摘 要：隨著科技的迅速發(fā)展，交流傳動(dòng)技術(shù)已發(fā)展得十分成熟。在許多應(yīng)用領(lǐng)域，用交流傳動(dòng)代替直流傳動(dòng)已成為不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。西門子交流傳動(dòng)控制方式被大多采用。根據(jù)控制工藝要求、驅(qū)動(dòng)電機(jī)要求、本工程交流輔助傳動(dòng)系統(tǒng)采用西門子交流傳動(dòng)公共直流母線供電方式，即經(jīng)濟(jì)，又節(jié)約能源。
關(guān)鍵詞：供電方式；交流傳動(dòng)；變頻器；能源
前言：隨著科技的迅速發(fā)展，交流傳動(dòng)技術(shù)已發(fā)展得十分成熟。由于交流電動(dòng)機(jī)具有單機(jī)容量大、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、效率高、維護(hù)工作量少等特點(diǎn)，交流傳動(dòng)系統(tǒng)的性能目前已達(dá)到并在許多方面超過(guò)了直流傳動(dòng)系統(tǒng)的性能，并已廣泛應(yīng)用于各類需要調(diào)速的生產(chǎn)機(jī)械，在許多應(yīng)用領(lǐng)域，用交流傳動(dòng)代替直流傳動(dòng)已成為不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。本章介紹了西門子交流傳動(dòng)在熱軋ACC傳動(dòng)中的應(yīng)用。
1．西門子交流傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)介
標(biāo)準(zhǔn)SIMOVERT Master Drives系統(tǒng)是電壓源變頻器，帶直流母線和全數(shù)字控制，用于交流鼠籠異步機(jī)和小容量的同步電機(jī)。變頻器將三相固定頻率和電壓的輸入電源轉(zhuǎn)換為三相交流可變頻率和電壓的輸出電源。其中，逆變器和電動(dòng)機(jī)一對(duì)一供電的傳動(dòng)系統(tǒng)采用矢量控制方式，多電機(jī)共用逆變器的傳動(dòng)系統(tǒng)采用V/F調(diào)頻調(diào)壓控制方式。變頻裝置通過(guò)PROFIBUS DP現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議與PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，變頻器側(cè)采用西門子CBP2通訊板。
1.1 公用直流母排供電系統(tǒng)
在整條自動(dòng)化生產(chǎn)線上，多臺(tái)交流電動(dòng)機(jī)分別采用變頻器的驅(qū)動(dòng)方式是很不經(jīng)濟(jì)的，而且主電路結(jié)構(gòu)龐大，故障率較高，將影響系統(tǒng)運(yùn)行。對(duì)于有些制動(dòng)頻繁的、動(dòng)態(tài)性能要求較高的生產(chǎn)機(jī)械，制動(dòng)能量要不斷回饋到電網(wǎng)，或者消耗在電阻上，其消耗的能量也是客觀的。況且有些現(xiàn)場(chǎng)也不允許有如此多的控制柜。目前，對(duì)同一條生產(chǎn)線上的多電機(jī)傳動(dòng)一般采用公用直流母線的供電方式。
西門子公司本次提供的SIMOVERT MASTER DRIVER 6SE70系列變頻器就具有這種供電單元，如下圖1所示：
它是采用一套大功率整流器供電單元，各負(fù)載電動(dòng)機(jī)分別通過(guò)逆變單元掛在公用直流母線上。采用公用直流母線供電的優(yōu)點(diǎn)是： 1 避免每臺(tái)電動(dòng)機(jī)的變頻器均有整流單元，將整流單元公用，以節(jié)省投資； 2 多電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)中每臺(tái)單機(jī)的再生能量能夠相互利用； 3 當(dāng)發(fā)電功率大于電動(dòng)功率時(shí)，制動(dòng)引起的再生能量可以用公用的回饋單元將電能回饋電網(wǎng)。
2 整流器系統(tǒng)“SIMOVERT”傳動(dòng)控制系統(tǒng)
2.1SIMOVERT傳動(dòng)控制的總體特性
SIMOVERT傳動(dòng)控制整流器應(yīng)用于從標(biāo)準(zhǔn)線電壓200到690V±15%以及 50/60 Hz±6%的電源。
SIMOVERT傳動(dòng)控制系統(tǒng)用于多馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，可運(yùn)行于非常高的速度精度，公共的直流母線有如下優(yōu)點(diǎn)： 節(jié)約能源；為了保證高的效率(η≈1), SIMOVERT 傳動(dòng)控制裝備了低損耗的IGBT；標(biāo)準(zhǔn)的PROFIBUS (L2)接口連到上級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)用于集中控制、監(jiān)視和起動(dòng)；自優(yōu)化傳動(dòng)控制：通過(guò)測(cè)量和測(cè)試電路；開(kāi)始及參數(shù)設(shè)定：運(yùn)行起始點(diǎn)和傳動(dòng)數(shù)據(jù)可以通過(guò)操作盤及參數(shù)設(shè)定單元進(jìn)行設(shè)定；帶可調(diào)起始點(diǎn)值、上升時(shí)間、下降時(shí)間電流限值、V/F特征等的的四個(gè)可選擇數(shù)據(jù)設(shè)定；為了易于起動(dòng)、調(diào)試和維護(hù)，SIMOVERT整流器系統(tǒng)可以通過(guò)基于操作站的PC機(jī)進(jìn)行控制、觀察及參數(shù)設(shè)定，該操作連接到中央電路板； SIMOVIS, 基于個(gè)人電腦的調(diào)試和監(jiān)視系統(tǒng)； SIMOVIS程序允許人員控制操作，SIMOVERT傳動(dòng)控制系統(tǒng)單元和電路板的監(jiān)視； SIMOVIS-PC 和逆變器系統(tǒng)之間的通訊是通過(guò)用RS485接口經(jīng)過(guò)到所有整流器的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)通訊總線完成的。
SIMOVIS的功能:
對(duì)SIMOVERT 傳動(dòng)控制系統(tǒng)利用菜單系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試和維護(hù)；對(duì)電路板進(jìn)行起動(dòng)以及參數(shù)設(shè)定；自動(dòng)馬達(dá)辨認(rèn)以及控制參數(shù)設(shè)定；上傳?下載參數(shù)記錄；按規(guī)定的起始點(diǎn)和控制命令的單元的運(yùn)行；故障以及報(bào)警的設(shè)定。
2.2 整流器特性
提供電壓為380…460V，500…575V,660…690V,± 15 %, 50/60 Hz ± 6 %；額定輸出范圍從2.2 kW 到 2300 kW；通過(guò)平行連接進(jìn)行功率擴(kuò)展；四象限操作，可以在旋轉(zhuǎn)的兩個(gè)方向驅(qū)動(dòng)與停止。功率因素≈1, 比如, 整流器輸出幾乎是活動(dòng)功率；為防止短路，晶體管整流器用切斷和熔絲保護(hù)；自動(dòng)和手動(dòng)接地故障和可控硅測(cè)試。
2.3 負(fù)載側(cè)逆變器特性
功率范圍從2.2 到 1500 kW； 通過(guò)平行連接進(jìn)行功率擴(kuò)展；低功率損失IGBT，良好的SIN波形輸出； “脈沖寬度調(diào)節(jié)” (PWM) 保證高的傳動(dòng)效率；基于數(shù)字開(kāi)環(huán)和閉環(huán)控制的微處理器；勵(lì)磁導(dǎo)向矢量控制，為了達(dá)到高的速度和力矩精度采用帶脈沖發(fā)生器反饋和不帶脈沖發(fā)生器反饋兩種形式；帶有1/1000HZ分辨率及滑動(dòng)補(bǔ)償?shù)?v/f開(kāi)環(huán)控制；輸出頻率從0到200 Hz。
3．熱軋ACC交流輔助傳動(dòng)控制
熱軋交流輔助傳動(dòng)系統(tǒng)采用兩臺(tái)整流回饋單元并聯(lián)方式，配置有進(jìn)線電抗器、自耦變壓器，采用公共直流母線供電方式，大大降低了工程投資成本，可以使多電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)中每臺(tái)單機(jī)的再生能量能夠相互利用，同時(shí)將能耗制動(dòng)過(guò)程中的能量通過(guò)整流回饋單元回饋到電網(wǎng)中，節(jié)約能源。
根據(jù)熱軋中ACC冷卻控制工藝要求，所有控制電機(jī)動(dòng)態(tài)相應(yīng)要求高，因此矢量控制是交流感應(yīng)馬達(dá)達(dá)到要求性能的最優(yōu)化方法。西門子傳動(dòng)控制系統(tǒng)可以利用標(biāo)準(zhǔn)的PROFIBUS (L2)接口連到上級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)用于集中控制、監(jiān)視和起動(dòng)；通過(guò)與西門子PLC接受和發(fā)送控制字、狀態(tài)字進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，可將數(shù)據(jù)作為動(dòng)態(tài)參數(shù)顯示在Wincc畫面，使操作員直觀的監(jiān)視實(shí)時(shí)電機(jī)數(shù)據(jù)、同時(shí)通過(guò)Wincc畫面報(bào)警反映現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題，便于維護(hù)人員查找問(wèn)題，降低處理故障時(shí)間。
結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)跟蹤研究空載測(cè)試、帶負(fù)荷測(cè)試、記錄數(shù)據(jù)、更改參數(shù)，利用西門子傳動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)電機(jī)優(yōu)化，滿足了熱軋ACC工藝控制的現(xiàn)場(chǎng)要求。該系統(tǒng)的應(yīng)用方便設(shè)備維護(hù)、降低故障處理時(shí)間、節(jié)約投資成本和能源，西門子交流傳動(dòng)控制將在以后的工程應(yīng)用更為廣泛。
