一种电动齿轮齿条升降系统变频器主从控制方法技术方案

一种电动齿轮齿条升降系统变频器主从控制方法，所述多个逆变模块均通过以太网与升降控制器信号连接，所述多个逆变模块均通过光纤与光纤分配器信号连接，所述光纤分配器通过光纤与虚拟主机信号连接；主从控制方法包括以下步骤：第一步：下发速度控制指令；第二步：启动电机、传输转矩；第三步：下发转矩指令，本设计不仅反应速度快，而且升降电机运转安全、可靠性高。

【技术实现步骤摘要】
一种电动齿轮齿条升降系统变频器主从控制方法
本专利技术涉及一种电动齿轮齿条升降系统变频器主从控制方法，具体适用于均匀分配负载、延长电机使用寿命。
技术介绍
自升式海洋钻井平台是重要的海洋油气资源开采装备之一。主要组成部分包括平台本体、桩腿、升降装置等，平台本体主要用于承载钻井设备及人员生活设施；桩腿使平台支撑于海底，承受平台自身重力及海上风浪等恶劣环境带来的外力；升降装置控制平台的升、降。自升式平台的关键技术之一是它的升降系统，目前大多数自升式平台采用的是齿轮齿条相啮合的升降装置。平台升降系统通常由多套安装在船体固桩架上的电动机驱动的“小齿轮升降单元组”和“控制装置”组成。每套“小齿轮升降单元组”均通过船体固桩架与安装在桩腿上的齿条相啮合，通过控制系统，实现平台或桩腿的上升和下降。在对平台升降装置的控制中，要求平台上的各桩腿能够同步上升和下降，保持升降高度的一致，否则有可能使平台发生倾斜甚至侧翻，将会对人员及设备造成很大的危害。因此，在对自升式海洋钻井平台升降系统的控制中，尤其需对升降系统进行同步控制，以保证平台工作的安全性和可靠性。电动齿轮齿条升降系统单桩通常有数十个升降单元组成，每个升降单元主要由电机、减速箱、小齿轮构成。这么多升降单元同时驱动一个桩腿，为保证各单元的转速和转矩动态时同步，经过实验数据验证提出一种变频器主从控制方式。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中存在的负载分配不均的问题，提供了一种负载分配均匀的电动齿轮齿条升降系统变频器主从控制方法。为实现以上目的，本专利技术的技术解决方案是：一种电动齿轮齿条升降系统变频器主从控制方法，所述升降系统包括交流电源19、LCL滤波器18、IGBT整流模块17和多个逆变模块，所述交流电源19通过LCL滤波器18与两个并联的IGBT整流模块17的一端相连接，所述两个并联的IGBT整流模块17的另一端并联有多个逆变模块，所述逆变模块与其对应的升降电机相连接；所述多个逆变模块均通过以太网与升降控制器信号连接，所述多个逆变模块均通过光纤与光纤分配器15信号连接，所述光纤分配器15通过光纤与虚拟主机16信号连接；所述主从控制方法包括以下步骤：第一步：下发速度控制指令，升降控制器将速度信号通过以太网传给第一逆变模块1和第二逆变模块2；第二步：启动电机、传输转矩，第一逆变模块1收到速度指令后控制第一升降电机M1启动转动，当第一升降电机M1的转速达到升降控制器设定的速度值时，控制第一升降电机M1以该速度转动，第一逆变模块1实时采集第一升降电机M1的转矩，并将其转矩信息通过实时传输给虚拟主机16；第二逆变模块2收到速度指令后控制第二升降电机M2启动转动，当第二升降电机M2的转速达到升降控制器设定的速度值时，控制第二升降电机M2以该速度转动，第二逆变模块2实时采集第二升降电机M2的转矩，并将其转矩信息通过实时传输给虚拟主机16；第三步：下发转矩指令，虚拟主机16同时接收第一逆变模块1和第二逆变模块2的转矩信号，虚拟主机16优先采用第一逆变模块1的转矩信号，并将第一逆变模块1的转矩信号实时广播给其它逆变模块，其它逆变模块接收到转矩信号后控制其对应的升降电机以该转矩转动；当虚拟主机16接收第一逆变模块1的报错信号时，虚拟主机16采用第二逆变模块2的转矩信号，并将第二逆变模块2的转矩信号实时广播给其它逆变模块，其它逆变模块接收到转矩信号后控制其对应的升降电机以该转矩转动；当虚拟主机16同时接收到第一逆变模块1和第二逆变模块2的报错信号时，则虚拟主机16广播停机指令，全部升降电机制动停机。