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攀钢1450热连轧交交变频矢量控制系统-【新闻】吸嘴

发布时间:2021-04-20 12:26:58 阅读: 来源:原液厂家

攀钢1450热连轧交交变频矢量控制系统

一、引言

攀钢热轧板厂主传动原采用机组供电,可控硅励磁。98年年修改造,主传动励磁改用美国AVTRON公司生产的数字传动励磁系统,其系统的稳定性和动态响应等方面的指标较以前有了大幅度的提高,但是受系统和电机的限制,能耗高、控制性能差、设备故障率高、电机出力等问题并没有得到改善,直接影响产品质量和品种的扩大,难以适应市场的需求。99年,冶金自动化研究院与攀钢合作,将攀钢l452热连轧主传动R2、F2~F6由直流传动系统改为交交变频同步电动机矢量控制系统。

二、控制系统简介

热连轧交交变频全数字矢量控制主传动调速系统由高压供电设备、整流变压器、交交变频整流柜、同步电动机等组成。其它配套设备还包括励磁变压器、同步变压器、HSCB、MCB、保护设备等,由它们共同组成一个完整的系统。

该系统整流变压器采用不同形式的连接方式,即d/d2和d/y22,这使变压器二次侧绕组相位相差一定的电角度,这样做可以减少电网的谐波。电动机的激磁绕组由四台整流变压器供电,有两台分别为粗轧R2的上下辊的励磁供电;两台给精轧F2—F6的励磁供电,两台整流变压器互为备用,正常情况下一台运行,每台电机转子激磁回路由单独的六脉冲整流桥供电。每套变频器由六个可控硅柜组成,两两变频器并联组成一相变频器,分为主、从柜,每个变频柜是一套三相桥式无环流反并联连接的单相输出的交-交变频器,由六个单相交-交变频器柜组成一套输出Y连接方式的三相交-交变频器。电动机采用东电和哈尔滨直流激磁凸极式转子交流同步电机。R2机架上/下辊传动各有一台电机传动,功率均为5222KW,精轧每个机架各有一台电机传动,F2~F4功率为5222KW, F5~F6功率为4222KW,所有电机均采用Y形接线方式。

该系统控制柜主要有交交变频柜、励磁柜、继开柜、吸收柜、SIMADYN D控制柜,各控制柜的主要功能简介如下:

·交交变频柜:完成电机定子侧功率的变换和电量的检测;

·励磁柜:完成同步电机励磁功率的变换、电量的检测及励磁过压的吸收;

·继开柜:负责向控制系统提供各种电源和输入输出继电器隔离;

·吸收柜:完成交交变频器的输入/输出线路的过压吸收;

·SIMADYN D控制柜:由框架、电源、处理器板、接口板等组成。每套传动由一台SIMADYN D控制,其主要控制功能有速度控制、矢量控制、相电流控制、激磁控制、工艺控制、触发控制、操作保护、故障诊断和显示报警等。

三、矢量控制基本原理

在同步电动机中,同样也是两个磁场相互作用产生电磁转矩,与直流电动机不同的是交流电动机定子磁势Fs、转子磁势Fr 及二者合成磁势产生的气隙磁势FC均是以同步角速度ωS在空间旋转的矢量,三者的空间矢量关系如图2所示。

由图可知, Fr、Fs 与的夹角不等与92°, 并且Fr 、Fs在控制过程中会引起二者的相互影响,容易造成系统振荡或使动态过程加长。矢量控制的目的是为了改善转矩控制性能,改善其上述缺点。它的基本思想是在普通的同步电动机上设法模拟直流电动机转矩控制规律*:CM为直流电动机转矩系数)在磁场定向坐标上,将电流矢量分解成产生磁通的励磁电流分量iM 和产生转矩电流分量iT,并使两分量互相垂直、彼此独立,然后分别进行调节。转矩的控制是调速的关键,由电机的统一电磁转矩公式:

TD=KM *Fs* Fr*Sinθrs

式中:KM ——比例系数,与电机的结构有关

Fs 、Fr——定、转子磁势幅值

θrs——定、转子磁势的夹角

当同步机三相定子绕组中通入对称电流iA、iB、iC时,则形成基波合成磁势FS,其旋转方向由三相电流的相序决定,旋转角速度等于定子电流的角频率ωS。通过控制定子磁势FS的幅值及在空间的位置,保证气隙磁通Φm恒定,达到调节电机转矩的目的。控制FS幅值的大小,可以通过控制各相电流的瞬时幅值大小来实现,而FS在空间上的相位可以通过控制各相电流的瞬时相位来实现。因此只要能对电机定子电流的瞬时控制就能实现对电机转矩的准确而有效的控制。由于在定子侧的各物理量都是交流量,以同步转速旋转,控制、调节和计算都不方便。因此需借助坐标变换,使各物理量从静止坐标转换到同步旋转坐标系,站在同步旋转坐标系上观察,电机定子的各空间矢量变成了静止矢量,在同步坐标系上的各空间矢量就成了直流量。可以根据转矩公式,找到转矩和被控矢量之间的关系,实时地计算出转矩控制所需的被控矢量的值。由于这些量都是虚构的,物理上是不存在的,因此还需经过坐标反变换使其实际值等于给定值。整个矢量控制过程可用图2所示的方框来表示。

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