摘 要：隨著(zhù)現代化工業(yè)技術(shù)的迅速發(fā)展，對型鋼的品種、規格和產(chǎn)量的要求日益增高。在我國，連軋中型鋼材生產(chǎn)單位屈指可數，軋機采用交流電機的更是少之又少，但在型材的生產(chǎn)中軋機占有重要位置，交流電動(dòng)機本身有著(zhù)直流電動(dòng)機不具備的優(yōu)點(diǎn):沒(méi)有電刷和換向器，結構簡(jiǎn)單、堅固耐用、經(jīng)濟可靠，但因為交流電動(dòng)機是一個(gè)多變量、強禍合、非線(xiàn)性的時(shí)變系統，調速比較困難，隨著(zhù)電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展和微型計算機控制技術(shù)以及現代控制理論引人，交流調速系統的得以應用。

　　Abstract:Promptness develops , the breed , specification and the output request to section steel increase gradually height with modernizing industrial technology‘s. The productive establishment is very few in our country , including rolling medium-sized steels , that the rolling mill adopt an AC dynamo‘s is very few more , the rolling mill occupies important location , the alternating-current motor has the merit that direct current motivation does not have per se but in the section bar childbirth: Without brush and commutator, structure stands wear and tear simple , firm , economy is reliable, system , speed regulation are comparatively difficult but because of the alternating-current motor changes when being a multivariate , strong the misfortune small side door , nonlinearity , manage to apply with the fact that develop and in miniature prompt electric power electron technology computer cntrol technology and modern control theory attracting person , exchanging speed regulation systematically.

　　關(guān)鍵字：變頻器 主傳動(dòng) 矢量控制 西門(mén)子

　　Key words: The frequency transformer host drive vector controls Siemens

　　一、 引言

　　宣鋼連軋中型廠(chǎng)屬于全國僅有的幾家中型材熱連軋企業(yè)之一，設計生產(chǎn)能力達70萬(wàn)噸/年。主要產(chǎn)品有角鋼、槽鋼、工字鋼、圓鋼及礦用U型鋼等。其中主傳動(dòng)使用的是西門(mén)子6SE70系列變頻調速裝置+上海電機廠(chǎng)的交流異步電動(dòng)機。具有故障率低，調速精度高，保護功能多，無(wú)沖擊起動(dòng)和軟停機等優(yōu)點(diǎn)，交-直-交變頻調速傳動(dòng)技術(shù)方案通常采用通用型變頻調速裝置（變頻器或逆變器）+交流異步電動(dòng)機。通用型變頻調速裝置的特點(diǎn)是其逆變功率器件采用IGBT,主回路采用兩電平PWM調制，控制回路采用矢量（VC）控制或標量（即V/F）控制。交流變頻調速器是一種應用矢量控制原理，采用模塊化結構，集數字技術(shù)、計算機技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)于一體的智能型交流電動(dòng)機調速裝置。

　　二、變頻調速在主傳動(dòng)控制上的應用

　　1）軋鋼企業(yè)中對軋機的控制尤為重要，軋機控制特點(diǎn)主要是當軋機啟動(dòng)與咬鋼時(shí)電流突然加大，而在空載時(shí)電流相對比較穩定。軋機啟動(dòng)與咬鋼是個(gè)加速過(guò)程。一旦驅動(dòng)電流克服了這種大慣性負載而起動(dòng)起來(lái)，維持正常運轉所需的驅動(dòng)能量及轉矩就很小了，可以根據所需的速度隨時(shí)調整。

　　2）變頻器的選擇。

　　根據軋機的工作情況，變頻器采用交-直-交變頻調速裝置。供電方式采用整流裝置直流母線(xiàn)+逆變器+回饋單元，本系統中10#——-13#軋機為兩臺1500KW整流單元12脈沖運行方式外，其余各區域均采用兩臺1500KW的整流單元6脈沖主從的并聯(lián)運行方式，整流器的作用是將定額定壓的交流整流為直流，為逆變器提供直流電源，它通過(guò)電壓調節器、電流調節器及移相觸發(fā)器給出處罰脈沖信號來(lái)控制整流器可控硅的控制角a，以改變相應的整流電壓和電流。逆變器的作用是將直流調整成可變頻率的交流，供給交流電動(dòng)機的變頻電源，見(jiàn)下圖：

　　AC母線(xiàn)電壓經(jīng)過(guò)整流單元與逆變單元將整流后的直流電壓轉換成電壓和頻率均可變的交流電，送給交流電動(dòng)機以實(shí)現變頻調速。

　　由于軋機屬于頻繁的高低速轉換設備，如果采用制動(dòng)單元方式，就會(huì )把大量的能量消耗在制動(dòng)電阻上，既不經(jīng)濟又浪費能源。而采用回饋單元可以把直流母線(xiàn)上多余的能量逆變?yōu)榻涣麟娀仞伒诫娋W(wǎng)。當直流母線(xiàn)電壓超過(guò)一定值時(shí)，三相全控晶閘管逆變橋進(jìn)入逆變工作狀態(tài)，將直流電逆變?yōu)榻涣麟?，?jīng)自藕變壓器回饋至電網(wǎng)。

