西門子70系列變頻器過載能力分析及實際應(yīng)用

王 亮

（山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司型鋼廠，山東萊蕪，271104）

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西門子70系列變頻器過載能力分析及實際應(yīng)用

王 亮

（山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司型鋼廠，山東萊蕪，271104）

摘要：本文主要介紹了對西門子70系列變頻器的過載能力的分析以及在未對設(shè)備進行擴容改造的前提下使現(xiàn)有設(shè)備充分發(fā)揮過載能力滿足新產(chǎn)品矯直工藝要求的實際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：逆變單元；過載；均方根電流

0　前言

型鋼廠大型生產(chǎn)線矯直機采用的為九輥輥式矯直技術(shù)，傳動系統(tǒng)采用西門子6SE70系列逆變單元驅(qū)動西門子1PH7系列電機來實現(xiàn)。隨著新產(chǎn)品的開發(fā)，矯直機的矯直能力不能滿足工藝要求，矯直機在對部分規(guī)格進行大壓力矯直時經(jīng)常出現(xiàn)因負(fù)載過大導(dǎo)致變頻器報故障或跳出自動模式的情況，無法維持正常的生產(chǎn)。在不對設(shè)備進行擴容改造的前提下，現(xiàn)在的裝置能不能滿足部分產(chǎn)品規(guī)格需要大壓力矯直的要求成了我們急需解決的問題。

1　現(xiàn)狀分析

1.1設(shè)備現(xiàn)狀

矯直機1到4#輥所采用的逆變單元型號為6SE7032-6TG60，額定功率為132KW，額定電流為260A。所采用的電機型號為1PH7 228-2HD200AB3，額定功率為129KW,額定電流為238A，額定電壓為390V，額定轉(zhuǎn)速為1150RPM，額定頻率為39HZ，額定轉(zhuǎn)矩為1070NM。

1.2工藝分析

矯直波形分析，在大壓力矯直時矯直節(jié)奏基本為矯直時間80秒，空閑時間80秒。在空閑時電流為空載電流按100A計算，矯直時電流波頭部分時間為22S，最大電流在340A左右。電流平穩(wěn)階段為58S電流約為220A。假設(shè)電流波頭部分都按最大電流340A計算。在正常軋制過程中的均方根電流為236.61A。（取最大化的理論值計算，實際應(yīng)該要小于這個電流值）

1.3電機過載能力

西門子電機1PH7 228-2HD200AB3瞬間過載能力可以達(dá)到2倍過載，即2倍的額定電流。最大瞬間過載電流為476A。西門子電機過載能力的計算在兩倍過載以內(nèi)是按照電機熱效應(yīng)計算的，及電機運行中的均方根電流必須在額定電流以下。目前變頻器設(shè)置的最大電流給定限制門檻值為350A為電機額定電流的1.5倍以下，再加上從電流波形記錄上看最大化的均方根電流236.61A接近但仍小于電機額定電流238A，所以電機過載能力可以保證。

圖一：實際矯直過程波形

1.4逆變單元的過載能力

西門子逆變單元6SE7032-6TG60的基本過載能力為1.36倍額定電流即353.6A。并且基本過載能力的過載周期為300秒允許60秒的過載時間。從下面的西門子逆變單元技術(shù)數(shù)據(jù)上可以看出該逆變單元的基本負(fù)載電流為237A基本等同于電機額定電流。短時電流Imax=355A基本等于1.36倍的逆變單元額定電流。

從實際矯直電流波形看在空載時電流僅為100A，在矯直力矩穩(wěn)定情況下電流在220A左右均在237A以下，所以變頻器具備過載能力。而且電流波頭持續(xù)時間為22S也滿足30S之內(nèi)的要求。由此可見在逆變單元1.36倍的基本過載能力之下如果沒有過大的沖擊性轉(zhuǎn)矩應(yīng)該是能滿足矯直要求的。從目前變頻器的參數(shù)設(shè)置上來看P128=353A（最大給定電流門檻值）也是已經(jīng)按照1.36倍過載來設(shè)置的。從西門子設(shè)計人員給出的電流限制值中我們可以看出，西門子設(shè)計人員給出的最大電流給定限制值為355A，最大轉(zhuǎn)矩為160%（1712NM）。目前的參數(shù)設(shè)置可以將轉(zhuǎn)矩放到160%。這樣變頻器參數(shù)設(shè)置就已經(jīng)達(dá)到了正常過載能力的上限。

