印染工業(yè)生產(chǎn)設備包括坯布處理（練漂）、染色、印花和整理設備，這些設備大部分都是多單元聯(lián)合加工機械，每個單元由一臺電動機驅動，而各電電動必須同步運行，以保證生產(chǎn)正常運行。這稱為多單元同步拖動系統(tǒng)。加工過程中，工藝要求產(chǎn)品保持恒定的線速度和張力。否則不是斷布就是纏軸，而張力恒定則與加工質(zhì)量有密切關系。它與印花、漂白、染色織物的均勻度、牢度、手感、縮水率有關。所以，先進、優(yōu)異的電氣傳動系統(tǒng)是滿足工藝生產(chǎn)的重要因素。

一．  國產(chǎn)74型及進口直流傳動染整設備同步調(diào)速系統(tǒng)的特點
這些印染機械采用的同步系統(tǒng)，基本上有以下兩種方式：
1.共電源方式。（SCR-D系統(tǒng)）
    所有單元的電動機由一個公用可調(diào)的直流電源供電。整機運行速度隨著這個直流電源的變化而改變。各單元之間的恒張力同步協(xié)調(diào)（自調(diào)）是通過松緊架調(diào)節(jié)磁場來實現(xiàn)的。優(yōu)點是簡單經(jīng)濟，缺點是①速應性差②低速同步協(xié)調(diào)能力差③電動機功率未充分利用。
2.分電源晶閘管直流拖動系統(tǒng)（S—SCR—D系統(tǒng)）
    每個單元電動機都由一個單獨電源供電，而電動機的磁場恒定不變以保證電動機運行時能夠提供恒轉矩，各單元速差由松緊架檢測出、微調(diào)本單元電樞電壓、從而保證全機同步運行，其優(yōu)點是①單元機同步容易實現(xiàn)②調(diào)速精度和適應性無論在高速和低速都較好③調(diào)速范圍可以超過1:20（共電源方式，一般只有1:5），其缺點是每個單元備一套整流電源、設備投資費用較高、維修難度大。
    進口染整設備除以上兩種方式外，具代表性的還有①“共—分”混合電源“調(diào)磁調(diào)壓松緊架”直流電動機同步拖動系統(tǒng)，如荷蘭斯托克（STORK）RD—Ⅳ型圓網(wǎng)印花機②數(shù)字調(diào)速直流電動機同步拖動系統(tǒng)，如西德門富士（Monforts）預縮機（FKSG—2）等。
不論是共電源方式，還是分電流方式，由于它們都是用直流電動機拖動，因而它們又都具有直流電動機固有的缺限，如因機械特性較軟必須組成轉速閉環(huán)，所以結構復雜，而且印染廠環(huán)境差、溫度大、腐蝕性液（氣）體多，使得電動機使用壽命短、故障率高、維護量大等。
我們企業(yè)現(xiàn)有的LMH201A—180型布鋏絲光機、意大利ARIOLI松式水洗機（分電源方式），日本東棉KYOTO平幅顯色皂洗機，日本山東鐵工所R—TYPE精煉機，因直流同步拖動系統(tǒng)上述缺限及工序能力問題均需進行改造。

二．             交流變頻同步調(diào)速模式的選擇及特點
全封閉型的異步電動機在印染廠溫度高，腐蝕性液（氣）體多的環(huán)境中最為適用。交流變頻調(diào)速技術的發(fā)展，也為異步電動機在多電動機同步傳動系統(tǒng)中的應用奠定了基礎。經(jīng)比較選型，我們選用了SANKEN公司的SAMCO—I系列變頻器。解決了原來直流調(diào)速系統(tǒng)可靠性差、調(diào)速范圍小、同步性能弱、維修量大的問題。以SANKEN公司的SAMCO—ⅰ系列變頻器為例，在其主電路中采用了帶有驅動電路和過電流保護、高溫保護電路的智能化功率模塊，在其控制電路中采用了高速32位的精簡指令微處理器RISC作為CPU，并采用了超高密度的大規(guī)模集成電路。在控制模式方面則配備了高性能的“無速度傳感器控制模式”和良好的高性能v/f控制模式。使普通變頻器難以達到的低度速驅動，高起動轉矩等性能得以實現(xiàn)。采用這種控制模式，變頻器從1HZ開始，即能以100%以上的負載轉矩來驅動電機。其起動轉矩可達成150%，并使電機的轉速精度誤差小于±1%，且動態(tài)響應迅速。
直流電動機之所以動態(tài)性能好，是由于直流電動機的磁通Φ和電樞電流Ia可以獨立進行控制，是一種典型的解耦控制。而采用矢量控制方式，仿照直流電動機的控制方式，將異步電動機的定子電流的磁場分量和轉矩分量解耦開來，分別加以控制，就能實現(xiàn)交流異步電動機的理想動態(tài)性能。
異步電動機的矢量控制建立在動態(tài)數(shù)學模型的基礎上，通過矢量變換求得等效直流電動機的控制量Φ和Ia，再經(jīng)過反變換，求得所需控制的異步電動機三相電流Ia、Ib、Ic,即可以控制直流電動機的方式控制異步電動機了。
      無速度傳感器控制模式，通過電機參數(shù)、電機電壓、電機電流完成電動機磁通，轉速的定時計算，來達到矢量控制。