所述第三步：下发转矩指令中，其它逆变模块接收到转矩信号后如其接收到的转矩信号小于该逆变模块的转矩安全值，则该逆变模块控制其对应的升降电机以其本身的转矩继续转动，所述转矩安全值为设定值。所述第三步：下发转矩指令中，其它逆变模块接收到转矩信号后控制其对应的升降电机以该转矩转动，同时逆变模块实时监测其对应升降电机的转速，控制该升降电机的转速不超过其转速限制值时，所述转速限制值为设定值。所述逆变模块的数目为14个，分别为第一逆变模块1、第二逆变模块2、第三逆变模块3、第四逆变模块4、第五逆变模块5、第六逆变模块6、第七逆变模块7、第八逆变模块8、第九逆变模块9、第十逆变模块10、第十一逆变模块11、第十二逆变模块12、第十三逆变模块13、第十四逆变模块14；所述升降电机的数目为14个，分别为第一升降电机M1、第二升降电机M2、第三升降电机M3、第四升降电机M4、第五升降电机M5、第六升降电机M6、第七升降电机M7、第八升降电机M8、第九升降电机M9、第十升降电机M10、第十一升降电机M11、第十二升降电机M12、第十三升降电机M13、第十四升降电机M14。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：1、本专利技术一种电动齿轮齿条升降系统变频器主从控制方法中主从电机之间采用光纤通讯，加快了通讯速度，提高了反应速度的同时提高了系统的可靠性。因此，本设计系统反应速度快，有效提高系统可靠性。2、本专利技术一种电动齿轮齿条升降系统变频器主从控制方法中虚拟主机16同时采集两个转矩信号，在第一逆变模块故障时采用第二逆变模块的信号广播，有效提高了系统的可靠性，降低了系统的停机风险。因此，本方法的可靠性高，有效降低系统的停机风险。3、本专利技术一种电动齿轮齿条升降系统变频器主从控制方法中主动升降电机初始时因小齿轮与齿条之间有间隙造成主动升降电机力矩太小，为防止从动升降电机以其接收到的小转矩启动，在逆变模块中的设置了转矩安全值，从动逆变模块近跟随大于转矩安全值的转矩命令转动；同时，为防止个别升降电机飞车，逆变模块控制升降电机以小于转速限制值的转速转动。因此，本设计通过设定限制值的方式来确保升降电机的安全运转、可靠性高。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。图2是本专利技术的控制示意图。图中：第一逆变模块1、第二逆变模块2、第三逆变模块3、第四逆变模块4、第五逆变模块5、第六逆变模块6、第七逆变模块7、第八逆变模块8、第九逆变模块9、第十逆变模块10、第十一逆变模块11、第十二逆变模块12、第十三逆变模块13、第十四逆变模块14、光纤分配器15、虚拟主机16、IGBT整流模块17、LCL滤波器18、交流电源19、第一升降电机M1、第二升降电机M2、第三升降电机M3、第四升降电机M4、第五升降电机M5、第六升降电机M6、第七升降电机M7、第八升降电机M8、第九升降电机M9、第十升降电机M10、第十一升降电机M11、第十二升降电机M12、第十三升降电机M13、第十四升降电机M14。具体实施方式以下结合附图说明和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。参见图1至图2，一种电动齿轮齿条升降系统变频器主从控制方法，所述升降系统包括交流电源19、LCL滤波器18、IGBT整流模块17和多个逆变模块，所述交流电源19通过LCL滤波器18与两个并联的IGBT整流模块17的一端相连接，所述两个并联的IGBT整流模块17的另一端并联有多个逆变模块，所述逆变模块与其对应的升降电机相连接；所述多个逆变模块均通过以太网与升降控制器信号连接，所述多个逆变模块均通过光纤与光纤分配器15信号连接，所述光纤分配器15通过光纤与虚拟主机16信号连接；所述主从控制方法包括以下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电动齿轮齿条升降系统变频器主从控制方法，其特征在于：所述升降系统包括交流电源（19）、LCL滤波器（18）、IGBT整流模块（17）和多个逆变模块，所述