全数字直流传动装置（精选4篇）
全数字直流传动装置 篇1
0 引言
直流电机调速是20世纪50年代的成熟技术。如今, 虽然交流电机调速如雨后春笋般蓬勃发展, 但是仍然不能动摇直流电机调速在国内的重要地位。如山东鲍德翼板有限公司就采用了2套英国CT公司生产的MentorⅡ全数字直流电机调速装置, 它控制2台大、小立轧机, 分别与2组热连轧机组联合使用。该装置具有响应速度快、运行稳定、故障率低等特点, 由20世纪80年代兴起一直沿用至今, 并占有一定的中国市场。随着产能要求的日益提高及轧制要求的需要, 完善的技术是保证生产的前提条件, 稳定运行、故障率低是顺应生产、降低成本的具体表现。因此, 一套成熟的控制装置是轧钢领域的首选。
1 系统概述
MentorⅡ是英国CT公司生产, 具有当代水平的全数字直流电动机调速驱动器最新系列产品, 输出电流范围25～1 850 A。全系列产品具有控制、监测、保护和串行通讯的功能。MentorⅡ分单象限和四象限2种配置, 单象限驱动器仅能实现正向运行, 四象限驱动器是完全可逆的。这2种配置的驱动器均能对电机速度和转矩进行全面控制, 四象限驱动器可对正反向运行进行全面控制。我公司就采用四象限驱动器, 输出电流为350 A和420 A的2套MentorⅡ装置 (即M350R和M420R) , 配置相对较高, 容量相对较大, 但更能顺应轧制的需要, 其运行参数可由面板或通过串行通讯接口进行选择和修改。参数的设定或修改受三级密码系统的保护。还配有作为可选件的智能键盘显示, 可就地或远地安装, 提供多语种的用户界面。
2 性能特点
MentorⅡ配有系列参数, 适应性强, 可满足各种工业生产应用, 并对参数的设定提供了最大限度的保护。电源相序具有丢相自动检测, 驱动器运行与相序无关的特点, 大大提高了轧制的适用性。输出6脉冲触发可控硅, 可配置成12脉冲 (串联) 操作方式。速度给定有编码器数字输入和内部数字给定2种。速度反馈有多种方式, 即电机电枢电压、测速电机、编码器 (脉冲测速器) 和PID速度环算法, 其速度精度由表1所示。
MentorⅡ采用RS785串行通讯接口, 速度和电流双闭环控制。PID速度环调节, 电流反馈精度可达0.1%, 响应频率80 Hz, 全电流范围内响应一致。编码器输入实现位置控制, 在主板上允许测速机电压范围调整, 利用励磁控制单元可进行弱磁控制。并且提供了良好的人机界面, 菜单驱动的参数结构, 通过用户定义的菜单, 可快速访问最常用的参数, 编程软件可实现电流自适应算法, 还具有故障自诊断的特点, 大大增强了该装置的可靠性和实用性。
3 参数设置
MentorⅡ调速原理类似传统模拟调速, 仍然由速度调节器和电流调节器构成双闭环调速, 但全数字式微处理器把MentorⅡ内的功能全部模块化, 功能模块化的思想在20世纪80年代的STD总线工业控制机即实现了, 但那是硬件功能化模块, MentorⅡ更进一步使软件功能模块化。要完成这一任务, 需要设置参数编程调用这些模块, 使其成为一个整体。一个刚出厂的MentorⅡ不按系统要求进行参数设置是无法直接应用的。参数设置包括以下几个方面:
MentorⅡ参数采用与功能相关的多菜单结构, 以便快速和有规律地访问任何参数, 参数还分为可见参数和不可见参数, 任何菜单, 任何可见参数都不需要密码便可选择并读其值。除了需要事先输入密码外, 改变参数的过程是相同的, 一般为一级保密。任何菜单, 任何不可见参数, 只有当输入正确的密码后, 才能被选择和进行读写操作, 属于二级保密, 也可设定三级密码。首先列出16个菜单, 然后简单介绍几个参数的基本数据, 如表2所示。
