大型交-交變頻器在熱軋板廠主傳動中的應用胥超（攀枝花新鋼釩股份有限公司熱軋板廠四川攀枝花617023）制功能。

　　攀鋼熱軋板廠1993年投產，由于傳動系統的響應、控制性能等滿足不了生產需要，影響了產品質量的提高。為此對其控制系統進行了技術改造，采用交-交變頻同步電動機數字式矢量控制系統。

　　1主傳動控制系統構成六個可控硅柜組成，兩兩變頻器并聯組成一相變頻器，分為主從柜，每個變頻柜是一套三相橋式無環流反并聯連接的單相輸出交-交變頻器，六個單相交-交變頻器柜組成一套輸出Y方式連接的三相交-交變頻器。電機采用直流激磁凸極式轉子交流同步電機，Y形接線。

　　主傳動交-交變頻同步電動機數字式矢量控制系統由六個交-交變頻主柜、一個勵磁柜、一個SIMAKYND控制柜、一個繼開柜、三個吸收柜組成。主回路單線圖如所示。

　　定子主回路由高壓斷路器，整流變壓器，三相交-交變頻器，快開、無負荷隔離開關，交流同步電機等組成。轉子主回路由斷路器，進線電抗器，激磁整流器等組成。整流變壓器采用d/d0、d/y11方式連接，使變壓器二次側繞組相位相差一定的電角度，以減少電網的諧波。電動機的激磁繞組由四臺整流變壓器供電，兩臺為粗軋R2上下輥勵磁供電，兩臺為精軋F1F6勵磁供電（一備一用）。每臺電機轉子激路由單獨的六脈沖整流橋供電。每套變頻器bHshing 2主傳動控制1速度控制速度控制用PI調節器，P、I調節器獨立工作。

　　軋制速度、點動速度由GE9070PLC302通過網絡送到SIMANYND控制器，軋制速度包括過程計算機設定、人工干預量、壓下調節量、活套調節量。點動速度值為比較高速度的10%軋輥定位由SIMANYND本身給定實行閉環控制。內控轉車速度通過操作面板OPI給定，在調試、維護、處理故障時用。所有速度給定都經過相應的斜率限制后再送給PI調節器。速度實際值由同步電機轉子軸上的脈沖發生器測量，計數變換后一路送到矢量控制用于震蕩補償，另一路經濾波器送到速度調節器和矢量控制。使用濾波器目的是濾掉傳動軸、齒輪、聯軸器等彈性扭曲引起的低頻干擾，防止系統震蕩。速度調節器輸出為轉矩給定值，轉矩給定值限幅為100%.定子電流轉矩分量給定限幅值與比較大允許定子電流及勵磁分量電流有關。如電機的定子電流轉矩分量的實際值超過比較大值，I調節器輸入封鎖，防止進一步積分，從而保證輸出不變。在單臺電機點動、軋輥定位、轉動慣量測量和摩擦轉矩測量等情況，封鎖公共I調節器，同時P調節器切換到PI調節器。采用上述控制對應電機轉速值由公共I調節器給出，而工藝要求動態響應和負荷平衡由P調節器實現。

　　主傳動同步電機控制系統采用氣隙磁場定向矢量變換控制，矢量控制過程如所示。矢量控制采用軟件模塊化結構，矢量控制環節由以下部分組成。

　　矢量控制過程框圖測量定子實際電流IS）、實際電壓口3扣3人山38、口3和轉子實際位置并進行校正。

　　按實際電流、電壓計算出實際磁通PUM和磁通位置角WUM及實際電勢EMK按實際計算出總的給定值I1S和I2S及磁通PIM和磁通位置角WIM.電機速度在4~8%時，電壓模型和電流模型同時作用，磁通值及位置角取兩者的加權值。電流模型還計算輸出弱磁系數FSF，用于弱磁控制。電機速度在基速以下，弱磁系1，保持磁通值不變，電機以恒轉矩調速。

　　電機速度在基速以上，弱磁系數FSF變化，PIM隨速度的上升變小，電機以恒功率調速。

　　按速度大小從電壓模型輸出磁通位置角WUM和電流模型輸出磁通位置WIM兩者中選擇精確的一個作轉子位置估算值。當電機速度小于4%時，轉子位置估算值取IMO計算WIM；當速度大于8%時，取UMO計算WUM；當速度在4~8%時，WM取兩者速度加權平均值，使電機速度平滑變化。該模塊還校正數字系統死區時間，計算經過校正的轉子位置角。

