UNIDRIVER驱动器在厚板厂的应用

鞍钢厚板厂采用CT公司新一代变频器UNUDRIVER的替代方案，完全可以满足控制质量要求，实现了新旧产品的更新换代，保证了设备的可靠性。 鞍钢厚板厂热处理区域有4组控制钢板冷却辊道（以下称控冷辊道），分别由4台交流电动机拖动。利用英国CT公司生产的UNIDRIVE变频器，实现辊道的高速送钢和辊道低速摆动控制冷却钢板功能。 UNIDRIVE的结构特点 UNIDRIVE是英国CT公司生产的全数字化变频器，输出功率范围0.75～132kW，UNIDRIVE结构如图1所示，具有以下优点：①主电路只有一个可控的功率环节，简化了结构。②使用了不可控整流，使电网的功率因数与逆变器的输出电压无关而接近1。③逆变器在调频的同时调压，而与中间直流环节的元件参数无关，加快了系统的动态响应。④可获得比常规六拍阶梯波更好的输出电压波形，能抑制或消除低次谐波，使负载电动机可在近似正弦波的交流电压下运行，转矩脉动小，大大扩展了拖动系统的调速范围，并提高了系统的性能。 冷却辊道控制系统设计 1.主回路设计 （1）UNIDRIVER选型 应用的鼠笼电动机，额定功率11kW，电压380V，电流29.8A，额定转速520r／min变频器供给电动机的是脉动电流，电动机在额定运行状态下，用变频器供电与用工频电网供电相比电流要大，所以选择变频器电流或功率要比电动机电流或功率大一个等级，一般为 P_nv≥1.1P_{n 式中 Pnv——变频率额定功率，kW； Pn——电动机额定功率，kW； 则 Pnv=1.1×12.1kW 选择UNIDRIVER系列中15kW，UN13401驱动器。 （2）自动开关选择 根据 Iqn≥（1.3～1.4）In 式中 Iqn——自动开关额定电流； Iqn——驱动器额定电流。 由于驱动器额定电流为34A，大于电动机额定电流29.8A。 则 Iqn=38.74～41.72A 选DZ20J-100/3300 40/320 （3）考虑到可通过按钮方便地控制主回路的通断，并且当驱动器故障时可自动切断主电源，加一级接触器控制。 Ikn≥In 故选接触器CJ20-63／3～220V，电器控制原理图如图2所示。 （4）制动电阻 在变频调速系统中，电动机是通过不断地降低频率来减速的。随着频率的下降，同步转速（旋转磁场的转速）也下降，电动机转子的实际转速超过了同步转速，转子绕组因正方向切割磁力线而处于再生制动状态。再生的电能反馈给直流回路，产生泵升电压。从以上的降速过程可以看出，每次频率下降时，电动机只有部分时间处于再生制动状态。所以，反馈到直流电路的电压是脉冲式的，这就是被称为“泵升电压”的原因。采用制动电阻从而抑制泵升电压的增加。 2.保护分析 电动机总电流包括一个励磁电流和一个有功（产生转矩）电流，既然电动机产生的最大转矩与电流限值参数的大小成比例，所以这个电流限值就是一个有功电流限值 Imax=175％×FLC 这里FLC是变频器的额定电流。由于驱动器额定电流为34A，大于电动机额定电流29.8A，所以FLC选定电动机电流29.8A， 3.驱动器参数配置 UNIDRIVER的各个控制单元都是由软件实现的，在实际应用中必须合理地配置参数。这些参数可分为数值参数和开关量参数，采用功能相关的菜单结构，可方便地访问任何参数，逻辑控制如图3所示。 图3 逻辑控制概貌图 （1）预置频率设定 在缺省状态下，将预置使能触点闭合（29号端子），在参数#0.25预置频率/速度1中输入所需要的值（52），在参数#0.27预置频率／速度3中输入所需要的值（612）。所需要的预置设定如表1所示。 （2）最小频率设定 在初始化设置变频器时，保留#0.01最小频率／速度为缺省值（即0）不变，这样电动机轴不会在得到运行命令时就旋转。 （3）跳跃频率功能 允许引入一个频率范围，这样驱动装置可以按斜线至一个设定的速度。如果应用在某一个机械系统时，驱动装置输出频率（一点或几点）与系统引起共振，可以永远避开这一频率，选用跳跃频率，驱动装置总是在跳跃频率范围内加速或减速，并且将频率维持在频率范围极限上或极限之外。最多可以选择两个跳跃频率，并且每一种都有不同的范围，电动机正反转时都可以应用跳跃频率，跳跃频率可以交迭，也可以相邻。 （4）斜坡设定 设置加减速斜率，要注意较大的值将导致较小的加减速斜率，此斜率适用正反两个方向的旋转。 （5）S—曲线设定 使用S—曲线来限制斜坡在开始和结束时加速度和减速度的变化率，如果需要一个不同的加速度和减速度的变化率，可以设置不同的s—曲线变化率，如图4所示。 （6）速度环 本系统采用编码器构成一个闭环系统，调整速度环PID增益参数使系统达到稳定状态。为增加对速度给定变化或负载变化的反应速度，可增加#0.07速度环比增益的值，但要略低于引起电动机振动的值。通常电动机零速时震动厉害，但一个过大比例增益会导致系统不稳定。在稳态或缓慢变化状态下提高变频器恒速或恒转矩的能力，增加#0.08速度积分增益的值。如果增益值过高会导致电动机速度在给定速度附近正弦变化。可增加#0.07速度环比例增益的值来减少这种影响。为了减少因电动机速度给定或负载的突然变化而引起的过冲，可增加#0.09速度环微分增益的值。过大的微分增益会增大电动机噪声。推荐参数和变化范围，如表2所示。 （7）电流环 对于UNIDRIVER电压源型逆变器，中间直流环节可以认为是一个恒压源，电流的大小则取决于负载电路，如果负载出现低阻抗或短路，将产生严重的冲击电流而损坏电力晶体管。解决这个问题的可靠方法是实行电流控制，当实际电流超过给定电流，且达到一定偏差时，调节器将输出相应的晶体管关断和开通信号，使电流下降；当实际电流低于给定电流，且达到一定偏差时，调节器将输出相应的晶体管开通和关断信号，使电流上升。如此经过调节器的调节，迫使实际电流不断跟踪给定电流的波形，仅在允许偏差范围内稍有波动。 5．故障诊断 若驱动器发生故障，索引窗口将显示故障码，数据信号将闪烁显示故障英文缩写。发生任何故障，参数都将被冻结，以便查找故障原因，常见故障如表3所示。}