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交交变频矢量控制技术在热轧主传动中的应用
作者:管理员    发布于:2016-01-30 11:34:20    文字:【】【】【

  来,随着操作水平、管理水平的提高,乳机的年产量已经达到100万吨的板卷生产能九但由于该乳机利用较多落后的库存设备,尤其是六架精乳主传动电机采用发电机电动机机组方式供电。在1997年对机组的励磁控制部分选用美国AVTRON公司的数字励磁控制系统,从而替代了北京整流器厂生产的SZAD模拟励磁控制系统,使系统的稳定性有所提高。但是传动系统的响应、控制性能等方面仍不能满足生产工艺的要求,更因原直流电动机出力限制,直接影响产品的质量和品种的扩大,难以适应市场的需要。

  为了满足生产工艺,提高设备性能,节约能源,使产品满足市场需要,对现有F1F6精乳主传动电机及其供电和控制设备全部更新,采用交交变频同步电动机数字矢量控制系统,并根据工艺要求适当增加电机的功率提高乳制力矩。

  2同步电动机矢量控制基本原理在同步电动机中,同样也是两个磁场相互作用产生电磁转矩,与直流电动机不同的是交流电动机定子磁势Fs、转子磁势Fr及二者合成磁势产生的气隙磁势F(。(Yn)均是以同步角速度⑴s在空间旋转的矢量,三者的空间矢量关系如所示。且Fr、Fs在控制过程中会引起二者的相互影响,容易造成系统振荡或使动态过程加长。矢量控制的目的是为了改善转矩控制性能,改善其上述缺点。它的基本思想是在普通的同步电动机上设法模拟直流电动机转矩控制规律(Td=CmYlaCm为直流电动机转矩系数)在磁场定向坐标上,将电流矢量分解成产生磁通的励磁电流分量iM和产生转矩电流分量iT并使两分量互相垂直、彼此独立,然后分别进行调节。

  同步电机磁通势矢量图转矩的控制是调速的关键,由电机的统一电磁转矩公式关;-定、转子磁势幅值;-定、转子磁势的夹角。

  当同步机三相定子绕组中通入对称电流iA、B、ic时,则形成基波合成磁势Fs,其旋转方向由三相电流的相序决定,旋转角速度等于定子电流的角频率  因此只要能对电机定子电流(A、iB、ic)的瞬时控制就能实现对电机转矩的准确而有效的控制。由于在定子侧的各物理量(电压、电流。电动势、磁动势)都是交流量,以同步转速旋转,控制、调节和计算都不方便。因此需借助坐标变换(3/2、2/3、VR、K/P),使各物理量从静止坐标转换到同步旋转坐标系,站在同步旋转坐标系上观察,电机定子的各空间矢量变成了静止矢量,在同步坐标系上的各空间矢量就成了直流量。可以根据转矩公式,找到转矩和被控矢量之间的关系,实时地计算出转矩控制所需的被控矢量的值。由于这些量都是虚构的,物理上是不存在的,因此还需经过坐标反变换使其实际值等于给定值。整个矢量控制过程可用所示的方框来表示。

  3系统构成1交交变频主回路精轧机F1―F6主传动全部采用同步电机交交变频全数字矢量控制调速传动。交交变频器由3台电网自然换流可逆的三相桥式整流装置组成,对应同步电机A、B、C三相,三相交交变频器采用逻辑无环流三相有中点方式,由3台整流变压器供电,输出端采用星点联接。电机三相星接,电机星点和变频器星点独立。

  主回路系统特点为“采用1500A/晶闸管元件,两个元件反并联装于一散热器中,一组三相可逆桥为一个柜,大输出峰值电压2333V,大输出电流3600A.本项目交交变频器回路联接单线控制系统组成攀钢1450精轧主传动交交变频全数字矢量控制系统主要由六个交交变频主柜,一个励磁柜,一个SIMADYND控制柜,一个继开柜,三个吸收柜组成。

  活交交变频主柜主要完成电机定子侧功率的变换和电量的检测。

  活励磁柜完成同步机励磁功率的变换和电量的检测以及励磁过压的吸收。

  活继开柜负责向控制系统提供各种电源和输入输出继电器隔离。

  活吸收柜完成交交变频器的输入输出线路的过压吸收。

  定向矢量控制,电流控制,速度控制,脉冲触发,操作保护,故障诊断和显示报警等。

  3控制软件该系统的控制软件以UNIX操作系统为平台,采用STRUG图形化可编辑软件包,用户可以随意调用各种功能块组成应用程序。在该系统中应用软件由速度调节,矢量计算,定子电流调节,励磁电流调节,故障诊断、启动逻辑、显示报警等组成。

