轧机主传动交流变频传动技术的发展及应用研究

刘新平

【摘 要】随着社会的不断进步，钢铁需求量也在稳步提升。但是由于钢铁的轧制技术种类繁多，不同种类的技术手段对于电控系统的需求问题上，往往会有不同之处，钢铁企业中轧机的电动传动问题的解决上呈现出了多样化。本文将相关措施进行了科学规划与统计，并对其优劣之处加以比较。此外，还将对我国当代一些运行功率较大的调控系统的使用以及发展情况进行简要分析与评价。

【关键词】轧机主传动；交流变频传动技术；发展

1 轧机使用前需要满足的条件

1.1 应达到规定的工艺标准

在进行轧制钢铁工作之前，应当先对轧机进行相关的专业性检查。确保下一步工作中将要用到的轧钢机的功率、转动速度、转动范围、可控区间等方面顺利进行。观察在检查工作中轧机所达到的最大功率值，这样能够帮助我们快速获取轧机的过载能力。与此同时，还要认真观察，记录机器是否会出现逆向运行的情况，以及机器的转动能力，运行时的平均功率是否正常等等。

1.2 传动装置的数据需求

传送系统是机器的重要组成部分之一。应当通过科学合理的手段，精确控制其运行速度，保证工作精度，减少由于低级错误而导致的不必要的麻烦。

1.3 顺应电网的具体规定

电机和相应的电力电子变换器也应当做到顺应国家电网的具体要求，时刻注意它们在工作进程中对国家电力网络的注入功率是否达到规定标准。

1.4 实现其自动化能力

传动系统以及轧钢机的发展同样也应该跟上时代发现潮流，不断增强其通讯接口的标准性、优质性、对外开放性。此外，还要将系统的信息收集能力、管理能力、传播能力等等考虑在内。

1.5 经济性要求

在判定一个传动系统是否经济实惠时，最为直观的数据就是企业位置所付出的经济压力，除此以外还包括企业在使用该系统时所损失的运行费用等，这些都是其经济性能的判定基础。

2 轧机主传动交流调速技术比较

2.1 交-交变频调速传动系统

这类调速技术实际上就是由直流调速技术不断转变而来的，在他的主要回路上使用的是一种名为相控晶闸管的设备。在通常情况下，在对于6相变频的使用时，经常采用3组反并联的变压器对其进行电力供应。以此类推，在12相变频时往往采用的就是6相变频关联的方式进行电力支持。这种传动系统最为明显的就是在电网工作时的频率以下进行工作。另外交-交变频系统也具有许多的优点：在它的电流供应过程中，它是并不会参与其中的，减少了电力资源的损失。此外，它还具有占地空间小、运行效率高、波形优良、价格低等等主要优点。而且采用这类变频可以有效的解决无环流交-交变频系中经常出现的功率低下、频率不足、波形污染严重等等致命性缺点。当然他也有不足之处，尤其是它们的闸晶管的供电方式是不同的。这种方式除了可以对电源处的无功分量进行有效控制，还能够提高变频系统的输出电压，提升频率等。另外，它还存在传动系统有效率低下，安装复杂，费用高，占有空间大等特点。

2.2 负载换流变频调速系统

由一个直流耦合电抗器、一台整流变压器、一套电源测自然换流闸晶管整流器以及一套电动机侧负载换流晶闸管逆变器组合而成的系统被称为LCL系统。是通过同步电机转子过激磁的容性无功率，进而来实现晶闸管换流。它的输出电流和输出电压分别由电动机测逆变器和电源侧整流器进行控制。LCI系统是属于交-直-交变频系统的一种，便于四象限的运行，能够满足对其对输出频率的具体需求。但由于在电流的输出方面，是呈现出层次性的，而且其电流波较大，低速时，它的力矩脉动同样是较大的。所谓的低速，也就是在它的转动速度小于百分之十时，更加明显。在一般情况下，LCI系统能够控制的速度范围是在一比十。为了降低输出力矩的脉动，大型LCI系统通常采用12相供电方式。在这样的脉动能力和速度控制之下，通常是没有办法达到相关的工艺要求的。

2.3 交-直-交三电平变频传动系统

伴随着科学技术的进步，一些电流较大、电压值较高的电子器件的被研发出来，例如GTO、IGBT等元件。交-直-交的变频系统在它的变频调速方面也在不断的向着大容量的方向发展。这些大电流、高电压的电子器件，在与一些传统的器件相对比时，可以发现在使用了可自关断的半导体原件之后，达到了节约资源、节约费用、结构简单、使用方便、工作效率高等优点。PWM作为现代轧钢机最为主要的传动系统，三电平结构是其最长使用的结构。在PWM的作用之下，可以将调速的控制在一定的范围之内，此外还能够把电流波量控制在百分之四以下。这样以来，能够对实现其工作效率的提高、费用降低、能量的再次利用起到重要作用。

3 我国当代的具体发展情况

在经济飞速发展的现代，大众对高质量生活的需求越来越强烈，现代化建筑规模也越来越大。在这样的形势之下，交-交变频系统的使用依旧十分普遍，因为这种系统不仅成本低，还具有很多特有的优越之处；相反，另外一种系统的价格较高，在最出的购买与使用中需要相关单位承受较大的经济压力。但是它同样也有着自己的优点。比如说，它的性能相对于交-交变频系统来说则更加的优越，并别还能省去无功补偿的使用，这样以来在为企业节约了资金资源之外还节约了大量的企业的占地面积。另外在使用过程中它还比交-交变频系统有更强的节能性。企业是否拥有交-直-交三电平变频系统是判定一个钢铁企业也是否迈向现代化的重要指标之一，还是一个钢铁企业的综合实力的体现。对于轧钢机的控制系统的研究问题上，我们涉及了电机学、电子学、自动化、计算机科学、数学计算等准多学科。在过去的较长一段时间里，我们国家在轧钢机的控制系统等核心技术上，都是需要依赖进口的。因此，在较长一段时间内，外国企业对我国轧钢机控制系统的产业实施了技术以及市场垄断。在关于三电平整流以及逆变主要回路的结构上，对PWM这一重要理论的积极研究以及使用问题上逐渐成为了我们关注的焦点。我国在使用DPS对于变频系统的控制上逐渐走向成熟化。这样以来，不但能够打破国外技术对我国经济以及市场的垄断，还能够为自身的进步以及发展做出奉献。

【参考文献】

[1]李华德，主编.交流调速控制系统[M].电子工业出版社，2003.

[2]刘涛.一种无回馈交流变频主电路的分析[J].电气应用，2010（08）.

[3]吴丽敏，富慧敏.交流变频调速技术在轧机主传动装置中的应用[J].一重技术，2009（02）.

[责任编辑：杨玉洁]