以上每个菜单都按一定的功能分类, 在出厂设定条件下不改变任何参数, 驱动器为速度和转矩控制方式。最少的基本输入为:速度给定、速度反馈、“驱动器允许”信号、“运行允许”信号和“驱动器运行”信号。逻辑的最终输出是触发角, 触发角决定加在电枢两端的输出电压, 参数值及选择逻辑对触发角参数的最终值起作用。各个菜单和每个参数都有不同的目的和作用, 现以双闭环和励磁控制几个关键的菜单为例作简单介绍。
菜单01为速度给定和限值, 有4个速度给定参数, 每个参数都可以设定-1 000～+1 000之间的任何值 (1 000为全速) 。并在任何时候, 可由键盘、可编程输入以及串行通讯来修改速度设定值。
菜单03为速度反馈选择和速度环, 主要输入斜坡后速度给定及硬速度给定。两者可以相加也可相互替换。所选的速度给定与速度偏值相加, 其结果作为最终速度给定, 最终速度给定与速度反馈的代数和产生速度偏差, 速度偏差通过PID作用形成速度环输出。速度反馈可从3个可能的反馈源 (编码器、测速机或电枢电压) 之一得到, 速度反馈还有另外2个作用———提供速度指示及零速指示。
菜单04、05为电流———选择和限值及电流环, 主要输入是采用速度环输出值与转矩给定相结合, 用于转矩或电流控制方式。这些输入形成电流给定, 根据需要可加电流给定偏值, 所得结果受到来自多方面的限制, 如速度反馈的限制。6个参数决定控制模式、速度控制、电流控制及四象限控制等。电流环的输入为二级转接信号, 它的输出直接控制整个系统的运行。因此, 电流环是通过处理速度、转矩给定及反馈, 产生最终触发信号的最后阶段。
菜单06为励磁控制, MentorⅡ系列主控板带励磁控制软件, 若电机不可控 (固定) 励磁, 则此菜单无效。提供2种可选的最大励磁电流, 低一点的值由一个可编程定时器控制。当驱动器停车时, 励磁自动切换到经济模式 (降低励磁电流) 。计算出的励磁电流给定与励磁电流反馈相运算所得到的电流误差是励磁电流环的输入, 励磁电流环的输出控制励磁触发, 并受触发角控制。励磁电流可以直接利用可编程输入端或应用软件通过参数进行控制。在系统诊断时, 也可直接对触发角进行控制。弱磁方式时的主要输入是来自内部逻辑, 电枢电压及来自外部输入的反电势设定点。励磁电流的给定是反电势电压环的输出, 受可编程的最大及最小励磁电流限制。电压环比较反电势计算值和反电势设定值, 反电势设定值是决定励磁电流给定的因素。用户还可以不用电压环, 直接输入电流给定。可设定2个最大励磁电流参数值, 此方式下, 反电势设定值必须设到最大值, 以便电压环总是提供最大电流参数值, 因而电流给定总是选择最大励磁电源。
4 结语
我公司的2套MentorⅡ直流调速装置投运以来运行良好, 它可通过装置面板直接对参数进行编程调用, 使用更灵活。与交流串级调速装置相比, 具有调速范围宽、可进行无级调速等优点。使轧制速度更匹配, 基本杜绝拉钢堆钢等现象, 更有效地满足轧钢工艺的需要, 提高了产品质量。轧钢生产中, 稳定运行是降低成本、提高效益的捷径, 也是最有效的方法。该直流控制装置技术成熟、可靠。若要在变幻莫测的市场中不被淘汰, 在激烈竞争中求得发展, 必须改造落后的控制设备, 应用成熟、精准的自动化控制技术, 更好地改善生产条件, 以稳定、高效、可靠的产能作为一个企业的坚强的后盾, 才能在激烈的市场竞争中站稳脚跟, 在商业浪潮中立于不败之地。
全数字直流传动装置 篇2
1 西门子6RA70SIMOREGDCMASTER直流调速装置的特点
