1  引言
    交流異步電動機以其構造簡單
、堅固耐用、性能良好、製(zhi)造(zao)成(cheng)本(ben)低(di)等(deng)優(you)點(dian)而(er)在(zai)工(gong)農(nong)業(ye)生(sheng)產(chan)中(zhong)獲(huo)得(de)了(le)廣(guang)泛(fan)的(de)應(ying)用(yong)。隨(sui)著(zhe)變(bian)頻(pin)調(tiao)速(su)技(ji)術(shu)的(de)迅(xun)猛(meng)發(fa)展(zhan)，交(jiao)流(liu)調(tiao)速(su)技(ji)術(shu)有(you)了(le)長(chang)足(zu)的(de)發(fa)展(zhan)
，使(shi)得(de)交(jiao)流(liu)異(yi)步(bu)電(dian)動(dong)機(ji)的(de)應(ying)用(yong)前(qian)景(jing)更(geng)為(wei)廣(guang)泛(fan)，大(da)有(you)取(qu)代(dai)直(zhi)流(liu)拖(tuo)動(dong)係(xi)統(tong)之(zhi)勢(shi)。
    本文介紹了利用變頻器直流製動功能實現大慣量交流拖動係統準確停車的設計方法，與一般方式相比，該方案不僅工作穩定可靠、控製精度高，而且省去了價值上萬元的變頻器專用製動單元/製zhi動dong電dian阻zu，有you效xiao的de降jiang低di了le設she備bei改gai造zao成cheng本ben。截jie止zhi到dao現xian在zai，按an該gai模mo式shi改gai造zao的de幾ji套tao轉zhuan爐lu係xi統tong已yi連lian續xu穩wen定ding運yun轉zhuan數shu年nian，提ti供gong了le一yi種zhong針zhen對dui傳chuan統tong交jiao流liu拖tuo動dong係xi統tong，以yi節jie能neng降jiang耗hao、提高自動化水平為主要目的、成熟的技改方案。

2  原係統的組成及主要存在的問題
    煉鋼轉爐是鋼鐵廠一種重要的生產設備
，生產工藝對控製轉爐轉動的拖動係統的穩定性及停車定位精度要求較高。某鋼廠的1台轉爐原以30kW的(de)交(jiao)流(liu)異(yi)步(bu)電(dian)動(dong)機(ji)進(jin)行(xing)拖(tuo)動(dong)，由(you)齒(chi)輪(lun)減(jian)速(su)箱(xiang)實(shi)現(xian)減(jian)速(su)
，配(pei)合(he)刨(pao)閘(zha)實(shi)現(xian)準(zhun)確(que)停(ting)車(che)控(kong)製(zhi)。工(gong)作(zuo)時(shi)，係(xi)統(tong)均(jun)在(zai)低(di)速(su)段(duan)運(yun)行(xing)
，能(neng)量(liang)損(sun)失(shi)較(jiao)大(da)。而(er)且(qie)，整(zheng)個(ge)爐(lu)體(ti)慣(guan)性(xing)較(jiao)大(da)
，現(xian)場(chang)工(gong)作(zuo)條(tiao)件(jian)惡(e)劣(lie)，啟(qi)、停過程中減速箱的齒輪經常被撞壞，造成整個係統的癱瘓。如處理不及時，鋼水凝固在爐中就會造成“蹲爐”dedaguzhang
，dailaijudadejingjisunshi。youyutiaojianxianzhi，jixiejiansuxitongweixiuqilaishifenbubian
，erqietingchedingweikongzhijingdujiaodi

