全数字大功率交流变频调速装置在线材精轧机组上的应用0天水

全数字大功率交流变频调速装置在线材精轧机组上的应用

全数字大功率交流变频调速装置在线材精轧机组上的应用 2011年12月09日 来源：

在具有90年代国际先进技术装备水平的国家"八五"重点技改建设项目大连钢铁集团有限责任公司30万t高精度合金钢棒线材连轧生产线的10机架线材无扭精轧机组的主传动系统中，我们应用了全数字大功率交流变频调速技术，采用SIEMENS公司的SIMOVERT S电流源交－直－交变频器型全数字大功率交流变频调速装置(LCI)控制同步电动机，测速反馈采用脉冲发生器，构成全数字大功率交流变频调速传动控制系统，即所谓的无换向器电动机系统，以满足生产工艺对线材精轧机组主传动系统转速高及调频范围宽的要求。1　SIMOVERT S的配置及功能　　SIMOVERT S电流源交－直－交变频器型全数字大功率交流变频调速装置是一种具有90年代国际先进技术水平的组合式全数字大功率交流变频调速装置，主要用于控制大功率、高转速的同步电动机。整套装置主要由功率单元、控制单元及励磁单元3部分组成，其软／硬件配置及控制框图如图1所示。

UTR/USV/UUK/ULS/ERD/USM/TUE－监视功能包；EAL－逻辑控制功能包；AST－顺序控制功能包；BED－操作员控制功能包；KLT－通信控制功能包；NRG－速度闭环控制功能包；MN1/2－电流闭环控制功能包；SMS－矢量控制功能包；TS12－矢量控制板；OP1－操作面板；ERW－励磁给定功能包；MER－励磁电流闭环控制功能包；1－逆变器侧电压互感器；2－逆变器侧电流互感器；3－整流器侧电流互感器；4－励磁单元；5－光电转换器件；6－触发单元；x－电机参数；CJ－触发角计算；A－监控信息引至DIA过程诊断功能包；VM－电压模型及实际值检测1.1功率单元　　在线材精轧机组应用的SIMOVERT S中，其功率单元由两套完全电气隔离的6脉波电流源交－直－交变频器组成，从而构成12脉波电流源交－直－交变频器。每套6脉波变频器主要由整流器、直流耦合电路及逆变器3部分组成，其中整流器、逆变器均采用SITOR晶闸管模块组成三相全控桥式整流电路；直流耦合电路中的平波电抗器采用环氧树脂浇注型铁芯电抗器。　　由于SIMOVERT S的调频范围较宽，因此，逆变器侧的电流互感器及电压互感器均采用霍尔效应变换器。1.2控制单元　　SIMOVERT S的控制单元采用SIMADYN D全数字控制系统，它是一种可以自由组态的多微处理器高速全数字控制系统，也是SIMOVERTS的核心部分，主要用于实现SIMOVERT S功率单元及励磁单元的各种高速开／闭环控制、运算、检测、监视、报警及诊断等功能，其全部功能均由基于图形组态的控制软件来实现，并由各微处理器按功能分类进行实时处理，控制采样时间可以小于1ms。SIMADYN D主要由硬件及软件两部分组成。1.2.1硬件配置　　SIMADYN D的硬件结构采用模块组合方式，其全部功能由控制软件定义。各硬件模块均采用标准化模块，主要有电源板、微处理器板、I／O板、I／O接口板、程序存储器板、通信板、通信缓冲器板、触发器板、诊断板、光电输入板、光电输出板及OP1操作面板等，所有硬件模块均安装在SIMOVERT S控制柜内的标准机架上，而OP1操作面板则安装在SIMOVERT S控制柜的门上。由于应用了专业化及标准化集成技术，大大简化了硬件结构，因此在SIMADYN D内部只需几种不同类型的硬件模块即可实现SIMOVERT S的全部控制及保护功能。　　SIMADYN D的各微处理器板之间以及微处理器板与其他外设控制板之间均通过局部总线及通信总线进行内部高速数据通信；而SIMOVERTS与其他传动控制系统之间及SIMOVERT S与上级自动化控制系统之间则通过I／O板、I／O接口板及通信板等硬件模块实现内／外部高速数据通信。　　从控制单元到功率单元的触发及检测信号采用光电耦合技术，即采用光纤电缆及光电转换器件进行传输。1.2.2软件组态及功能　　SIMADYN D的控制软件通常称作用户程序，其结构也采用模块组合方式。在用户程序中，有多种类型的功能块(FB)，例如像开环控制块、闭环控制块、逻辑控制块、算术块、I／O控制块及通信控制块等，每个功能块分别完成特定的控制任务，它们是用户程序的最小组态单元。将各功能块进行正确的参数化赋值及有机连接，即构成了软件功能包(FP)，而各种软件功能包的有机组合又构成了用户程序。在SIMOVERT S的用户程序中，主要有监视、逻辑控制、操作员控制、通信控制、闭环控制及矢量控制等软件功能包，每个软件功能包均实现一定的系统控制功能。全部用户程序均采用STRUC G图形组态语言进行组态开发。　　各软件功能包按功能类别均衡分配，分别由各微处理器进行实时处理，即所谓的多微处理器、多任务并行处理技术，从而可以实现对SIMOVERT S的高速控制。　　在线材精轧机组应用的SIMOVERT S中，其全部控制及保护功能均由MP-A200用户程序来实现。根据功能类别，可以将整套用户程序分为供电控制、开／闭环控制及励磁控制3组软件功能包。　　(1)供电控制　　在供电控制中，用UTR／USV／UUK／ULS／ERD／USM／TU

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