6RA70 SIMOREG DC MASTER系列直流调速装置内置了电流内环、速度外环的双闭环调节器单元, 是全数字四象限整流器, 可为直流电机提供电枢和励磁电源。6RA70全数字直流调速装置是内置2台CPU的全数字控制系统, 具备自优化和自诊断功能, 从而大减轻调试人员和现场维护人员的工作强度其主要特点如下:
1.1 接口丰富
6RA70除了具备4对数字量输入输出口、2个模拟量输入输出口、编码器接口、电机温感接口外, 还可以通过加装端子扩展模块扩充输入输出口, 另外还可附加通讯模块, 通过PROFIBUS或DEVICENET总线达到其与PLC或上位机的通讯的目的。
1.2 软件功能齐全, 调试编程方便
内部软件具备优化功能, 可通过自学习优化控制参数, 能有效节约调试时间。也可以通过设置密码防止控制参数被修改以保证系统的安全。其调试诊断软件主要有SIMOVIS和DRIVEMONETOR, 均可运行在Windows系统上, 很方便进行就地调试与诊断。所有型号的6RA70均配备一个简易操作面板PMU, 在无调试软件的情况下, PMU同样可以实现调整和设定控制参数以及各测量值显示等功能。
1.3 自诊断及保护功能强大
6RA70自身具备诊断功能, 其故障用FXXXX的形式在操作面板显示, 报警则用AXXXX的形式显示, 一共具有147种F代码故障和128种报警保护功能, 并可通过查看故障诊断存贮器r047中的内容对故障代码做进一步判断, 故障码需要复位消失后, 整流器才能再次运行。主要的故障保护包括:过流、过压、过速、过热、、过载通讯故障、欠磁、测速反馈故障、堵转、硬件损坏等。故障表提示明晰, 有利于维护人员排除故障, 保护动作可靠, 可有效延长直流电机的使用寿命。
1.4 工业网络兼容性强
通过选用合适的通讯模块, 6RA70通讯可适配于多种工业总线协议, 如PROFIBUS-DP CANDEVICENET等, 所以, 6RA70可以轻易地与PLC或上位机间实际数据交换。
1.5 故障率低, 售后服务好
三台6RA70已在卸船机上运行1年多, 期间从未发生过故障, 当维护人员希望得到技术支持时, SIEMENS公司的技术人员总是热情主动, 有问必答。
2 6RA70直流调速器在卸船机应用时的参数设置及优化
6RA70直流调速装置容量选择一般按负载电机额定电流的1.5倍进行选型, 合理选型后, 对其参数进行相应的设置, 经过参数化步骤, 便可激活装置功能。#4卸船机上有4台直流电机, 以起升电机为例, 其额定电流为750A, 励磁额定电流7.4A, 额定功率为250KW, 最大电流限副为1200A, 调速器通过Profiitbus与西门子PLCS7400组网。首先必须进行基本参数的设定, 下面给出起升电机的部分控制参数:
2.1 启动参数设定
1) 调整电枢回路实际供电电压:P078.001=380 V2) 励磁回路供电电压:P078.002=380 V
2.2 输入电机数据
1) 起升电机的电枢额定电流:P100=750 A2) 起升电机的电枢额定电压:P101=400 V3) 起升电机的励磁额定电流:P102=7.4 A
2.3 电流限幅
1) 正转方向电机电流限幅P171=+160 (为电机额定电流的百分比倍数)
2) 反转方向电机电流限幅P172=-—160 (为电机额定电流的百分比倍数)
2.4 斜波发生器主要参数
1) 斜坡函数发生器斜坡上升时间P303=1.8S (即加速时间1.8s) 2) 斜坡函数发生器斜坡下降时间P304=2.2S (即减速时间2.2s) 设置完基本参数后, 须要对调整器进行优化运行。6RA70有几种优化运行方式:
a.电枢和励磁的预控制和电流调节器的优化运行:P051=25 (电机必须无负载)
