交－交变频系统在2 100mm热粗轧机主传动的应用

贾景羊，韩延阳，张培泉

(东北轻合金有限公司，哈尔滨150060)

1 交－交变频概述

1.1 主要原理

交－交变频电路是把电网频率的交流电直接变成可调频率的交流电的交流电路。因为没有中间的直流环节，因此属于直接变频电路。交－交变频电路广泛用于大功率交流电动机调速传动系统，实际使用的主要是三相输出交－交变频电路。

它是一套三相桥式无环流反并联的可逆整流装置，但在触发移相控制信号为幅值和频率可变的交流信号时，其相应的整流输出电压也成为幅值和频率可变的交流电压，从而实现变频功能。三相交－交变频器是由输出电压彼此相差120°的三套单相输出交－交变频器组成。

1.2 主要特点

本系统引进西门子公司SIMADYN－D全数字多处理器组成的矢量控制交－交变频数字控制系统。采用大功率晶闸管半导体开关器件，接线方式采用三相无环流可逆式晶闸管变流器，主回路为Y连接的交流偏置式结构。交流偏置技术的应用可以使整流变压器二次电压降低、晶闸管电压安全系数提高、变频器容量降低、电动机内无三次谐波，具有良好的启动能力和动态特性。紧凑型模块化结构设计、最低的维护成本、完整的标准传动软件和功能强大的应用软件与良好的人机接口。

2 交－交变频在2100mm热粗轧机上的应用

2.1 主要结构

(1)交－交变频调速传动控制系统通讯，轧辊主传动采用的交－交变频调速控制系统均采用模块化结构，与基础自动化系统通讯采用PROFIBUS－DP现场总线通讯;(2)主回路晶闸管触发脉冲、信号检测、保护及故障连锁;(3)晶闸管触发脉冲;(4)零电流检测;(5)电流、电压检测;(6)晶闸管导通监视;(7)晶闸管过压保护;(8)高压合闸后开门分闸保护;(9)故障保护联锁;(10)晶闸管交－交变频器主回路。

2.2 在主传中可以实现的功能

速度控制;矢量控制;交－交变频电流控制;上下辊电动机负荷平衡控制;逻辑控制;保护控制;故障诊断;主轴定位。

3 硬件结构及其主要数据

3.1 电气控制柜的分布

主机控制由+A51、+A52、+A58、+A59(上辊控制柜)和+A41、+A42、+A48、+A49(下辊控制柜)及一台研华工控机组成。(以上辊控制为例，下辊控制同上辊)

上辊控制:+A51为辅助电源控制柜，主要由进线电源、UPS电源、直流24v电源、辅助控制电源、辅助继电器、上辊连接控制PLC(315－2DP)、接地测试仪、隔离变压器、输入输出端子及本地操作按钮组成。

+A52为数字控制柜，主要由UPS供电电源、SIMDYN－D电源，风扇电源、同步电源(来自7PS)、插座照明电源、IBA电源、编码器电源、输入输出模块电源、SIMDYN－D机架、6DD辅助机架、MP277、显示仪表和测试模块等组成。

+A58为电机变频器输出到电机定子之间切断电源，供检修时隔离定子高压之用。

+A59为机旁数据I/O控制箱，ET200通过DP通信与主机联系如表1。

表1

3.2 主电机及其整流变压器参数

表2

4 SIMADYN D控制系统

4.1 硬件结构

SIMADYN D系统硬件设备主要由主机箱和辅助机箱以及接口端子板等组成，如图1。

图1 硬件组构组成

SIMADYN D主机箱主要由通用微处理器单元、专用微处理器单元及各种辅助单元、接口单元、通讯单元及电源等组成。

4.2 软件介绍

系统采用STRUC G图形化可编辑软件包，该软件为UNIX的图形编辑软件、表格形式的编辑软件STRUC L以及在线测试软件IBA服务软件等，由用户按照系统要求把面向功能框图的功能块组接编辑形成工程软件。系统软件在处理器模板上运行，它包括操作系统、功能块、监视程序、数据传送和故障诊断等程序。系统实现的功能为:速度控制;电枢电流控制;矢量控制;磁场控制;顺序控制功能;扁头定位功能;负荷平衡控制;本地操作及信息的显示功能;故障情况下传动系统的急停和快停;电枢控制的逻辑无环流切换;参变量的切换。SIMADYN D控制系统实现交－交变频同步电机矢量变换运算。通过现场总线实现与远程I/O站的数据交换，SIMADYN D设备与上位机的数据传输以及与用于实现故障诊断、运行监控画面之间的信息传递由通讯网络完成。

5 结语

本文通过对热轧机的了解以及日常维护工作，对交－交变频粗轧主传动有深刻的了解，对交－交变频和交直交变频各自特点有了更深一步的认识，交－交变频系统在低频率大转矩输入的领域有着很大的优势，同时也有很多更深层次的技术特点等待我们学习与应用。

［1］王兆安，黄俊.电力电子技术［M］.北京:机械工业出版社，2000.

［2］马小亮.大功率交交变频交流调速及矢量控制技术.北京:机械工业出版社，1996.

［3］陈伯时，陈敏逊.交流调速系统［M］.北京:机械工业出版社，2001年123－125.