基于CAN-LINK主從矢量控制國產(chǎn)變頻器在轉(zhuǎn)爐的應(yīng)用

陳志強，公丕柱

（濟南軌道交通集團有限公司，山東 濟南 250101）

基于CAN-LINK主從矢量控制國產(chǎn)變頻器在轉(zhuǎn)爐的應(yīng)用

陳志強，公丕柱

（濟南軌道交通集團有限公司，山東 濟南 250101）

目前，煉鋼轉(zhuǎn)爐傾動主要采用4變頻器拖4電機的主從控制方式，但這一技術(shù)領(lǐng)域被外資品牌變頻器所占據(jù)，國產(chǎn)品牌變頻器難以勝任。針對這一現(xiàn)狀，我們在研究國產(chǎn)變頻器性能的基礎(chǔ)上，與國產(chǎn)變頻器廠家一起優(yōu)化變頻性能，成功地在印度某鋼廠60 t轉(zhuǎn)爐傾動系統(tǒng)上使用國產(chǎn)變頻器，采用了先進的主從矢量控制方式，打破了外資品牌在這一領(lǐng)域的壟斷。實踐證明，國產(chǎn)變頻器完全勝任煉鋼轉(zhuǎn)爐傾動的嚴格要求，滿足煉鋼需求。

主從控制；矢量控制；預(yù)勵磁

煉鋼轉(zhuǎn)爐的傾動由4臺電機完成，為了系統(tǒng)更可靠更穩(wěn)定的工作，4臺電機必須要求負荷分配要平衡，分配精度不能高于8%。由于這4臺電機是剛性連接，所以要求所有電機的速度絕對同步，因此4臺電機的傳動普遍采用主從控制［1］。

主從控制方式中只能有1臺為主機，另外3臺為從機，主機采用速度控制方式、從機采用轉(zhuǎn)矩控制方式，主機給從機發(fā)出控制命令，從機接受主機發(fā)出的啟動、停止指令及轉(zhuǎn)矩的設(shè)定值進行動作，且系統(tǒng)要求高響應(yīng)，高精度，高可靠。同常規(guī)的控制方式相比，主從控制方式將系統(tǒng)的性能提高到了一個新高度，有效解決由于電機運行中的不同步而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)爐“點頭”和“搖頭”等現(xiàn)象。

滿足主從控制的變頻器主要有：基于SIMOLINK光纖環(huán)網(wǎng)的主從矢量控制方式的西門子6SE70變頻器；基于SINAMICS LINK光纖環(huán)網(wǎng)的主從矢量控制方式的西門子S120變頻器；基于RDCO-DDCS光纖環(huán)網(wǎng)的主從DTC控制方式的ABB ACS800變頻器；基于MB+環(huán)網(wǎng)的主從矢量控制方式的施耐德ATV71變頻器；基于DeviceNet環(huán)網(wǎng)的主從控制方式的AB1336IMPACT變頻器等。

1　國產(chǎn)變頻器主從矢量控制參數(shù)設(shè)置［2］

本項目上位機采用西門子PLC S7-414H，通過ET200M上掛接Y-LINK模塊后采用Profi-bus-DP總線連接變頻器，PLC與變頻器采用通訊控制。4個變頻器之間采用CAN-LINK組成主從控制環(huán)網(wǎng)，如圖1所示。

圖1　控制網(wǎng)絡(luò)圖Fig.1　Control network diagram

1.1基本參數(shù)設(shè)置

把電機基本參數(shù)輸入變頻器設(shè)置，見表1。

表1　電機基本參數(shù)表Tab.1　Basic parameters of motor

1.2設(shè)置Profibus-DP通訊擴展卡撥碼

對變頻器的Profibus-DP通訊擴展卡進行撥碼設(shè)置，設(shè)置4臺變頻器的DP地址分別為4，5，6，7，見表2。

表2　撥碼設(shè)置表Tab.2　Dial settings

1.3設(shè)置變頻器正常的運行參數(shù)

變頻器正常運行參數(shù)設(shè)置，見表3。

表3　設(shè)置變頻器參數(shù)表Tab.3　Converter parameter settings

1.4設(shè)置Profibuw-DP通訊參數(shù)

變頻器與PLC進行DP通訊，參數(shù)設(shè)置見表4。

表4　Profibus-DP通訊參數(shù)表Tab.4　Profibus-DP communication parameters

1.5設(shè)置負荷分配相關(guān)參數(shù)

