摘要:本文介紹了1336 Force變頻裝置在某中大型轉爐中的應用。
關鍵詞:轉爐，變頻調速，矢量控製，主從切換
Abstract: The paper described the AC Frequency-converter adopting for the converter tilting system and oil lifting system.
Keywords:Converter system, Variable freguency adjusting speed, Vector control Master/Slave

1 引言
　　近年來
，國內自主建設了相當數量的中大型轉爐（80t~150t級）。基於轉爐傾動裝置的工藝特點（頻繁地啟動、製動和加減速）
、氧槍的工藝要求（快速自由升降、較高的定位精度）
，考慮到交流電動機自身的優點、電力電子/微電子技術的發展
、現代控製理論的應用日趨成熟，交流變頻技術在這些中大型轉爐上得到了更多的應用。甘肅某鋼鐵公司新建的三座120 t轉爐就采用了交流變頻技術。
2 控製係統的組成


本係統采用Rockwell公司的ControlLogix 1756-L55控製器（以下簡稱CLXD）作為控製主站。一方麵，CLXD通過ControlNet與轉爐本體控製器（以下簡稱CLXM）實現數據交換，CLXM發出設備起停的控製指令、給定速度

，CLXD實時反饋變頻裝置的具體參數、報警信息在HMI上顯示。另一方麵，CLXD下掛六台1336　Force變頻裝置
，通過控製網ControlNet控製每一台裝置的運行。將傾動氧槍變頻裝置的控製與轉爐本體其餘設備的控製分開，編程
、調試、維護
、查找故障都較為方便。四台傾動電機的變頻裝置通過D2D通訊實現裝置之間的數據交換。係統的網絡結構見圖2.1。
轉爐的容量為120t，采用全懸掛式的四點齧合的結構形式，由4台交流變頻電機拖動。每台電機都由一台1336 Force變(bian)頻(pin)裝(zhuang)置(zhi)供(gong)電(dian)，四(si)台(tai)變(bian)頻(pin)器(qi)拖(tuo)動(dong)四(si)台(tai)電(dian)機(ji)在(zai)轉(zhuan)爐(lu)傾(qing)動(dong)時(shi)均(jun)衡(heng)分(fen)擔(dan)負(fu)載(zai)。考(kao)慮(lv)到(dao)檢(jian)修(xiu)的(de)方(fang)便(bian)，每(mei)台(tai)變(bian)頻(pin)裝(zhuang)置(zhi)的(de)出(chu)線(xian)側(ce)均(jun)設(she)置(zhi)了(le)輸(shu)出(chu)接(jie)觸(chu)器(qi)用(yong)於(yu)形(xing)成(cheng)電(dian)氣(qi)回(hui)路(lu)上(shang)的(de)可(ke)靠(kao)斷(duan)點(dian)。兩(liang)套(tao)氧(yang)槍(qiang)卷(juan)揚(yang)電(dian)機(ji)各(ge)設(she)置(zhi)一(yi)套(tao)1336　Force變頻裝置。為達到一定的控製精度要求、提高低速時的動態響應性能，每台電機上均設置了一個增量型速度編碼器。作為速度反饋值，該信號直接進入變頻裝置。
在(zai)生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)中(zhong)，如(ru)果(guo)傾(qing)動(dong)電(dian)機(ji)或(huo)是(shi)變(bian)頻(pin)裝(zhuang)置(zhi)發(fa)生(sheng)故(gu)障(zhang)，為(wei)保(bao)持(chi)生(sheng)產(chan)的(de)連(lian)續(xu)性(xing)，電(dian)機(ji)容(rong)量(liang)及(ji)變(bian)頻(pin)裝(zhuang)置(zhi)容(rong)量(liang)的(de)選(xuan)擇(ze)已(yi)能(neng)滿(man)足(zu)三(san)台(tai)電(dian)機(ji)生(sheng)產(chan)時(shi)能(neng)保(bao)證(zheng)一(yi)個(ge)班(ban)次(ci)的(de)正(zheng)常(chang)生(sheng)產(chan)、liangtaidianjishengchanshinengweichiyigelucidezhengchangshengchandeqingkuang。ruguoyangqiangdianjihuobianpinzhuangzhizaigaiyangqiangchuyugongzuozhuangtaishichuxianguzhang，tongguoshezhiliangzujixiehusuodejiechuqishixianliangtaobianpinzhuangzhiyuliangtaidianjizhijianderenyizuhe，shixiangailucidezhengchangchuilian。youyu1336　Force是一種高性能的矢量變頻裝置
，在無速度反饋時仍具有較好的控製精度（1%），bianpinzhuangzhizaiqiehuanshicaiyongkaihuankongzhi。zheyang，jibimianleyishouganraodebianmaqixinhaodefuzaqiehuan，youbaozhenglekeyijieshoudekongzhijingdu。danxianxitongtujiantu2.2。


