INVT-CHV在可逆冷轧机上的应用
2009/8/24 17:30:38
关键词 矢量变频 收放卷 恒张力 冷轧机
一、 引言
冷轧机是在“再结晶”温度（包括常温）下将一定厚度的钢板轧成目标厚度的设备。传统的冷轧机都是用力矩电机和直流电机来控制的。众所周知，由于结构上的原因，直流电动机存在以下缺点：（1）需要定期更换电刷和换向器，维护保养困难，寿命较短；（2）结构复杂，难以制造出大容量、高转速和高电压的直流电动机。随着电力电子技术、控制技术的发展，高性能矢量变频器的出现，变频器在冷轧机上的应用日益广泛。下面以揭阳某轧钢厂为例，阐述INVT—CHV100在可逆冷轧机上的应用。
二、可逆冷轧机的工艺流程
可逆冷轧机主要由以下几个部分构成：主驱动电机、放卷电机、收卷电机构成。轧机的工作过程为：主驱动电机牵引带钢从棍缝中穿过，通过下压电机或液压系统对棍系产生压力，从而使带钢产生形变，使出口的带钢变薄，左右收放卷电机产生足够的延伸应力（张力）以绷紧钢带。系统启动后，收放卷电机以设定的张力在主驱动电机的带动下运动，为了不使钢带“松弛”或“拉断”，必须确保系统中每一点钢带的线速度（秒流量）都相等，即张力恒定。钢带每次放完收满以后，通过外部开关实现收、放卷切换。即：放卷切换成收卷，收卷切换成放卷，如此循环直至钢带轧成目标厚度。
一、控制原理
揭阳某轧钢厂主驱动电机285Kw(配CHV100-315G型变频器)，放卷电机155Kw（配CHV100-160G型变频器+PG卡+编码器+张力卡），收卷电机155Kw（配CHV100-160G型变频器+PG卡+编码器+张力卡）。主驱动变频器采用开环矢量控制，通过外接电位器来调速。收/放卷变频器采用闭环矢量控制，工作于无张力反馈转矩控制模式，采用线速度法测量卷径，线速度源采集于主驱动变频器的模拟量输出。无张力反馈转矩控制的原理就是通过控制变频器的输出转矩来控制张力的恒定。在张力（通过电位器设定）和卷筒的卷径（由卷径计算模块获得）确定的情况下，变频器匹配的转矩指令如下：
收放卷过程分析：
（1）放卷过程：电机的转矩方向和转速方向相反，电机工作于电动发电状态。
（2）收卷过程：电机的转矩方向和转速方向相同，电机工作于电动发电状态。
放卷电机被收卷电机拖动处于发电状态，工作过程中很容易跳“过压”故障，而收放卷电机的功率恰好完全相等，这样共直流母线就成了一种理想的解决方案。系统电气控制图如下：
一、调试要点及变频器参数设置
1、调试要点
（1）三台变频器均工作于矢量控制模式，必须输入正确的电机名牌参数进行自学习。
（2）确保编码器安装与电机同轴，编码器应采用屏蔽线，屏蔽线在电机侧单端接地。PG卡的接线形式应与编码器的输出方式对应。
（3）为了防止系统在加减速过程中“过绷”和“松带”，需要设置合适的转动惯量补偿系数。
（4）三台变频器的启动/停止、正转/反转都是联动的。点动信号是彼此独立的，以方便上、下料。
（5）系统启动以后，首先调节收卷和放卷张力给定电位器，设定合适的张力绷紧钢带（零速建张），然后调节主机频率给定电位器，使主机速度上升。收放卷电机会自动跟随主驱动电机一起升速。停机时：应首先把主机速度降到较低的速度，然后再停止，以减少惯性对系统的冲击。
2、变频器参数设置
（1）主驱动变频器
P0.01 1 端子指令通道
P0.03 1 模拟量AI1给定频率
P0.11 30 加速时间0
P0.12 13 减速时间0
P2.01 50 电机额定频率
P2.02 980 电机额定转速
P2.03 380 电机额定电压
P2.04 558 电机额定电流
P2.05 280 电机额定功率
P2.06 0.06 电机定子电阻
P2.07 0.07 电机转子电阻
P2.08 9.0 电机定、转子电感
P2.09 8.7 电机定、转子互感
P2.10 169 电机空载电流、
P5.00 2 HDI1为开关量输入
P5.02 1 正转运行
P5.03 2 故障复位
P5.04 4 正转点动
P5.05 5 反转点动
P5.06 7 故障复位
P5.07 6 自由停车
P6.07 0 AO1输出选择
（2）放卷变频器
P0.00 1 有PG矢量控制
P0.01 1 端子指令通道
