变频调速技术在二辊轧机压下系统中的应用1

表2日期1999年11月26日1999年11月27日1999年11月28日时间运行频率回水温度℃运行频率回水温度℃运行频率回水温度℃0：003928292835282：004028292839284：004328322835286：004128322831288：0039282928272810：0037283228362812：0038284328462814：0038284228482816：0037284528472818：0045284528482820：0044284428362822：00352841281828参考文献（1）胡崇岳现代交流调速技术机械工业出版社1998（2）刘元扬刘德溥自动检测和过程控制冶金工业出版社1986（3）东芝变频器使用说明书1996年版（4）S7-200型PLC使用说明书2000年版GD3000变频器及其在卷取机张力控制中的应用摘要：本文介绍了CEGELEC公司的GD3000系列变频器的结构与特点，简要分析了一些常用功能，最后介绍了一个应用实例。关键词：变频器力控制卷取机1引言随着微电子和电力电子技术的迅速发展，交流调速技术不断走向成熟，许多新型高性能的变频调速装置在工业生产中得到了广泛应用。矢量控制技术的采用，使交流变频传动的性能可与直流传动相媲美。由于优越的性能价格比，交流传动取代直流传动的趋势已逐步成为现实，并在生产实践中显示出极大的生命力。GD3000系列变频器是法国CEGELEC公司生产的一种高性能电压型矢量控制变频器，其主要电路采用了大功率IGBT器件组成三相逆变桥，控制电路以微处理器为核心，完成矢量变换、电机速度与电流的控制、系统运行状态的监控、以及故障报警与保护等功能。其结构设计紧凑合理，工作稳定可靠，功能丰富灵活，调试简单方便，是一种应用范围较宽的工业变频器，可适应用冶金、建材、造纸等行业传动系统的速度控制、张力控制和位置控制。2GD3000变频器主要性能与特点GD3000是一种为标准的鼠笼电机而设计的磁通矢量速度控制型变频器，其主要性能参数如表1所示：GD3000系列变频器具有如下极为丰富的功能：·通过对参数和控制标志的编程，可以实现对电机的速度控制，力矩控制和位置控制。·通过对外界模拟量和开关量的编程可满足复杂的工艺要求和控制联锁。·设置于面板上的RS232接口，可与输入键盘或打印机连接。·设置于端子上的RS485接口，可方便的与计算机交换数据。·具有对电机的等效模型参数进行在线自动测量功能，在调节是只要输入电机的铭牌参数即可。·具有完善的故障状态监控和保护功能。·丰富的历史数据纪录，便于维修人员查找故障源。控制标志与状态标志的使用是该变频器的一个重要特点。以3.04版本的软件为例，共有从0-79编号的80个在变频器中以位存储的控制标志，每个控制标志均有其特定的控制功能，它们主要用来激活或禁止变频器的功能，每个控制标志可以受一个或多个控制参数的影响，由控制参数来指定该控制参数对应的控制标志。这就使得变频器可以方便的编程，以满足复杂的控制要求。除控制标志外，还有0-63编号的64个在变频器中以位存储的状态标志，在运行中由控制程序自动改变，用于决定开关量的输出和变频器工况的监视。参数化调试方法是变频器的另一个重要特点。它使得变频器的调试摆脱了对工具和仪器的要求，只需根据实际工艺和电器要求在相应的编程参数中输入数据。该变频器为用户提供的参数有600余个，这些参数可分为如下几类：（1）只读型参数。一般用于监视系统的工作状况。如实际速度、电流、电压等值。（2）操作员参数。用于操作人员根据现场情况，改变变频器的工作状态。（3）工程师参数。用于工程技术人员对变频器安全工作范围以及各类技术参数的设置。就参数的功能而言，可分类如下：·基本设置参数。它们是变频器与电机匹配的必要参数。·速度和速度控制参数。·外接模拟量设置参数·外接开关量设置参数·电机和变频器的保护参数·状态监视参数·历史纪录参数·串行通讯口设置参数参数与标志的联合使用，可以方便灵活的改变变频器的功能和工作状态。表1GD3000主要性能参数名称说明额定容量KW1-600逆变路造型式IGBT桥输入电源电压V3φ，380-480输出频率0-2000PWM频率KHZ2.5、5.0、7.5整流电路形式二极管桥直流环节形式电压型3变频器速度控制与力矩控制功能分析在冶金行业中，经常遇到对电机的转速与力矩控制的要求。如轧机的轧制速度控制，卷取机的卷取张力控制等。GD3000变频器可以容易的实现这些功能，并方便的进行功能之间的转换。以下结合3.04版本的软件对此进行简要的分析。图1给出了变频器的给定处理环节的软件框图。变频器的给定可以来自面板给定，RS485等15个不同的源。这些给定源可以通过参数P390-P393来指定。指定的四个源哪一个可以作为系统的给定，还要由控制标志4-7的状态来决定。如P390写入2，指定了采用模拟量2作为给定，该给定只有标志4的状态为“1”时才能有效。参数P122和P123可分别设定变频器的最大正反向速度，而参数P30-P32中的数据决定了电机的加减速频率，P122、P123限定电机的最高正反速度。图2为速度环和力矩环控制软件框图。速度环的品质可由速度控制器的PID参数调整，只需将P137、P138、P139单元分别写入P、I、D的相应参数。当变频器作为速度控制系统运行时，控制标志72、74为0，即电机的转矩给定由PID控制器给定，惯性补偿环节不起作用。电机的电压等效电路参数由P110-P115设定，电机的磁化曲线由P80-P84设定。4GD3000的一个应用实例当变频器工作于力矩控制方式时（如控制卷取张力），使控制标志72、74为1，控制标志20将PID控制器输出断开，这时速度环断开，力矩给定由P396选择给定源，惯性补偿的参数可以选择给定速度或反馈速度进行动态补偿，在反馈环节变频器需要装设一个编码器检测电机的速度，P107和P108单元用以输入编码器的每转脉冲数。现介绍一个GD3000系列变频器在卷纸机上的应用实例。卷纸机是SENDZIMIR轧机上的一套辅助设备。其工艺过程如图3所示。在不锈钢带轧制过程中，为保证带钢表面质量，卷取时需垫入一层纸，而开卷时需将垫入的纸收卷起来，卷纸机为完成此功能设置。该卷纸机的电机铭牌参数如表2给出根据工艺要求，该系统工作于力矩控制方式，并能在换卷时转换为速度控制方式，为实现对纸的恒张力控制，电机力矩应随纸卷直径的增大而增大，纸卷直径的测量和给定力矩的计算由一台计算机完成，并通过模拟量口送给变频器作为力矩给定。在轧制速度变化时，由电机轴上负载惯性所产生的惯性力矩，可在变频器中设置参数予以很好的补偿。限于篇幅，本文不再赘述。表2电机参数参数名称参数值电机额定电流33.7A电机额定电压460V电机基本频率60HZ电机额定转速1760RPM电机空载电流14A5结束语GD3000系列变频器是一种性能优越、功能很强的工业变频器。其调试简单、工作可靠的特点给用户带来了很大的方便。在中小容量、性能要求较高的场合完全可以代替直流传动系统。可以相信，随着技术进步，交流变频传动系统将得到越来越广泛的应用，并在工业生产中发挥越来越重要的作用。