器）。這個環(huán)節(jié)成了新設(shè)備的薄弱部分，故障多、維護(hù)工作量大，影響了新設(shè)備潛能的發(fā)揮。有人作過改進(jìn)，但改進(jìn)工作主要集中在如何把松緊架的位置信號轉(zhuǎn)變?yōu)榭刂朴玫碾娦盘柹?，沒有涉及到松緊架本身。