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马钢H型钢厂主传动交交变频控制系统
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马钢H型钢厂主传动交交变频控制系统

祝晓东1,赵钢城“,湖浩亮‘
<1.浙江万里学院基础学院,浙江宁波315100;2.马鞍山钢铁公司)
[摘要]介绍马钢H型钢厂轧机主传动的电机设备配置,控制系统SIMADYN-D的硬件模块功能和软件模块功能,以
及整个控制系统的控制结构和基本控制原理。
〔关扭词]H型钢厂;交交变频;主传动;全数字控制系统
0 引言
大型 热 连 轧机主传动要求电气传动系统具有较高动态响应和过载能力。交流变频调速不仅具有与
直流传动同样优越的调速性能,还有单机容量不受限制,体积小、重量轻、转动惯量小、动态响应好、维护
简单化等许多优于直流传动的特点,而且电力消耗比直流降低15%以上。马钢H型钢厂是我国第1个
具有世界先进水平的H型钢轧钢厂,该厂生产线上共有5台主轧机。即BD开坯机、U1粗轧机、Ed轧边
机、U2粗轧机和Uf精轧机。这5台主轧机全部采用SIEMENS公司的SIMADYN-D全数字控制系
统,大功率交一交变频交流调速及矢量控制。主电机选用同步电机,控制系统的全数字化,使得系统具有
控制精确、抗干扰能力强等特点。
1 控制系统的组成
1.1 传动设备
传动 设 备 参数如表1所示

 .2 交一交变频控制系统
直接 变频:包括脉冲触发单元、逻辑无环流切换单元。
速度 调节:包括速度给定单元、速度反馈单元和速度调节器。
转子 励磁电流调节:包括励磁电流反馈、励磁电流调节器和励磁脉冲触发单元。
矢量 变换控制:包括电压模型(UMO)、电流模型(IMO)、三相电压与电流及转子位置实际值检测环节(IWE)、磁通一电压调节(PUR)、直流调节器(GGR)等。
控制 软 件 采用SIEMENS专用编程语言STRUL-Lo
2 控制原理和实现方法
2.1 控制原理
每台 主 轧 机都由一套SIMADYN-D全数字系统控制,每套系统使用了4块处理器模块来进行控
制、处理以及运算。用户程序采用SIEMENS的STRUC- L编写,应用程序采用模块化结构,编辑和调
试都比较方便。

 

图 1中 , NLO(}为逻辑控制单元,处理操作、联锁保护;NREG为速度控制单元,输出定子电流转矩
分量给定值;MTC为小张力控制单元,匹配三台轧机连轧时的张力控制;TVC为矢量控制单元;EXCIT
为转子电流控制单元;MESG为故障信息处理单元;SUC为报警处理单元,综合各种故障信号并进行相
应的处理;MOPRO04为电机保护单元;PT31是1“处理器模板,用于启动逻辑、轧辊定位、速度闭环和位
置闭环控制;PS16是2”处理器模板,用于工艺控制、算术运算和调节电流和电压功能,通常在交一交变频
系统中,用来完成矢量控制部分,尤其适用于变流器实际值的软件处理;PG16是3“处理器模板,在SIMADYN-
D系统中,用于换相类变压器中的电流控制,即Torque-shell(直流、交一交变频和励磁调节),并
产生触发脉冲;PT31是4”处理器模板,用作电机保护和故障监控;EP22在SIMADYN-D系统中,作为
传动的专用摸板,用于电流控制,代替原来的PG16,一块EP22可以取代3块PG160
2.2 矢f控制系统模块的功能
矢量 控 制 部分主要包括以下模块和模型:IWE(实际值读取模块)、UMO(电压模型),IMO(电流模
型)、GGR(直流电流调节模块)、PUR(磁通一电压调节模块)、PRV(速度参考分配模块)、IEM(励磁电流
最小控制模块),coso(功率因数控制模块)、VIBCOM(动态转矩缓冲模块)和OWA(定位角选择模块)。
下 面针 对 实际使用的情况来介绍其中几个模块的功能。
IW E 实际 值读取模块,通过接口模块SE21.2, 将实际三相电压及三相电流读人,经U/f转换为频率
信号,送人处理器PS16,在PS16中经f/D转换,变成数字信号,通过模拟量/数字量混合接口模板,读人
电机转子轴上编码器的值,以获取转子的实际位置。
UM O 电 压模型,主要计算实际磁链值和磁链角。

IM O 电 流模型,主要计算磁链的给定值及磁链位置角给定值,并根据实际速度计算弱磁因子,同时
输出励磁给定电流。
PR V 速 度分配模块,完成速度调节器的输出、未经滤波的速度反馈、速度反馈和速度给定。
IEM 励 磁 电流最小控制模块,仅供同步电机使用,其功能是:保证电机在100%容量带载时突然卸载
引起电枢反应强烈的情况下,励磁电流也不会降为零。
cos 45 功率 因数控制模块,在启动电机后,给系统自动加一个一5%的电流量(即使在没有负载的情况
下),这样既可以保证功率因数coso=1,又能起到对最小电流的控制作用。
VIB C OM 动态转矩缓冲模块,在突然增加负载以及电机在低频振荡时起有效的缓冲作用。
OW A 定 位角选择模块,当电机旋转速度进行高低速转换时,在电压模型到电流模型之间起平滑过
渡的作用。
这个 系 统 还要做以下几项调试工作:优化定子电流,优化励磁预控制电流,调整定子预控制电流,调
整空载磁化特性曲线,优化磁通调节器,优化电流转矩分量,优化速度调节器。
3 结束语
该厂 轧 机 主传动SIMADYN-D全数字交一交变频矢量控制系统自2001年调试结束后,传动系统
动态响应时间控制在90 ms以内,适应电机频繁可逆正反转,可承受2倍超负荷冲击,其传动系统具有高
过载能力以及良好的加、减速性能。其动态速降小于20o,动态恢复时间小于60 ms,静态调速精度达到
0.1%以内,充分满足了H型钢连轧对主传动工艺的要求。系统运行正常,稳定性好,基本杜绝了堆钢和
拉钢现象,给企业带来了可观的经济效益。
仁编 挥 :沈 黎 颖 〕

 



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