交流电源（19）通过LCL滤波器（18）与两个并联的IGBT整流模块（17）的一端相连接，所述两个并联的IGBT整流模块（17）的另一端并联有多个逆变模块，所述逆变模块与其对应的升降电机相连接；所述多个逆变模块均通过以太网与升降控制器信号连接，所述多个逆变模块均通过光纤与光纤分配器（15）信号连接，所述光纤分配器（15）通过光纤与虚拟主机（16）信号连接；所述主从控制方法包括以下步骤：第一步：下发速度控制指令，升降控制器将速度信号通过以太网传给第一逆变模块（1）和第二逆变模块（2）；第二步：启动电机、传输转矩，第一逆变模块（1）收到速度指令后控制第一升降电机（M1）启动转动，当第一升降电机（M1）的转速达到升降控制器设定的速度值时，控制第一升降电机（M1）以该速度转动，第一逆变模块（1）实时采集第一升降电机（M1）的转矩，并将其转矩信息通过实时传输给虚拟主机（16）；第二逆变模块（2）收到速度指令后控制第二升降电机（M2）启动转动，当第二升降电机（M2）的转速达到升降控制器设定的速度值时，控制第二升降电机（M2）以该速度转动，第二逆变模块（2）实时采集第二升降电机（M2）的转矩，并将其转矩信息通过实时传输给虚拟主机（16）；第三步：下发转矩指令，虚拟主机（16）同时接收第一逆变模块（1）和第二逆变模块（2）的转矩信号，虚拟主机（16）优先采用第一逆变模块（1）的转矩信号，并将第一逆变模块（1）的转矩信号实时广播给其它逆变模块，其它逆变模块接收到转矩信号后控制其对应的升降电机以该转矩转动；当虚拟主机（16）接收第一逆变模块（1）的报错信号时，虚拟主机（16）采用第二逆变模块（2）的转矩信号，并将第二逆变模块（2）的转矩信号实时广播给其它逆变模块，其它逆变模块接收到转矩信号后控制其对应的升降电机以该转矩转动；当虚拟主机（16）同时接收到第一逆变模块（1）和第二逆变模块（2）的报错信号时，则虚拟主机（16）广播停机指令，全部升降电机制动停机。...

【技术特征摘要】
1.一种电动齿轮齿条升降系统变频器主从控制方法，其特征在于：所述升降系统包括交流电源（19）、LCL滤波器（18）、IGBT整流模块（17）和多个逆变模块，所述交流电源（19）通过LCL滤波器（18）与两个并联的IGBT整流模块（17）的一端相连接，所述两个并联的IGBT整流模块（17）的另一端并联有多个逆变模块，所述逆变模块与其对应的升降电机相连接；所述多个逆变模块均通过以太网与升降控制器信号连接，所述多个逆变模块均通过光纤与光纤分配器（15）信号连接，所述光纤分配器（15）通过光纤与虚拟主机（16）信号连接；所述主从控制方法包括以下步骤：第一步：下发速度控制指令，升降控制器将速度信号通过以太网传给第一逆变模块（1）和第二逆变模块（2）；第二步：启动电机、传输转矩，第一逆变模块（1）收到速度指令后控制第一升降电机（M1）启动转动，当第一升降电机（M1）的转速达到升降控制器设定的速度值时，控制第一升降电机（M1）以该速度转动，第一逆变模块（1）实时采集第一升降电机（M1）的转矩，并将其转矩信息通过实时传输给虚拟主机（16）；第二逆变模块（2）收到速度指令后控制第二升降电机（M2）启动转动，当第二升降电机（M2）的转速达到升降控制器设定的速度值时，控制第二升降电机（M2）以该速度转动，第二逆变模块（2）实时采集第二升降电机（M2）的转矩，并将其转矩信息通过实时传输给虚拟主机（16）；第三步：下发转矩指令，虚拟主机（16）同时接收第一逆变模块（1）和第二逆变模块（2）的转矩信号，虚拟主机（16）优先采用第一逆变模块（1）的转矩信号，并将第一逆变模块（1）的转矩信号实时广播给其它逆变模块，其它逆变模块接收到转矩信号后控制其对应的升降电机以该转矩转动；当虚拟主机（16）接收第一逆变模块（1）的报错信号时，虚拟主机（16）采用第二逆变模块（2）的转矩信号，并将...

【专利技术属性】
技术研发人员：王金秋，江志钢，马志刚，王泽文，徐潇，
申请(专利权)人：武汉船用机械有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42