大型交-交变频器在热轧板厂主传动中的应用胥超（攀枝花新钢钒股份有限公司热轧板厂四川攀枝花617023）制功能。

　　攀钢热轧板厂1993年投产，由于传动系统的响应、控制性能等满足不了生产需要，影响了产品质量的提高。为此对其控制系统进行了技术改造，采用交-交变频同步电动机数字式矢量控制系统。

　　1主传动控制系统构成六个可控硅柜组成，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交-交变频器，六个单相交-交变频器柜组成一套输出Y方式连接的三相交-交变频器。电机采用直流激磁凸极式转子交流同步电机，Y形接线。

　　主传动交-交变频同步电动机数字式矢量控制系统由六个交-交变频主柜、一个励磁柜、一个SIMAKYND控制柜、一个继开柜、三个吸收柜组成。主回路单线图如所示。

　　定子主回路由高压断路器，整流变压器，三相交-交变频器，快开、无负荷隔离开关，交流同步电机等组成。转子主回路由断路器，进线电抗器，激磁整流器等组成。整流变压器采用d/d0、d/y11方式连接，使变压器二次侧绕组相位相差一定的电角度，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，两台为粗轧R2上下辊励磁供电，两台为精轧F1F6励磁供电（一备一用）。每台电机转子激路由单独的六脉冲整流桥供电。每套变频器bHshing 2主传动控制1速度控制速度控制用PI调节器，P、I调节器独立工作。

　　轧制速度、点动速度由GE9070PLC302通过网络送到SIMANYND控制器，轧制速度包括过程计算机设定、人工干预量、压下调节量、活套调节量。点动速度值为比较高速度的10%轧辊定位由SIMANYND本身给定实行闭环控制。内控转车速度通过操作面板OPI给定，在调试、维护、处理故障时用。所有速度给定都经过相应的斜率限制后再送给PI调节器。速度实际值由同步电机转子轴上的脉冲发生器测量，计数变换后一路送到矢量控制用于震荡补偿，另一路经滤波器送到速度调节器和矢量控制。使用滤波器目的是滤掉传动轴、齿轮、联轴器等弹性扭曲引起的低频干扰，防止系统震荡。速度调节器输出为转矩给定值，转矩给定值限幅为100%.定子电流转矩分量给定限幅值与比较大允许定子电流及励磁分量电流有关。如电机的定子电流转矩分量的实际值超过比较大值，I调节器输入封锁，防止进一步积分，从而保证输出不变。在单台电机点动、轧辊定位、转动惯量测量和摩擦转矩测量等情况，封锁公共I调节器，同时P调节器切换到PI调节器。采用上述控制对应电机转速值由公共I调节器给出，而工艺要求动态响应和负荷平衡由P调节器实现。

　　主传动同步电机控制系统采用气隙磁场定向矢量变换控制，矢量控制过程如所示。矢量控制采用软件模块化结构，矢量控制环节由以下部分组成。

　　矢量控制过程框图测量定子实际电流IS）、实际电压口3扣3人山38、口3和转子实际位置并进行校正。

　　按实际电流、电压计算出实际磁通PUM和磁通位置角WUM及实际电势EMK按实际计算出总的给定值I1S和I2S及磁通PIM和磁通位置角WIM.电机速度在4~8%时，电压模型和电流模型同时作用，磁通值及位置角取两者的加权值。电流模型还计算输出弱磁系数FSF，用于弱磁控制。电机速度在基速以下，弱磁系1，保持磁通值不变，电机以恒转矩调速。

　　电机速度在基速以上，弱磁系数FSF变化，PIM随速度的上升变小，电机以恒功率调速。

　　按速度大小从电压模型输出磁通位置角WUM和电流模型输出磁通位置WIM两者中选择精确的一个作转子位置估算值。当电机速度小于4%时，转子位置估算值取IMO计算WIM；当速度大于8%时，取UMO计算WUM；当速度在4~8%时，WM取两者速度加权平均值，使电机速度平滑变化。该模块还校正数字系统死区时间，计算经过校正的转子位置角。

　　具有直流量I1S、I2S积分调节器、解藕环节两项功能。总的输出作为定子电压预控给定值BUS. GGR根据相电流实际值ISA、ISB、ISC计算输出61、！52实际值，当岱1、岱2给定值都小于5%并与实际值偏差小于1%时，封锁直流I调节器。电压预控给定值限幅为100%，达到限幅后，允许减少输出调节。