3 控製係統的功能
由於轉爐的四台電機屬於剛性連接、機械速度一致
，這樣就要求控製電機的變頻裝置輸出轉矩應大體一致（各電機的負荷差異<10%）。為滿足負荷平衡的要求，本係統采用主從控製的傳動控製係統。四台電機中任選一台做為主裝置

，主裝置接收CLXM發出的控製指令、suduyaoqiu，caiyongsudukongzhimoshi，gaidianjidebianmaqifankuiyongyubihuankongzhi。qiyusantaibianpinzhuangzhijunweicongzhuangzhi，caiyongzhuanjukongzhimoshi，congzhuangzhidebianmaqifankuiyongyusuduxianfu。tongguoDrive to Drive 通訊，裝置之間得以實現最快2mS、最大500k/S的數據通訊。主裝置采用速度控製，使得電機的速度能夠動態跟隨；從裝置采用轉矩控製，使得四台電機的出力保持平衡。
基ji於yu安an全quan控kong製zhi的de考kao慮lv
，轉zhuan爐lu在zai運yun行xing過guo程cheng中zhong如ru果guo主zhu變bian頻pin裝zhuang置zhi或huo是shi主zhu電dian機ji出chu現xian故gu障zhang
，從cong裝zhuang置zhi立li即ji會hui因yin通tong訊xun故gu障zhang而er停ting機ji。操cao作zuo人ren員yuan進jin行xing故gu障zhang確que認ren後hou