  4控制系统的特点全关断光电零电流检测原理图主传动控制系统与高压供电装置和电机的大量控制信号需要相互转换。控制系统采用当今国际上自动化工业控制领域中先进的集散控制技术。每个机架的控制系统要实现其本身的电机控制、逻辑操作、电机保护及故障诊断等任务,这样需有一套独立的本地通信网,以实现其本身的控制任务。控制系统上配置了一块CS7通用通信板实现本地通信功能。挂靠在CS7上的通信接口板SS52.SS4分别完成两种通信任务。SS52使用SINECL2DP通信协议,用以实现控制系统通过现场总线与远程I/OET200之间的数据传输,主要任务是支持控制系统对现场的数据采集及控制信号传送。每套机架的控制装置选配两套ET200选程I/O系统,分别完成高压开关侧与电机侧的现场数据采集。SS4使用DUST1通信协议,用以实现控制系统与调试用PC机的数据通信,主要任务是支持ServiceIBS服务软件的在线访问,以协助现场调试。另外一个通信任务由PT20G实现。由于PT20G前面板上有专门用于和本地操作监视设备OP2通信的接口,使其能同时完成励磁电流调节及与OP2的数据传输,以支持系统运行时在线监视及故障诊断。

  SIEMENS公司的经典画面软件,能够实现参数监控,信息报警,数据、信息存储等功能,通过PROFIBUSFMS网可以同时监视多个控制系统。在通信系统对整个精轧机架控制系统进行统一信息管理、故障的集中显示。

  在整个通信系统中设计了一条总线,以专门完成管理及故障信息的传送。为每机架传动系统配置一块通信板CS7+SS5挂靠到SINECL2FMS总线上。同时,配置一台工业PC机以实现对6台精轧机架传动系统的故障收集、显示、诊断保存以及对系统运行状态的显示。对系统出现的紧急情况应能做出反应。

  为集中显示设计的画面、报表主要完成运行参数监视、故障报警、温度显示、开环调试运行等功能。共有7幅画面:主画面,精轧机架传动画面,选择机架号。

  显示各子画面的功能名称,选择子画面。

  单机架主传动画面,显示各主传动的各种运行参数及各开关的分合状态。

  矢量控制画面,显示矢量运算的各种数据。

  温度监视画面,显示定子各点温度值。

  主传动各运行参数的棒形图。

  故障显示、报警画面,对发生的故障按时间先后以红色显示出来,如故障已经消失则为白色,并可记忆历史故障,以便于故障分析。

  5运行效果的比较攀钢1450mm精轧主传动交交变频数字化控制系统的调速性能已达到直流传动的水平,与原来的直流系统相比具有许多优点。

  维护工作量小,停机时间少,提高产量。年维护工作量可以减少到原来的1/4.适当增加了电机的功率,提高了轧机能力,而且突破了原来的轧制速度极限,现在宜,垫板应垫在主动轮悬空处轨道踏面的另一侧工字钢轨道踏面上翼缘与支承座的联接板间。垫好后用点焊或其它方法固定。

  2悬挂式起重机扭摆的改进悬挂式起重机的安装规范中允许轮轨间隙间侧有3~5mm的误差,这样,起重机车轮与工字钢轨道有一定的间隙,且悬挂式起重机的车轮踏面为锥形面,在起重机运行过程中受多种因素的影响可使起重机在纵向运行时紧贴某一侧。此时也会造成另一侧主动轮的悬空。在这种情况下,前述的调整措施不是很有效,除非该起重机被动轮一直处于悬空状态,跨度方向的位移不影响主动轮与轨道踏面的接触情况,显然这与起重机自身运行的要求是不相符的。

  为此,我们将悬挂式起重机的大车驱动装置由一侧主动一侧被动改为同样由一台电动机驱动每侧有一只主动轮一只带齿被动轮的形式(见)这种改进能使前面述的一系列扭摆问题迎刃而解且所增费用不大,是切实可行的方法。

  以上对于悬挂起重机运行扭摆问题的处理方法对在用悬挂起重机的单位和将要使用的单位都是切实可行的。事实证明,这几种方法简单易行,经济可靠。同时,安装方便并节省开支,是较理想的改进悬挂式起重机扭摆的方法。

  (上接第52页)速度可达11M/S,功率的增加为设备提供更大的动力,从而提高产量、质量,使品种扩大。现在能够生产1. 5mm厚的产品,又赢得了许多用户。

  性能品质提高,速度稳定,不存在失步,动态响应加快,速度环由原来的350ms提高到90ms.结构简单的交流机,使运行的可靠性和稳定性大大提高。

  6结束语攀钢热乳板厂对精乳主传动控制系统进行成功改造后,自今运行性能稳定可靠,克服了原系统的缺陷,降低了系统的故障率和维护费用,使产品的质量得到了显著地提高,扩大了产品的品种,提高了市场的竞争能力。

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