　　具有直流量I1S、I2S積分調節器、解藕環節兩項功能。總的輸出作為定子電壓預控給定值BUS. GGR根據相電流實際值ISA、ISB、ISC計算輸出61、！52實際值，當岱1、岱2給定值都小于5%并與實際值偏差小于1%時，封鎖直流I調節器。電壓預控給定值限幅為100%，達到限幅后，允許減少輸出調節。

　　用于校正同步電機磁化狀態。電機磁化初始狀態由電流模型控制。磁通調節器在電機速度大于8%時釋放。磁通調節器PUR里有兩個調節器及輸出，可以相互獨立工作。一個是P調節器輸出，經比較小激磁電流控制環節IEM傳送到IMO，作為定子電流磁化分量的動態補償。另一個調節器是PI調節器，輸出也送到IMO，作為激磁電流給定值ISE的動態和靜態補償。

　　同步電功率因素通過調節定子電流磁化分量I1S來改變。COS環節就是根據期望功率（COS= 1）、電機漏電抗、負載電流IS2以及弱磁系數FSF計算出所需的定子電流磁化分量給定值IS1.COS環節還有比較小定子電流ISmin限制功能，當電機實際定子電流小于3%通過限制磁化分量電流大小避免定子電流斷續。

　　SUGS把矢量控制里計算出的電流矢量IS（從IMO來）、電壓矢量US（從GGR來）及校正過的轉子位置角WO ~存儲到通訊緩沖器里，然后由相電流控制里的相應功能塊讀出，作為相電流控制給定值。

　　DSGS主要用于電流閉環控制、電壓模型、實際值檢測等功能的初始測試。DSGS根據給定電流和頻率計算出旋轉定子電流矢量給定值。DSGS起作用時自動代替SUGS，把有關給定值送到通訊緩沖器里。

　　電流控制分為定子相電流控制和轉子激磁電流控制。相電流控制基本功能為P調節器，每相有一'個電流調節器，通過相電流控制，使交-交變頻器具有電流源特性。使用時這部分內容做成“黑匣子”不須修改程序。在矢量控制里有一個專用功能塊SEND1與相電流控制部分通訊，可以設定各種參數和控制信號。轉子激磁電流控制由電流給定斜坡發生器MCSP、邏輯切換MSOC、電流PI調節器MCPI、觸發脈沖形成MTG6、電流實際值檢測MCAV功能塊等組成。其中IS "E是定子坐標系下的轉子電流給定值，送給轉子電流控制回路時乘上一個轉換系數g（由轉換系數計算功能塊MAES計算）后得到轉子控制回路給定值IR1. 3系統特點1零電流檢測技術交-交變頻器基于可逆整流，對零電流信號的檢測靈敏度要求較高。該系統采用全關斷光電檢測零電流技術根據變頻器中每一個可控硅管壓降狀態進行檢測判斷零電流信號，使無環流切換死區時間小于1. 1ms如所示。

　　全關斷光電零電流檢測原理圖控制系統采用集散控制技術。控制系統配置一塊CSY通訊通用板實現本地通訊功能，掛靠在CS7的SS52、SS4通訊接口板分別完成兩種通訊任務。SS52使用SINCE、L2DP通訊協議，實現控制系統通過現場總線與遠程I/OET200之間的數據傳輸，主要任務是支持控制系統對現場的數據采集及控制信號傳送。SSE使用DUST1通訊協議，實現控制系統與調試用PC機的數據通信，主要任務是主持ServiceIBS服務軟件的在線訪問，協助現場調試。

　　另外一個通訊任務由PI20G來實現，有專門和本地操作監視設備0P2的通訊接口，使其能同時完成勵磁電流調節及與OP2的數據傳輸，以主持系統運行時在線監視及故障診斷。

　　3運行監視技術系統運行監視技術采用SIEMENS公司的COROS畫面軟件，實現參數監控、信息報警、數據、信息存儲等功能。通過PROFIBUSFMS網可以同時監視多個控制系統，對控制系統進行統一的信息管理和故障集中顯示。系統中專門設計了一條總線來完成信息管理和故障信息傳送，每個控制系統配置一塊通訊板CS7+SS5掛靠在SINCEL2FMS總線上，同時配有工業PC機實現對整個系統運行狀態及故障收集、顯示、診斷、保存。

　　5應用效果該系統屬改造項目，實踐表明：系統功能穩定可靠，大大減少了設備維護量，實現了網絡化；友善的人機界面使操作人員簡便、容易、明確地操作和監視；調試和故障診斷方便、快速，故障診斷功能使操作員能及時發現產生的故障并確定其位置，縮短了排除故障的時間；系統動、靜態性能好，滿足了軋制生產需要。