　　交直交變頻調速系統主要由整流、回饋、中間直流環(huán)節、逆變和控制5個(gè)部分組成。此系統的控制精度高，低頻特性好，穩定性高，諧波分量低，充分滿(mǎn)足了壓下電機的控制要求。它的工作原理是將變壓器送人的750 V工頻交流電源經(jīng)整流回饋裝置的正向橋整定為930 V的直流電源輸出到直流母線(xiàn)上，然后再把直流電源通過(guò)變頻器轉換成頻率、電壓均可控制的690 V交流電源供給軋機主電機。而當電機突然制動(dòng)時(shí)，此系統還可以通過(guò)整流回饋單元的反向橋經(jīng)自藕變壓器，將能量返回主電網(wǎng)。軋機主電機軸端接有增量型編碼器進(jìn)行速度反饋，實(shí)現了矢量控制，保證了軋機的準確性。

　　3）采用矢量控制

　　宣鋼連軋中型廠(chǎng)主傳動(dòng)電機的交-直-交變頻調速控制系統中的變頻器，選用帶速度傳感器的矢量控制方式，它可以得到很好的異步電機閉環(huán)變頻調速技術(shù)性能，由增量型編碼器提供速度反饋信號給變頻器，定子電流矢量分解產(chǎn)生的勵磁電流和轉矩電流便可分別加以控制，并分別控制兩分量的幅值和相位。從而的獲到與直流調速系統同樣的靜、動(dòng)態(tài)性能，同時(shí)也避免了直流調速系中直流電動(dòng)機本身機械換向問(wèn)題和在惡劣環(huán)境下的不適用問(wèn)題。

　　這種控制器的特征是反饋信號來(lái)至控制系統。把反應被控制的變量實(shí)際狀態(tài)的反饋信號與速度給定信號相減，得到偏差信號的幅值和相位。由偏差信號作為調節器的輸入，由調節器的輸出信號作為控制系統的輸入，由此可以使偏差信號減小，提高控制精度。主軋機的控制主要靠設定的速度值與實(shí)際反饋的速度值的偏差以及電流環(huán)的變化而做出調整。其原理框圖如下：

　　4）變頻調速器與PLC的通訊

　　變頻調速裝置內裝有CBP2通訊板與PLC通過(guò)Profibus-DP網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)通訊。在本系統中，S7-400 PLC作為主站，變頻器作為從站時(shí)，主站向變頻器傳送運行指令，同時(shí)接受變頻器反饋的運行狀態(tài)及故障報警狀態(tài)的信號。變頻器通過(guò)CBP2通訊板與PLC模塊相連，接入Profibus-DP網(wǎng)中作為從站，接受從主站SIMATIC S7來(lái)的控制。CBP2通訊板將從Profibus-DP網(wǎng)中接收到的過(guò)程數據存入雙向RAM中，每一個(gè)字都被編址，在變頻器端的雙向RAM可通過(guò)被編址參數排序，向變頻器寫(xiě)入控制字、設置值或讀出實(shí)際值、診斷信息等參量。

　　變頻器現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統若從軟件角度看，其核心內容是現場(chǎng)總線(xiàn)的通訊協(xié)議。Profibus-DP通訊協(xié)議的數據電報結構分為協(xié)議頭、網(wǎng)絡(luò )數據和協(xié)議層。網(wǎng)絡(luò )數據即PPO包括參數值PKW及過(guò)程數據PZD。參數值PKW是變頻器運行時(shí)要定義的一些功能碼;過(guò)程數據PZD是變頻器運行過(guò)程中要輸入/輸出的一些數據值，如頻率給定值、速度反饋值、電流反饋值等。Profibus-DP共有兩類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò )PPO:一類(lèi)是無(wú)PKW而有2個(gè)字或6個(gè)字的PZD;另一類(lèi)是有PKW且還有2個(gè)字、6個(gè)字或10個(gè)字的PZD。將網(wǎng)絡(luò )數據這樣分類(lèi)定義的目的，是為了完成不同的任務(wù)，即PKW的傳輸與PZD的傳輸互不影響，均各自獨立工作，從而使變頻器能夠按照上一級自動(dòng)化系統的指令運行。

　　三、結束語(yǔ)

　　通過(guò)二年交流變頻器成功的使用實(shí)現張力控制系統表明，用西門(mén)子SIMOVERT MASTER DRIVE矢量控制系統，大大提高了動(dòng)態(tài)響應速度和產(chǎn)品質(zhì)量。SIMOVERT MASTERD RIVE高精度、高質(zhì)量的轉矩動(dòng)態(tài)控制效果滿(mǎn)足了型材的生產(chǎn)工藝要求。

　　參考文獻：

　　矢量控制大全（西門(mén)子電氣傳動(dòng)）