三．交流變頻調(diào)速同步傳動原理
  
以我企業(yè)改造東棉（KYOTO）平幅顯色皂洗機為例。整機工藝流程為：平幅進布——臥式二輥軋車——還原蒸箱——四格不銹鋼水洗槽——透風——浸軋蒸洗箱——小軋車——浸軋蒸洗箱——小軋車——浸軋蒸洗箱——小軋車——普通平洗槽——中小輥軋車——三柱烘筒——平幅落布。
原整機有可控硅調(diào)壓裝置及十五臺直流電機構成的多單元同步拖動系統(tǒng)，直流電機之間同步控制由松緊架控制并保持恒張力，中間牽引輥（透風架、還原蒸箱等）采用交流力矩電機以減少整機各部分張力的差異。全機以中小輥軋車為主令單元，布匹的張力可由松緊架的機械部分（已用汽缸代替重錘）調(diào)穩(wěn)。10號軋車速度與中小輥軋車速度由松緊架調(diào)節(jié)同步傳感器，并反饋到PID同步控制器，當10號軋車電機速度高于小輥軋車速度時，松緊架中間導輥向下移動，通過鏈條造帶動同步傳感器內(nèi)角度傳感裝置，并輸出負的速差信號，反饋到PID同步控制器2#輸入端，在PID控制器內(nèi)與主令信號迭加后，經(jīng)2#輸出端子輸出電壓降低，從而控制變頻器輸出頻率降低，使10號小軋車線速度與主令軋車線速度一致。這樣便實現(xiàn)了從動單元與主動單元之間的同步，反之亦然。同樣其他單元如9#小軋車與10#小軋車之間，也通過松緊架PID同步控制器保持線速度一致。

四．本變頻同步拖動調(diào)速系統(tǒng)的特點

1. 精簡的結構
    由系統(tǒng)示意圖可以看出，變頻調(diào)速同步系統(tǒng)與分電源直流調(diào)速系統(tǒng)很相似，但已省去了測速電機，從而減少了一個故障環(huán)節(jié)。因為變頻器具有矢量控制技術（第二節(jié)已述），調(diào)速精度同樣高。
2.     經(jīng)濟實用
    以改造平幅顯色皂洗機為例全機。全機十五個直流單元，從變頻器（三墾）到電機、減速器、PID同步控制器、電腦主令給定板、PLC、電樞等。電器部分共投入17萬元（其中齒輪減速器共5.5萬元）。
    該系統(tǒng)選用了常州宏大的GV電腦給定板替代一般的由伺服電機與電位器組成的升降速給定裝置；用常州宏大的PID同步控制器做各個單元與主令單元之間的同步控制器；另外還使用了它的TVS交流力矩電機自動調(diào)壓調(diào)速器取代手動調(diào)節(jié)力矩電機的干式自藕調(diào)壓器。
    實用證明：該系統(tǒng)運行時可靠性高、輸出線性度較好，在系統(tǒng)加減速時及恒速運行時，松緊架始終處于水平位置。保證了系統(tǒng)張力恒定及線速度同步的控制要求，最高車速可達100米/分

3.     快速的動態(tài)響應
    由于采用無速度先感應矢量控制模式，同時變頻器加速時間為2s。減速時間改定為1s。新系統(tǒng)的快速響應性明顯增強。
4. 高穩(wěn)定性
    變頻器傳遞函數(shù)為積分環(huán)節(jié)。因加速時間較小，可近似為比例環(huán)節(jié)。交流異步電動機近似為一階慣性環(huán)節(jié)，松緊架為一比例環(huán)節(jié)，擾動來自電源電壓及負載波動，因變頻器有穩(wěn)壓功能，且采用矢量控制。擾動量可忽略不計，這樣系統(tǒng)為典型的Ⅰ型系統(tǒng)穩(wěn)定性很高。
5.     理想的調(diào)速范圍
    變頻器組成的調(diào)整同步系統(tǒng)本質(zhì)上為分電源方式，與傳統(tǒng)印染機械（74型及部分進口設備）的共電源方式相比，調(diào)速范圍大大增加，變頻器在1HZ時可達100%的額定轉矩。因此理論上調(diào)速范圍可達到1：50。該機實際運行時，根據(jù)工藝要求，最低車速為5m/min，最高車速為100m/min，調(diào)速范圍為1：20。

五 . 結論
該變頻器調(diào)速同步傳動系統(tǒng)，我們已成功改造了意大利ARIOLI平幅洗水機、東棉KYOTO平幅顯色皂洗機。經(jīng)過一年多的運行，證明其電氣傳動性能完全超過了原同步系統(tǒng)，故障率大大減少，生產(chǎn)效率提高了10%~20%，提高了工藝手段。最近我們正準備改造LMH201A-180型布鋏絲光機、日本山東鐵工所R-TYPE精練機、LMH641平幅顯色皂洗機。可以預見，我們的這些改造必會取得成功，且大大提高企業(yè)市場競爭力。