，可ke以yi通tong過guo人ren工gong選xuan擇ze主zhu變bian頻pin裝zhuang置zhi或huo是shi控kong製zhi係xi統tong自zi動dong重zhong新xin選xuan擇ze主zhu裝zhuang置zhi來lai實shi現xian繼ji續xu生sheng產chan。這zhe樣yang既ji保bao證zheng了le設she備bei的de安an全quan運yun行xing又you不bu會hui影ying響xiang正zheng常chang的de生sheng產chan。
　　qingdongzhuangzhiyuyangqiangjunshiweinengfuzai。zhuanluhuichuizhiweihuoshiyangqiangxiafangshi
，diandongjijungongzuozaifadianzhuangtai，duoyudenengliangbixushifang。benxitongtongguopeibeizhidongdanyuanhezhidongdianzushixiannengliangdezidongshifang
，yibaozhengbianpinzhuangzhidezhiliumuxiandianyaweichizaizhengchangdefanwei。genjuzhidongdianzuzuzhidejisuanyijiduifuzaidefenxi，qingdongdianjijiyangqiangdianjichuyuzhidongzhuangtaideshijianjiaochang。conganquandejiaodukaolv
，zhidongdanyuanjizhidongdianzujunxuanzeleliangtao。
　　國內的中大型轉爐一般采用正負力矩進行力矩設計。從力矩分析及生產的情況來看，轉爐在測溫取樣區域可能出現負力矩（見參考文獻[3]）。因此必須要求電機的製動器在電機輸出足夠的轉矩後才允許打開，使爐體不至於產生回位動作和抖動。CLXM發出啟動指令後
，製動器不能立即打開。CLXD在判斷變頻裝置的輸出轉矩達到一定數值時再打開製動器，爐體就能夠比較平穩的啟動。CLXM發出停止指令後，CLXD在(zai)判(pan)斷(duan)變(bian)頻(pin)裝(zhuang)置(zhi)的(de)輸(shu)出(chu)轉(zhuan)矩(ju)降(jiang)至(zhi)一(yi)定(ding)數(shu)值(zhi)時(shi)再(zai)關(guan)閉(bi)製(zhi)動(dong)器(qi)，就(jiu)避(bi)免(mian)了(le)變(bian)頻(pin)裝(zhuang)置(zhi)電(dian)流(liu)過(guo)大(da)或(huo)是(shi)機(ji)械(xie)抖(dou)動(dong)較(jiao)大(da)的(de)情(qing)形(xing)。由(you)於(yu)製(zhi)動(dong)器(qi)打(da)開(kai)前(qian)變(bian)頻(pin)裝(zhuang)置(zhi)輸(shu)出(chu)的(de)轉(zhuan)矩(ju)值(zhi)取(qu)決(jue)於(yu)給(gei)定(ding)速(su)度(du)值(zhi)，在(zai)轉(zhuan)爐(lu)的(de)低(di)速(su)傾(qing)動(dong)區(qu)就(jiu)必(bi)須(xu)采(cai)用(yong)快(kuai)速(su)勵(li)磁(ci)方(fang)式(shi)使(shi)得(de)輸(shu)出(chu)轉(zhuan)矩(ju)盡(jin)可(ke)能(neng)快(kuai)地(di)達(da)到(dao)要(yao)求(qiu)，以(yi)避(bi)免(mian)低(di)速(su)區(qu)響(xiang)應(ying)時(shi)間(jian)較(jiao)長(chang)的(de)情(qing)況(kuang)。
4 控製效果
響應時間短、超(chao)調(tiao)量(liang)小(xiao)，是(shi)對(dui)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)的(de)基(ji)本(ben)要(yao)求(qiu)。由(you)於(yu)轉(zhuan)爐(lu)的(de)四(si)台(tai)變(bian)頻(pin)裝(zhuang)置(zhi)采(cai)用(yong)主(zhu)從(cong)控(kong)製(zhi)
，那(na)麼(me)主(zhu)裝(zhuang)置(zhi)的(de)參(can)數(shu)整(zheng)定(ding)對(dui)整(zheng)個(ge)係(xi)統(tong)的(de)動(dong)態(tai)性(xing)能(neng)有(you)著(zhe)較(jiao)大(da)的(de)影(ying)響(xiang)。如(ru)果(guo)主(zhu)變(bian)頻(pin)裝(zhuang)置(zhi)的(de)響(xiang)應(ying)時(shi)間(jian)較(jiao)長(chang)
，由(you)於(yu)爐(lu)體(ti)傾(qing)動(dong)的(de)特(te)點(dian)（兌鐵或出鋼時需斷續得電），可能係統會出現無法跟隨給定的狀態；如果主變頻裝置的超調量較大，那麼從裝置驅動的電機將反複振蕩。因此
，變頻裝置的Ki、Kp
、Kf參數需反複調整。圖4.1為經過參數調整後以4#變頻裝置為主裝置、現場裝料操作（兌鐵、加廢鋼）結束後爐體回到垂直位過程的四台電機的電流曲線。圖中左上方顏色圖例的含義依次為：爐體傾動角度
、1#變頻裝置的輸出電流（4096對應著電機的額定電流）、2#變頻裝置的輸出電流

、3#變頻裝置的輸出電流、4#變頻裝置的輸出電流。


5 結束語
　　由於1336 Force變頻裝置自身的強大功能----定向磁場控製、零速滿力矩的輸出
、方便的主從切換
，再通過合適的係統設計、參數設定，較好地解決了驅動位能性負載的問題，在調試過程中有效地避免了爐體傾覆
、氧槍墜槍等情況。該係統自2005年4月投入運行以來（目前轉爐生產已達產），一直運行良好，用戶非常滿意。

參考文獻
[1]劉競成主編. 交流調速係統[M]. 上海：上海交通大學出版社，1989.
[2]周紹英. 電力拖動[M]. 北京：冶金工業出版社
，1993.
[3]黃其明，彭學元，潘光明. 交流變頻驅動轉爐的正力矩設計及安全性改進. 鋼鐵技術，2003.6
[4]馬竹梧等編著，鋼鐵工業自動化（煉鋼卷）.北京：冶金工業出版社，2003.
[5]1336 FORCETM Adjustable Frequency AC Drive User Manual[Z]. Rockwell公司.1998