b.速度调节器的优化运行:P051=26 (电机需要带载) c.励磁减弱的优化运行:P051=27 (电机必须无负载) d.摩擦和转动惯量补偿的优化:P051=28
因起升电机的负载特点, 6RA70在卸船机上应用时只进行了以上不需要带负载的优化。未能优化的参数则进行手工调整。
3 6RA70应用于卸船机时应注意的事项
1) 6RA70放置的控制柜必须具备排气扇。因为调速器内可控硅的发热量很大, 必须采用排气扇散热。
2) 调试过程中应根据各运动机构的振动情况对PID参数、斜波函数发生器的相关参数进行再调整, 否则卸船机运行时可能会出现晃动很严重的情况。
3) 应尽可能地消除电网谐波对直流调速装置的干扰, 否则有可能使电枢回路快速熔断器熔断, 甚至会击穿晶闸管。
4) 通讯电缆也要做好抗干扰措施, 否则也会引起调速器报故障。
4 结语
3台6RA70直流调速器已在#4卸船机应用有1年多时间了, 期间调速器从未出现故障, 与传统的模拟直流调速系统相比, 具有可靠性高、控制性能好, 效率高、便于调试和维修的优点, 通过合理的选型及参数设置便可发挥出其全数字调速的优越性。
摘要：本文介绍了西门子6RA70全数字直流调速装置的组成及特点, 并结合其在卸船机的具体应用上对驱动器的参数设置及优化进行了论述, 最后对6RA70全数字直流调速装置和在卸船机上应用的注意事项进行了阐述。
关键词：卸船机,直流调速装置,优化
参考文献
[1]杨中华.直流调速技术[M].北京:中国劳动社会保障出版社.2006.
全数字直流传动装置 篇3
攀钢1350板坯连铸机于1993年投运,去毛刺机采用直流模拟调速系统。随着时间的推移,备件组织困难,电气设备逐步老化,故障率增加,于是在2010年用西门子6RA70全数字直流调速装置对原系统进行升级改造。
1 去毛刺机工作原理
去毛刺机的机械部分主要包括齿轮座、升降装置、去毛刺辊和锤刀)。其中,齿轮座主要用来支撑和换向去毛刺辊,以保证整机运行的平稳和水平;升降装置主要由I个液压驱动油缸构成,用于将去毛刺辊提升至高位和下降至低位;锤刀)安装于去毛刺辊上,电机带动去毛刺辊上的锤刀快速旋转,除去铸坯头尾部火焰切割后遗留下的毛刺。
铸坯头部到达去毛刺减速位后,切后1组辊道、去毛刺辊道由高速转低速运行,同时,去毛刺机电机带动去毛刺辊正向高速旋转,为去毛刺做好准备。当铸坯头部到达去毛刺位时,在液压油缸的作用下,旋转的去毛刺辊上升至高位并保持3.5s,旋转的锤刀将铸坯头部毛刺打掉;3.5s后,旋转的去毛刺辊自动下降至低位,同时电机停转。当铸坯尾部离开去毛刺减速位时,去毛刺机电机带动去毛刺辊反向高速旋转,重复上述动作,打掉铸坯尾部毛刺。
2 直流调速和控制系统构成
2.1 直流调速系统
直流调速系统如图1所示。去毛刺机电机为直流电机,型号为Z315-1A,额定功率Pe为80kW,额定电压Uae为220V,额定电流Iae为400A,他励,励磁电流If为13.6A,因此,升级改造选用西门子SIMOREG DC Master 6RA70系列全数字直流调速装置6RA7081-6GV62-0,其额定电流为400A。
2.2 控制系统
上位机控制系统如图2所示。去毛刺机去毛刺过程中,电机逻辑运行动作控制信号来自上位机出坯PLC的电气室DP远程I/O口。操作台和运行状态显示装置设置在板坯连铸机切割操作室,信息通过DP网络传输。去毛刺机有手动和自动运行方式,手动仅用于检修与调试,而正常生产时采用自动方式。
3 控制系统功能
3.1 速度闭环反馈环节的处理