負荷分配參數(shù)設(shè)置，見表5。

表5　負荷分配參數(shù)表Tab.5　Load distribution parameters

2　Wincc畫面設(shè)計及調(diào)試過程中問題與改進

4臺變頻器的狀態(tài)及操作畫面見圖2，手動點擊“Select Master”可以任意選擇1臺變頻器為主機，其它3臺自動修改參數(shù)作為從機。當任一臺變頻器出現(xiàn)故障“Driver FLT”，可以手動點擊“eliminate”從控制環(huán)網(wǎng)中剔除該變頻器，其余3臺變頻器仍舊可以完成主從控制，保證轉(zhuǎn)爐的正常生產(chǎn)運行。

圖2　變頻器的狀態(tài)及操作畫面圖Fig.2　Status and operation configuration of the converter

2.1生產(chǎn)中轉(zhuǎn)爐傾動控制問題

4臺變頻器的傾動電流代表了傾動轉(zhuǎn)矩，圖3所示為4臺變頻器的傾動電流運行趨勢。4條曲線代表了4臺變頻器的電流曲線。此時1#變頻器為主機，其它3臺為從機，主機運行在速度閉環(huán)控制方式，從機運行在轉(zhuǎn)矩控制方式。根據(jù)電流趨勢圖可以看出，3臺從機電流跟隨主機電流，基本吻合，說明4臺電機的負荷分配基本平衡，達到控制要求。但是從圖3中可以看出，在啟動過程中1#變頻器電機電流相對其它3臺較大，說明在啟動過程中，其它3臺變頻器并未完全跟隨主機，造成主機承擔負荷過大，有時候1#變頻器出現(xiàn)過流故障。

圖3　變頻電機電流運行趨勢圖Fig.3　Current Trend

2.2主機預(yù)勵磁

為解決2.1所提的主機啟動電流過大問題，我們在主機、從機全部預(yù)勵磁［3］和主機預(yù)勵磁、從機直接啟動2個方面進行了試驗研究，最后選擇主機預(yù)勵磁，從機直接啟動方案。主機勵磁設(shè)定見表6。

表6　主機預(yù)勵磁設(shè)定表Tab.6　Pre excitation settings

主機使用預(yù)勵磁啟動，從機直接啟動，這樣做的目的主要是防止主機已經(jīng)退出預(yù)勵磁狀態(tài)開始正常運行時，從機仍在預(yù)勵磁無法出力，導致啟動瞬間主機負載偏大，從而電流偏大，出現(xiàn)過流。

通過主機預(yù)勵磁、從機直接啟動方案后，電機電流有了明顯的改觀，見圖4。1#變頻器仍為主機，其它3臺為從機，從趨勢圖4中可以看出，啟動、運行過程中，電流趨勢基本一致，負荷分配平衡。

圖4　參數(shù)優(yōu)化后的變頻電機電流運行趨勢圖Fig.4　Current trend after parameter optimized

3　結(jié)論

國產(chǎn)變頻器實現(xiàn)的主從矢量控制方式的轉(zhuǎn)爐傾動控制已經(jīng)成功應(yīng)用于印度某鋼廠60 t轉(zhuǎn)爐中，變頻器穩(wěn)定運行，負荷平衡率不超過5%，表現(xiàn)出優(yōu)越的性能，完全滿足于轉(zhuǎn)爐傾動需要。

［1］ 閆金凱，吳立業(yè)，孫小強.轉(zhuǎn)爐傾動系統(tǒng)的平滑啟動研究［J］.控制工程，2009，（S3）：157-159.

［2］ 康梅.變頻器使用指南［M］.北京：化學工業(yè)出版社，2009.

［3］ 胡崇岳.現(xiàn)代交流調(diào)速技術(shù)［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2001.

Application of the Domestic Converter Based on CAN-LINK Master-slave Vector Control on Converter

CHEN Zhiqiang，GONG Pizhu
（Jinan Rail Transit Group Co.，Ltd.，Jinan 250101，Shandong，China）

Presently，master-slave control mode of 4-converter&4-motor is mainly provided for converter tilting system，but the technical field is occupied by foreign brand converter，and domestic brand converter is difficult to be qualified.According to this situation，we optimized the converter performance together with domestic converter supplier on the basis of studying the converter performance，and successfully applied the domestic converter in 60 t converter tilting system of one Indian steel plant，and adopted advanced master-slave vector control mode to break monopoly of foreign brand in this field.Practice has proved that the domestic converter is fully capable of converter tilting，and satisfies steel making requirements.

master-slave control；vector control；pre excitation

TN773.1

B

2015-06-23

修改稿日期：2016-01-23

陳志強（1981-），男，碩士研究生，中級工程師，Email：czq2010@qq.com