　　用于校正同步电机磁化状态。电机磁化初始状态由电流模型控制。磁通调节器在电机速度大于8%时释放。磁通调节器PUR里有两个调节器及输出，可以相互独立工作。一个是P调节器输出，经比较小激磁电流控制环节IEM传送到IMO，作为定子电流磁化分量的动态补偿。另一个调节器是PI调节器，输出也送到IMO，作为激磁电流给定值ISE的动态和静态补偿。

　　同步电功率因素通过调节定子电流磁化分量I1S来改变。COS环节就是根据期望功率（COS= 1）、电机漏电抗、负载电流IS2以及弱磁系数FSF计算出所需的定子电流磁化分量给定值IS1.COS环节还有比较小定子电流ISmin限制功能，当电机实际定子电流小于3%通过限制磁化分量电流大小避免定子电流断续。

　　SUGS把矢量控制里计算出的电流矢量IS（从IMO来）、电压矢量US（从GGR来）及校正过的转子位置角WO ~存储到通讯缓冲器里，然后由相电流控制里的相应功能块读出，作为相电流控制给定值。

　　DSGS主要用于电流闭环控制、电压模型、实际值检测等功能的初始测试。DSGS根据给定电流和频率计算出旋转定子电流矢量给定值。DSGS起作用时自动代替SUGS，把有关给定值送到通讯缓冲器里。

　　电流控制分为定子相电流控制和转子激磁电流控制。相电流控制基本功能为P调节器，每相有一'个电流调节器，通过相电流控制，使交-交变频器具有电流源特性。使用时这部分内容做成“黑匣子”不须修改程序。在矢量控制里有一个专用功能块SEND1与相电流控制部分通讯，可以设定各种参数和控制信号。转子激磁电流控制由电流给定斜坡发生器MCSP、逻辑切换MSOC、电流PI调节器MCPI、触发脉冲形成MTG6、电流实际值检测MCAV功能块等组成。其中IS "E是定子坐标系下的转子电流给定值，送给转子电流控制回路时乘上一个转换系数g（由转换系数计算功能块MAES计算）后得到转子控制回路给定值IR1. 3系统特点1零电流检测技术交-交变频器基于可逆整流，对零电流信号的检测灵敏度要求较高。该系统采用全关断光电检测零电流技术根据变频器中每一个可控硅管压降状态进行检测判断零电流信号，使无环流切换死区时间小于1. 1ms如所示。

　　全关断光电零电流检测原理图控制系统采用集散控制技术。控制系统配置一块CSY通讯通用板实现本地通讯功能，挂靠在CS7的SS52、SS4通讯接口板分别完成两种通讯任务。SS52使用SINCE、L2DP通讯协议，实现控制系统通过现场总线与远程I/OET200之间的数据传输，主要任务是支持控制系统对现场的数据采集及控制信号传送。SSE使用DUST1通讯协议，实现控制系统与调试用PC机的数据通信，主要任务是主持ServiceIBS服务软件的在线访问，协助现场调试。

　　另外一个通讯任务由PI20G来实现，有专门和本地操作监视设备0P2的通讯接口，使其能同时完成励磁电流调节及与OP2的数据传输，以主持系统运行时在线监视及故障诊断。

　　3运行监视技术系统运行监视技术采用SIEMENS公司的COROS画面软件，实现参数监控、信息报警、数据、信息存储等功能。通过PROFIBUSFMS网可以同时监视多个控制系统，对控制系统进行统一的信息管理和故障集中显示。系统中专门设计了一条总线来完成信息管理和故障信息传送，每个控制系统配置一块通讯板CS7+SS5挂靠在SINCEL2FMS总线上，同时配有工业PC机实现对整个系统运行状态及故障收集、显示、诊断、保存。

　　5应用效果该系统属改造项目，实践表明：系统功能稳定可靠，大大减少了设备维护量，实现了网络化；友善的人机界面使操作人员简便、容易、明确地操作和监视；调试和故障诊断方便、快速，故障诊断功能使操作员能及时发现产生的故障并确定其位置，缩短了排除故障的时间；系统动、静态性能好，满足了轧制生产需要。