去毛刺机直流调速系统采用测速机CSF形成速度反馈,在使用中存在测速机备件订货困难、性能差等问题,造成反馈环节质量差、信号失真、电机运行波动大、机械受到严重冲击,导致门形框架、齿轮座、锤刀频繁损坏,维修成本大幅上升。因此,利用全数字直流调速装置6RA7081-6GV62-0具有的电压反馈功能形成速度反馈,输出的直流电压波动小于2%(测速机反馈的输出直流电压波动大于10%),完全满足调速要求,节约了维修费用,提高了作业率。
3.2 励磁电流的优化控制
原去毛刺机电机的励磁电流If以永久接入方式供电。由于励磁电流If很大,直流电机发热严重,因此必须采用强迫风冷散热,散热风机型号为Y132S1-2 5.5kW。在生产过程中,2块铸坯去毛刺的时间间隔约为15min(对应拉速V为1m/min),而去毛刺机去掉1块铸坯毛刺约1min。这就是说,大约(15-1)/15×100%≈93%时间内给电机施加的励磁电流是无用的;同时不得不额外消耗大量电能强迫风冷散热掉这部分能量。为此,在去毛刺机电机旋转运行期间加入额定励磁电流,在停运后延时一段时间(设计为6s)取消励磁电流。如图2所示,出坯PLC远程I/O口的输出模板输出点Q8.6驱动继电器10J,继电器10J触点的开闭状态决定了全数字直流调速装置6RA7081-6GV62-0#36端子的状态(0或1),从而控制去毛刺机电机励磁电流的接入与取消。具体过程是,当铸坯头部(尾部)到达(离开)去毛刺减速位时去毛刺机电机正转(反转)运行信号Q8.0(8.1)=1,励磁控制信号Q8.6=0,继电器10J断开,全数字直流调速装置6RA7081-6GV62-0的#36端子为0,电机接入额定励磁电流;当正转(反转)运行信号Q8.0 (8.1)=0时,延时6s,Q8.6=1,10J闭合,全数字直流调速装置6RA7081-6GV62-0的#36端子为1,取消励磁电流。
设置全数字直流调速装置6RA7081-6GV62-0的励磁运行控制参数P257=0(停机励磁设定值)、P692=10(选择接入停机励磁的源#36端子)。
在出坯PLC设计去毛刺机电机励磁控制程序,控制停车励磁输出点Q8.6的状态,如图3所示;同时,在软硬件上取消去毛刺机电机的散热风机。需说明的是,控制程序中的时间继电器T25主要起保护作用。当去毛刺机直流调速系统合闸后,Q8.6=0,励磁电流立刻加入,若去毛刺机电机较长时间未投运,则始终满磁加入的励磁电流将导致取消散热风机的去毛刺机电机发热烧坏,因此当时间继电器T25检测到合闸2min后未出现运行信号Q8.0(8.1)=1,则自动置位Q3.6=1,取消励磁电流的接入。
4 节能效益分析
4.1 电机励磁节能
攀钢1350板坯连铸机1年停机检修时间为:
t1检修=20次/年×10小时/次=200小时
去毛刺机仅在检修(故障除外)时停电,则1年通电时间为:
t2运行=365天×24小时/天一t1检修=8 560小时
励磁电流优化控制后1年节约的电能(R为电机励磁绕组电阻)为:
W节能1=Pt=93%I2 Rt2运行=93%×13.62 A2×10.4Ω×8 560h≈15 313kW·h
4.2 取消散热风机节约电能
取消散热风机节约的电能为:
W节能2=Pt=Pt2运行=47 080kW·h
式中,P为散热风机额定功率,5.5kW。
两项综合节能效益Q效益1为:
Q效益1=(W节能1+W节能2)×J×N=6.239 3万元
式中,N=2,1机2流;J=0.5元/(kW·h)。
4.3 备件和质量效益
1年1流减少风机消耗4台,每台0.6万元;更换1次散热风机,去毛刺机停运5h/次,1年平均更换4次,铸坯不能去毛刺造成质量异议损失100元/t。则该部分效益为:
Q效益2=(4台×0.6万元/台+5h/次×4次×60minX1m/min×2t/m×100元/t)×2=52.8万元
