交—直—交變頻設(shè)備在橫切機(jī)組的應(yīng)用

劉自春，馬順?lè)?/p>

（1.中規(guī)院（北京）規(guī)劃設(shè)計(jì)公司，北京 100089；.2北京首鋼國(guó)際工程技術(shù)有限公司，北京 100043）

目前，變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)成為節(jié)電節(jié)能、改善工藝流程、提高產(chǎn)品質(zhì)量的一種重要手段。在軋鋼機(jī)組中，交—直—交的變頻調(diào)速技術(shù)以其優(yōu)異的啟制動(dòng)性能、調(diào)速功能和節(jié)能效果，得到了廣泛的應(yīng)用。

本文介紹了交—直—交變頻調(diào)速設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)組成和主要元件的功能。以某軋鋼橫切機(jī)組為例，闡述該機(jī)組交—直—交變頻方案的設(shè)計(jì)和設(shè)備選取過(guò)程。根據(jù)橫切機(jī)組不同工況，應(yīng)用西門(mén)子S120系列變頻器，確定合理的變頻調(diào)速方案。

1 交—直—交變頻調(diào)速設(shè)備的結(jié)構(gòu)組成

交—直—交變頻設(shè)備通常由整流器、逆變器、自耦變壓器、輸入/輸出電抗器等組成。功能作用如下：

（1）整流器。整流器把交流電源轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定直流電源，在逆變器能量回饋到電網(wǎng)時(shí)，該電壓仍保持在恒定范圍內(nèi)。通常有多種方案可供選擇。方案一為整流器加制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻；方案二為整流/回饋形式，由整流和逆變的兩組晶閘管可控硅組成，線路中設(shè)置自耦變壓器；方案三為AEF整流/回饋形式，電力電子器件采用IGBT，通過(guò)PWM控制，消除對(duì)電網(wǎng)的諧波污染。（2）逆變器。逆變器把電壓穩(wěn)定的直流電源轉(zhuǎn)換為頻率和電壓可調(diào)的交流電源，使電機(jī)平滑調(diào)速。（3）進(jìn)線電抗器。進(jìn)線電抗器減小變頻裝置的諧波電流，限制由電源電位的突降而產(chǎn)生的電流沖擊。（4）自耦變壓器。自耦變壓器設(shè)置于整流/ 回饋單元反并聯(lián)連接的逆變橋，處于發(fā)電狀態(tài)時(shí)，將連接電壓提高約20%。（5）輸出電抗器。輸出電抗器用于補(bǔ)償在長(zhǎng)導(dǎo)線時(shí)的容性再充電電流，并限制在相應(yīng)的電機(jī)導(dǎo)線長(zhǎng)度下電機(jī)端子上的dv/dt。

2 交—直—交變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用

2.1 工程概述

該橫切機(jī)組主要工藝流程如下：

上卷→開(kāi)卷→1#夾送輥→1#矯平→2#夾送→切邊→活套→2#矯平→橫剪→廢料/取樣收集。

機(jī)組變頻電機(jī)總裝機(jī)容量為：1366kW。通過(guò)需要系數(shù)法進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算如下：Pjs=819.7kW、Qjs=614.8kvar 、Sjs=1025kVA。

主要變頻電機(jī)數(shù)量及規(guī)格見(jiàn)表1。

2.2 變壓器的選取

本工程選擇整流變壓器為交—直—交變頻設(shè)備供電，該變壓器輸出仍然是交流，二次側(cè)接成角形，作用是抑制高次諧波，并在一、二次之間加有屏蔽隔離。主要參數(shù)選?。?/p>

表1 主要變頻電機(jī)表

U二次側(cè)=1.05×U電機(jī)=1.05×380V≈ 400V

S變壓器=Sjs/0.85=1025kVA/0.85≈ 1205kVA

最終選擇干式整流變壓器參數(shù)為：

1250kVA 10/0.4kV Dd0 Ud=6%。

2.3 逆變器的選取

逆變器通常根據(jù)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩、過(guò)載能力、同時(shí)系數(shù)和過(guò)載周期等參數(shù)按照功率和電流兩種方式進(jìn)行選取，由于按照功率選取時(shí)，受到電機(jī)同時(shí)系數(shù)影響較大，而此系數(shù)選取比較困難，所以建議根據(jù)電機(jī)過(guò)載電流選取。以開(kāi)卷機(jī)為例，進(jìn)行參數(shù)選?。?/p>

過(guò)載狀態(tài)下：

I逆變器≥I電機(jī)×K過(guò)載/K逆變器過(guò)載≥94.1A×2.5/1.5=156.8A

同時(shí)需要滿足非過(guò)載狀態(tài)下：

I逆變器≥ I電機(jī)/0.9≥ 94.1A/0.9=104.5A

最終選擇開(kāi)卷機(jī)逆變器為：

6SL3720—1TE31—3AB0/71kW/132A/158A

其他設(shè)備逆變器最終選型結(jié)果見(jiàn)表2。

2.4 整流器的選取

整流器的容量選擇與逆變器類似，不建議按照逆變器功率選擇，通常按照逆變器中間電流選取。分組時(shí)根據(jù)工藝設(shè)備劃分，確定不同整流器和直流母線。主要參數(shù)選?。?/p>

I整流器≥（I電動(dòng)— I發(fā)電）×（1.1～ 1.2）

同時(shí)需要滿足：

I整流器≥ 0.3×（I電動(dòng)+ I發(fā)電）

根據(jù)本機(jī)組工況及投資綜合考慮，最終選擇SLM系列整流器，規(guī)格參數(shù)：

表2 橫切機(jī)組逆變器選型表

6SL3330—6TE41—3AA3 630kW 1300A 兩套并聯(lián)使用。

3 結(jié)語(yǔ)

該機(jī)組投入生產(chǎn)幾年來(lái)，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足考核要求，設(shè)備故障停機(jī)率接近零，節(jié)能效果明顯。在電機(jī)功率差別較大的場(chǎng)所，還可以根據(jù)電機(jī)功率的大小采用三卷變壓器進(jìn)行供電，分別設(shè)置380V和660V變頻調(diào)速系統(tǒng)，以達(dá)到節(jié)省變壓器、變頻器和施工電纜等投資目的。