逆變單元的極限過載能力，西門子逆變單元對于達(dá)到200KW的逆變單元的極限過載能力有一個附加定義。逆變單元短時過載可達(dá)到1.6倍額定電流416A，過載周期為300秒內(nèi)30秒，且其他時間均在基本負(fù)載電流237A以下。這是逆變單元理想情況下的極限過載能力。采用后需要根據(jù)矯直波形重新計算均方根電流與電機額定電流進行對比。要保證均方根電流在238A以下。

2　實際實驗分析及實際應(yīng)用

2.1實際矯直實驗分析

由此計算總的平均負(fù)荷電流為185.64A。對電機來說為78%的額定電流。電機短時過載160%以下持續(xù)時間僅為5秒以下。電機過載能力沒問題。對變頻器來說為71.4%的額定電流。其中最大沖擊電流366.5為變頻器額定電流的141%持續(xù)時間同樣為5秒以下。并且在50秒的提速過程中電流在214.2A，為變頻器額定電流的82.38%，在60秒的空載等待過程中電流為97.85為變頻器額定電流的37.63%。因此變頻器雖然短時超過了1.36被過載但相比300S內(nèi)30S的1.6倍過載且其他時間在0.91倍負(fù)載以下的過載能力還相差較遠(yuǎn)。所以變頻器過載能力也沒問題。

2.2現(xiàn)場實際應(yīng)用

由于矯直輥的動態(tài)性及前4個輥子的推拉關(guān)系要求不是太嚴(yán)格，可以通過當(dāng)轉(zhuǎn)矩突增，轉(zhuǎn)速陡降的時候，在電流達(dá)到某一限定值時，通過改變此時的轉(zhuǎn)速給定使之趨近于當(dāng)前速度實際值，加速轉(zhuǎn)矩被消除，電流會下降，當(dāng)電流低于限定值時再按斜坡時間將速度給定恢復(fù)為正常水平。此時電流再超又進入調(diào)節(jié)狀態(tài)，反復(fù)調(diào)節(jié)直至電流降下來且跟隨上最終速度給定正常矯直。

實現(xiàn)方法有兩種其一是通過自動化修改控制程序來增加此功能，其二是通過變頻器參數(shù)設(shè)置來增加此功能，由于自動化的控制程序是西門子封裝的程序修改難度大，所以我們選擇通過變頻器參數(shù)設(shè)置來增加變頻器對突增負(fù)載的自適應(yīng)能力。

通過對變頻器功能圖的研究可以采用下列參數(shù)設(shè)置來增加變頻器對突增負(fù)載的自適應(yīng)的功能。

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3　結(jié)束語

通過對西門子70系列變頻器過載能力的分析，及現(xiàn)場的實際實驗我們對控制程序中的電流限幅值進行了適當(dāng)?shù)男薷?。通過對西門子70系列變頻器功能圖的分析，在變頻器的參數(shù)設(shè)定上通過自由功能塊的應(yīng)用為變頻器增加了對突增負(fù)載的自適應(yīng)能力，該系統(tǒng)在未經(jīng)過任何擴容改造的前提下已經(jīng)很好的滿足了現(xiàn)在所有規(guī)格產(chǎn)品的大壓力矯直能力，并且還為下一步新產(chǎn)品的開發(fā)提供了一定的矯直能力的余量。從現(xiàn)場的實際應(yīng)用看效果良好。

參考文獻(xiàn)

[1] 西門子,SIMOVERT MASTERDRIVES,矢量控制,使用大全.

[2] 西門子,70系列變頻器使用手冊.

Analysis and practical application of SIEMENS 70 series converter overload capacity

Wang Liang
(Shandong iron and steel Limited by Share Ltd,Laiwu branch, Laiwu,Shandong,271104)

Abstract：This paper mainly introduces the analysis of Siemens 70 series inverter overload capacity and in the absence of a premise of expansion and renovation of equipment to enable existing equipment fully exert overload capability to meet the new product straightening process requirements of practical application.

Keywords：inverter unit;overload;RMS current

作者簡介

王亮（1980—）男，2005年畢業(yè)與青島科技大學(xué)自動化專業(yè)，工程師，現(xiàn)從事電氣設(shè)備的維護工作。