改造后1年总经济效益为:
Q总效益=Q效益1+Q效益2≈5.9万元
5 结束语
采用西门子SIMOREG DC Master 6RA70系列全数字直流调速装置进行升级改造,实现了控制的可靠性和经济性。针对负载间断工作情况,完全可借鉴本文介绍的电压反馈和励磁控制方式,实现更加可靠的节能减排运行。
摘要：将西门子6RA70全数字直流调速装置应用在板坯连铸去毛刺机中,通过改进板坯连铸去毛刺机的直流调速和控制系统,使板坯连铸去毛刺机的可靠性、经济性得以提高,达到节能的目的。
关键词：去毛刺机,全数字直流调速装置,励磁电流,时间继电器
参考文献
[1]宋家成.直流调速系统应用与维修[M].北京:中国电力出版社,2008
[2]陈伯时.电力拖动自动控制系统[M].北京:机械工业出版社,2005
[3]史国生.交直流调速系统[M].北京:化学工业出版社,2011
全数字直流传动装置 篇4
大功率冲击性负载使传动装置要承受大的电网电压波动和大电流的冲击,而可逆轧机频繁的正反转要求传动装置有良好的动态响应性能和对电动机的保护能力。广东省韶关钢铁集团有限公司中板厂2×2 500 kW直流电动机传动系统在2004年9月由武汉科大自动化有限责任公司改造成多台西门子数字直流调速装置并联供电的传动系统。最近几年的产能加大导致传动系统过流跳闸较为频繁,影响了生产节奏。根据生产的实际情况和对传动系统负载扰动和电压扰动的分析,我们通过改变传动系统参数的设置较好地解决了传动系统频繁跳闸问题。
1 系统组成及控制
韶钢中板厂轧机上、下主传动装置分别采用6台调速装置组成12脉波整流并联电路,给电动机电枢供电[1],如图1所示。系统采用逻辑无环流的转速、电流双闭环控制,各台调速装置间通过并行和串行通信实现1主6从的控制方式[2]。每个电枢控制器负担电动机1/6的电枢电流,另外有1组励磁控制器单独给励磁供电。主传动三绕组整流变压器联结组别为Dy11和Dd0,二次绕组中星组和角组的电压相位相差30°。
西门子直流调速装置采用含弱磁的闭环串级调速控制,其控制回路主要包括电枢控制回路和励磁控制回路,如图2、图3所示。
Ud—整流电压;Ia—电枢电流;R—变压器内阻;L—主回路电抗;t—时间
西门子调速装置采用严格的逻辑无环流控制,直流电动机从电动运行转换到发电(制动)运行时,先要经本桥逆变使电流为0,并经一定的封锁延时和开放延时才能转为反桥逆变。由于主传动为6台调速装置并联供电,因此在本桥逆变转换为反桥逆变时,必须保证各调速器同时切换。图4为韶钢中板厂星组和角组调速器的切换互锁图,保证了切换的一致性。
2 扰动的分析与克服
含弱磁的西门子直流调速系统的电枢转速、电流双闭环和励磁电势、电流双闭环都采用PI调节器,构成无静差调速系统。由于采用多台装置并联供电的特殊结构,因此传动系统对各种扰动的抑制决定了其能否正常运行。
2.1 扰动分析
2.1.1 负载扰动
中板轧机的一个道次准备低速咬钢时,电动机力矩很小,约为空载转矩。咬钢瞬间,负载转矩TL≥1.5TN(TN为电动机额定转矩),相当于附加一个正的阶跃扰动。此时,电动机转速剧降为0,速度环相当于开环,电流迅速上升达到电流限幅,电动机以最大转矩加速至给定速度。
当这个道次轧制完成时,轧机开始抛钢。抛钢瞬间,负载转矩TL消失,相当于附加一个负的阶跃扰动。此时,电动机转速超调,速度反馈到速度环后减小电流环电流给定,电动机减速至给定速度。