P0.11 30 加速时间0
P0.12 13 减速时间0
P1.09 2 停机制动频率
P1.10 0.1 停机制动等待时间
P1.11 30% 停机直流制动电流
P1.12 3600 停机直流制动时间
P2.01 50 电机额定频率
P2.02 975 电机额定转速
P2.03 380 电机额定电压
P2.04 296 电机额定电流
P2.05 155 电机额定功率
P2.06 0.08 电机定子电阻
P2.07 0.09 电机转子电阻
P2.08 11.1 电机定、转子电感
P2.09 10.9 电机定、转子互感
P2.10 58.76 电机空载电流、
P3.10 1024 PG参数
P3.11 1 PG方向选择
P5.02 1 正转运行
P5.03 2 故障复位
P5.04 36 收放卷切换
P5.05 4 正转点动
P5.06 5 反转点动
P5.09 7 故障复位
P5.10 32 卷径复位
P5.11 6 自由停车
PF.00 1 无张力反馈转矩控制
PF.01 1 放卷模式
PF.04 20000 最大张力
PF.05 3 AI3设定张力
PF.10 5 张力锥度系数
PF.11 23.34 机械传动比
PF.12 1.36 最大卷曲直径
PF.14 0.41 原始卷曲直径0
PF.18 0 线速度法测量卷径
PF.19 0.5 卷径滤波时间
PF.22 48 最大线速度
PF.23 1 AI1线速度输入
PF.33 5% 转动惯量补偿系数
PF.34 7800 材料密度
PF.35 0.34 材料宽度
（3）收卷变频器
P0.00 1 有PG矢量控制
P0.01 1 端子指令通道
P0.11 30 加速时间0
P0.12 13 减速时间0
P1.09 2 停机制动频率
P1.10 0.1 停机制动等待时间
P1.11 30% 停机直流制动电流
P1.12 3600 停机直流制动时间
P2.01 50 电机额定频率
P2.02 970 电机额定转速
P2.03 380 电机额定电压
P2.04 294 电机额定电流
P2.05 155 电机额定功率
P2.06 0.09 电机定子电阻
P2.07 0.10 电机转子电阻
P2.08 12.3 电机定、转子电感
P2.09 11.9 电机定、转子互感
P2.10 62.03 电机空载电流、
P3.10 1024 PG参数
P3.11 1 PG方向选择
P5.02 1 正转运行
P5.03 2 故障复位
P5.04 36 收放卷切换
P5.05 4 正转点动
P5.06 5 反转点动
P5.09 7 故障复位
P5.10 32 卷径复位
P5.11 6 自由停车
PF.00 0 无张力反馈转矩控制
PF.01 1 放卷模式
PF.04 20000 最大张力
PF.05 3 AI3设定张力
PF.10 5 张力锥度系数
PF.11 23.34 机械传动比
PF.12 1.36 最大卷曲直径
PF.14 0.41 原始卷曲直径0
PF.18 0 线速度法测量卷径
PF.19 0.5 卷径滤波时间
PF.22 48 最大线速度
PF.23 1 AI1线速度输入
PF.33 5% 转动惯量补偿系数
PF.34 7800 材料密度
PF.35 0.34 材料宽度
一、结束语
可逆冷轧机是主要的冷轧钢设备之一，要求控制系统：过载能力强、稳速精度高、动态响应快，收/放电机能随时响应主机速度变化率，以确保线速度（秒流量）相等，从而达到轧制全程张力（功率）的恒定。实践证明：INVT-CHV100有PG矢量（“0”速张力可达180%）型变频器加减速平滑、出力平稳，能够很好的满足冷轧钢工艺“收/放”卷控制的需要。在实际应用中，可以适当提高主机速度（50HZ以上）、来提高单位时间的产量。英威腾张力扩张卡内嵌国际标准的MODBUS通讯协议，用户也可以通过上位机来实现集中控制。INVT-CHV100为冷轧钢行业提供了完美的解决方案，降低了能耗、提高了生产效率、使客户更具竞争力。
二、参考文献
1.《CHV系列矢量变频器操作手册》 英威腾电气股份有限公司
2．《CHV系列矢量变频器扩展卡说明书》英威腾电气股份有限公司
3．《轧钢工艺学》 冶金工业出版社出版