西门子触摸屏一级代理|中国地区代理商
根据2.1节的动态与稳态的过程分析，主从控制的目标依然是速度及转矩的一致性，需要保证动态的过渡过程是收敛的，快速进入到稳定状态。
据此提出如下的主从控制方案：主机速度调节器为PI控制+从机速度调节器为P控制，且将主机速度调节器的积分控制分量传递给从机做转矩补偿。
图4 主从方案配置
速度调节器PI的控制特点：
比例控制P输出控制量的大小决定于偏差量，即Kp∙∆n(TN)，或者说P控制是一类有差控制；
积分控制I输出控制量是偏差量的累积，KI∙∑(i=1,N)∆n(Ti)，对于一阶激励来讲是可实现无差控制。
对于主机来讲采用速度调节器为PI控制，实现工艺（一般都是一阶激励）转速的转速无差控制，在动态过程中由于从机的速度调节器采用P控制，从而使从机的实际转速与通过机械耦合的主机转速形成速度偏差，这样与由上述描述的应用场景所造成的偏差趋势是一致的，进而实现了从机与主机的“解耦合"，减小主从之间动态过程所产生偏差的强耦合影响，减小系统振荡的程度。
稳态时，由于∆n→0，那么matchmatch决定于积分控制量。由于主从采用一致的积分控制，从而实现转速一致性与负荷均匀分配的实现。
优点：
有效解决主从驱动系统的强耦合所带来的动态过程的系统振荡；
实现转速一致与负荷均匀分配的控制目标；
由于都采用速度闭环控制，原则上不会出现转矩控制模式的飞车情况；
缺点：
主从控制结构的不同，需要额外控制逻辑管理主从关系等。
2.3 使用条件
对于低速大转矩应用，控制精度要求较高的情况，推荐采用带编码器的矢量控制。原因在于矢量控制的模型切换，较低转速运行时，若无编码器运行时系统相当于开环控制，速度调节器输出为0，显然是无法实现图4的主从控制方案。
图5 低速下无编码器矢量控制的输出特性
2.4 参数设置
实现从机速度调节器P控制，引入主机的积分控制量作为附件转矩给定的参数设置方案。
1）设置速度调节器P模式+附加转矩给定，参数设置如下：
2）设置速度调节器P模式+积分控制器强置模式，参数设置如下：
2.5 案例分析
转炉倾动系统是典型大比例减速比齿轮啮合的多机传动系统。如图6所示是一类典型倾动系统的结构示意图。
图6 转炉倾动系统驱动示意图
图中展示了4套驱动系统通过齿轮啮合，共同驱动倾动机械及负载（炉内钢水）。其控制目标是4台电机转速一致，负荷均匀分布。由于齿轮啮合方式带来的问题是齿隙，如图7所示。
图7 齿轮啮合带来的齿隙
这将导致4台电机的转速在瞬态会出现转速不一致的情况。进而负荷分配不均容易出现打齿，一方面造成系统振荡，另一方面损耗齿轮箱。
按图4给出的主从配置方案能够有效解决上述问题，实现倾动系统的稳定可靠运行。设备运行过程中4台电机的输出转矩曲线如图8所示。
图8 4台倾动电机的转矩曲线
3 Droop控制
3.1 方案配置
Droop控制方案即利用变频器的Droop（软化/下垂）功能实现负荷分配的方案。Droop方案包括不分主从的各自Droop方案和Droop加补偿的主从控制方案等。下面详细介绍不分主从的各自Droop方案。
该方案不分主设备和从设备，每台变频器各自激活Droop功能。Droop输入信号源采用自身的转矩设定值。按照预先设置好的Droop系数得到一条Droop曲线，当输出转矩增大时，输出转速随之减小。Droop曲线如下图所示：
图9 Droop特性曲线
实际运行时，如果某台变频器运行速度比另一台变频器高，那么它会拖动另一台变频器驱动的电机，此时其输出转矩会增大，受到Droop功能的作用，转矩增大会导致其转速减小，与另一台变频器趋于同步。而转速低的变频器其输出转矩小甚至输出符号为负的制动转矩，那么受到Droop功能的作用，转矩减小会导致其转速增大，与另一台变频器趋于同步。多台变频器各自激活Droop功能时就能时刻通过调整自己的输出转速而达到动态的平衡。
该方案不区分主设备和从设备，故障时无需切换主从设备，参数设置较简单。
对于柔性连接效果较好。
实际运行速度无法**控制，根据负载工况的变化速度会在一定范围内变化。
3.2 参数设置
西门子变频器Droop功能原理图如下：
图10 西门子变频器Droop功能原理图
各台变频器各自采用Droop的方式，各自转矩设定值作为Droop输入信号源，相关参数设置如下：
3.3 案例分析
常见的软连接负荷分配应用案例包括带式输送机。如下图所示的带式输送机，采用3个驱动轮和一个张紧轮，其中头部有两个驱动轮，尾部有一个驱动轮。每个驱动轮各有一台电机驱动，分别通过一台变频器实现输送机的启停和调速。