为保证均流效果,并联供电传动装置的电流变化率dIa/dt不宜太大,否则会引起均流故障,导致其中某个调速装置过流,所以主调速装置的速度环比例系数不能过大。但速度环比例系数越小,轧机咬钢时的动态速降和抛钢时的速度超调也就越大,导致传动系统调速性能越软,不能满足工艺技术要求。因此传动系统在保证形成稳定可控的电流下应该尽量设定较大的速度环比例系数,以减小咬钢时的动态速降和抛钢时的速度超调量,获得较好的动态响应。
2.1.2 电压扰动
整流变压器的压降(忽略感性无功)
ΔU=PR/U
式中,P为整流变压器负载功率;U为额定电压。根据上面公式可知,低压大功率传动系统产生的大电流使整流变压器产生较大的电压降ΔU。对传动系统来说,ΔU是电枢电流环回路的扰动。
轧机咬钢时,电动机电动运行在基速以下,由于负载的瞬间增加,传动系统迅速增大电流。在轧钢的头几个道次咬钢时,由于压下量较大,电流甚至可以达到限幅值,因此此时ΔU相对较大;而当轧机轧完每个道次抛钢时,电动机运行在基速以上,电动机进行弱磁恒功率调速,Ia达到额定值,ΔU也较大。
根据Ud=1.35(Ul-ΔU)csoα(式中,Ul为变压器侧空载电压)可知, ΔU的增大将使得传动装置的Ud大大下降。根据E=CeΦn (式中,E为电动机电枢电动势;Ce为电动势常数;Φ为磁通;n为电动机转速)可知,低速咬钢时n较小,E还未达到额定,此时,
undefined
式中,r为电动机内阻。直流传动电路如图5所示,由于咬钢时E较小,因此相对较大的ΔU不会对传动系统产生较大影响。这时传动系统通过自动调节α,增大Ud,进而提高Ia,满足大负载下的转矩需要。
轧机抛钢时,负载转矩突然消失,速度超调,电动机由电动运行转入制动运行,机械能转换为电能反馈至电网。此时正桥触发角迅速调整β(逆变角)进行本桥逆变,使Ia迅速减小至0。当Ia为0后,星组和角组调速器一致性封锁本桥并经过一定延时后切换到反桥开放,即反桥逆变。反桥不断调整β使得E>Ud,从而维持最大电流及限幅电流以实现快速制动,达到上一级自动化给定的速度。
2.2 扰动克服
高速抛钢时负载扰动产生的速度超调量σ可达10%,E的上升可达10%以上;而大功率抛钢时电压扰动产生的实际ΔU可达Ul的15%。在大功率高速抛钢时,由于负载扰动和电压扰动的双重作用,使E突然增加,大于Ud,使Ia迅速增大,引起电动机过流跳闸,导致逆变失败。
通过上述分析,我们知道导致过电流跳闸的原因是速度超调下电枢电动势高于整流电压引起的逆变失败。由于并联供电传动装置的均流问题决定了电枢速度环比例系数不能过大,因此只能考虑降低速度超调时的电枢电动势。虽然降低电动机的弱磁电动势点,可以使电动机基速以上的机械特性变软,使得相同负载转矩下电动机电枢电动势有所降低,但是弱磁电动势的降低也会使电动机容量得不到充分利用。所以适当降低电动机的弱磁电动势可以有效减少速度超调下逆变失败引起的过流跳闸。
3 结束语
通过对并联传动装置负载扰动和电压扰动问题的分析,在保证均流效果而电枢速度环比例系数又不能过大的情况下,提出适当降低弱磁点电动势来防止传动系统跳闸。韶钢中板轧机主电动机的额定电动势为760 V,将弱磁点设定为740 V后很好地解决了扰动跳闸问题,保证了主传动系统的平稳运行。
参考文献
[1]陈昌宇,孙德宝.西门子6RA70全数字直流调速装置的2种扩容方法[J].电气传动,2003,33(3):51-55.CHEN Chang-yu,SUN De-bao.The two ways of powercapacity expansion with Siemens 6RA70 microprocessor-based converters for variable-speed DC drives[J].Elec-trical Drive,2003,33(3):51-55.