，yishangwentiyichengweizuaishengchanjinyibufazhande“瓶頸”問題，廠家迫切要求解決這些問題。

3  改造方案中關鍵技術問題的討論
    針對上述係統中存在的主要問題，我們提出:利用變頻器對原有交流拖動係統進行改造。由於係統一直處於低速運行
，而電動機轉速與消耗能量間具有立方關係(即當電動機的轉速下降為額定轉速的n%時，電動機所消耗能量為原額定功率PN的PN*(n%)3,如當轉速下降到80%的額定轉速
，則消耗功率僅為51.2%的額定功率),所以利用變頻器替代原有的機械調速係統後，不僅係統運行的穩定性大大提高了，而且在節能降耗上所取得的效益也將是十分顯著的;tongshibaituoleyoujixiejiansuxitongsuodailaidedaliangweixiugongzuo。daijiejuedeguanjianjishuwentishiruhebaozhengbingtigaozhenggexitongdetingchedingweijingdu。yibanlaishuo，tongyongbianpinqitigongdezhidongfangshizhuyaoyou:能耗(直流)製動、再生製動(製動單元/製動電阻
、整流回饋)等。幾種方案適用範圍、changhejishiyongdexianzhitiaojiangeyoubutong，shiyongdexiaoguoyegeyouyoulie，genjushijiqingkuangxuanzejingjiyouxiaodezhidongfangfayuzhidonggongnengshichenggongshejibianpintiaosukongzhixitongdeguanjianwentizhiyi。
    在進行首台轉爐的改造時，考慮到係統慣性較大、要求的製動轉矩較高
，我們選擇了由變頻器生產廠家推薦、兄弟鋼廠已試驗成功的外接製動電阻和製動單元、配合直流製動的製動方案
，整體控製效果十分理想。在進一步的探討中，我們考慮:轉爐拖動係統具有運行速度慢
、啟停間隔時間較長的特點;能否省去外接的製動單元/zhidongdianzu，danchuncaiyongzhiliuzhidongne？youyubianpinqichangjiabawaijiezhidongdianzuhezhidongdanyuanzuoweixuanpeideyuanqijian
，xulingxinggoumaiqieshoujiajiaogao，rugaifangankexing，jiangyouxiaodejiangdizhenggexitongdegaizaojingfeijiejin20%，累計起來是十分可觀的。為此，我們對係統的工作特性進行了詳細的分析。
    所謂“直流製動”，一yi般ban指zhi當dang變bian頻pin器qi的de輸shu出chu頻pin率lv接jie近jin為wei零ling，電dian機ji的de轉zhuan速su降jiang低di到dao一yi定ding數shu值zhi時shi
，變bian頻pin器qi改gai向xiang異yi步bu電dian動dong機ji定ding子zi繞rao組zu中zhong通tong入ru直zhi流liu，形xing成cheng靜jing止zhi磁ci場chang
，此ci時shi電dian動dong機ji處chu於yu能neng耗hao製zhi動dong狀zhuang態tai，轉zhuan動dong著zhe的de轉zhuan子zi切qie割ge該gai靜jing止zhi磁ci場chang而er產chan生sheng製zhi動dong轉zhuan矩ju
，使shi電dian動dong機ji迅xun速su停ting止zhi。由you於yu旋xuan轉zhuan係xi統tong存cun儲chu的de動dong能neng轉zhuan換huan成cheng電dian能neng以yi熱re損sun耗hao的de形xing式shi消xiao耗hao於yu異yi步bu電dian動dong機ji的de轉zhuan子zi回hui路lu中zhong，為wei防fang止zhi電dian動dong機ji減jian速su過guo程cheng中zhong所suo形xing成cheng的de再zai生sheng發fa電dian製zhi動dong以yi及ji直zhi流liu製zhi動dong過guo程cheng中zhong電dian機ji發fa熱re，需xu串chuan入ru製zhi動dong單dan元yuan/製動電阻。而轉爐拖動係統有其特點:首先，工作狀態下變頻器的輸出頻率基本在35-38Hz左右;其次，轉爐係統不會頻繁的啟停。如圖1所示為一般交流電動機製動時的機械特性曲線。圖1中:①為正常工作時的曲線，②為直流製動時機械特性。設A點為正常工作點，在變頻調速通常設置的製動過程中，電動機先減速，此時同步磁場轉速低於轉子轉速，工作點在同一轉速下由曲線①的A點跳至曲線②的B點，即從第一象限過渡到第二象限
，通常稱之為同一轉速下特性的跳轉
，則電機得到反方向的製動轉矩Tb進入發電製動狀態
，拖動係統沿圖1中曲線②xunsujiangsu
，dangdiyumouyizhuansuhou，bianpinqishuchuzhiliu，xingchenggudingcichang，chanshengzhidongzhuanju。zaizheyiguochengzhong，dianjijiangjingguoduanzandezaishengfadianzhidonghenenghaozhidongzuizhongtingzhi
，yincixuyaojieruzhidongdanyuan/製動電阻，以防止電機發熱。

圖1   直流製動機械特性

圖2   直流製動的設定

    從理論上分析，如果能夠控製電動機同步磁場的轉速緩慢下降
，電動機在發生同一轉速下特性跳轉時，特性曲線維持在第一象限，如圖1中虛線組③所示慢慢降速，不跳轉至第二象限則拖動係統在降速過程中可以有效的避免再生製動過程。接下來，當電機轉速在小於臨界轉速nk的de情qing況kuang下xia接jie入ru直zhi流liu製zhi動dong，並bing相xiang應ying控kong製zhi接jie入ru直zhi流liu的de大da小xiao和he時shi間jian，理li論lun上shang分fen析xi電dian機ji僅jin經jing曆li有you限xian的de能neng耗hao製zhi動dong階jie段duan，不bu會hui過guo熱re。而er變bian頻pin器qi良liang好hao的de內nei
、外特性保證了上述各項條件的滿足。圖2所示為變頻器的輸出頻率、直流製動中電機轉速隨時間變化的規律
，在運行信號的控製下，變頻器首先緩慢連續降頻，達到fdb後則開始直流製動
，此時輸出頻率為零。在係統參數設定中係統降速時間tz、直流製動起始頻率fdb
、製動電流Idb和製動時間tdb的設定十分重要，直接關係到生產機械的準確定位和電動機的正常運行，我們曾以ABB、西門子
、三肯等不同廠家、型號的變頻器進行實驗，均可滿足工況要求。現以所述轉爐係統所應用的西門子6SE21係列變頻器為例對參數設定進行具體說明:
P372=1: 啟用直流製動功能
    P373(Idb):直流製動電流大小設定，它直接關係到製動轉矩的大小
，係統慣性越大其值應越大。可選範圍20%-400%的電機額定電流，我們經驗值為60%左右進行反複調整。
P374(tdb):輸入直流時間。不宜過長


，否則電機將過熱;但比實際停機時間應略長
，否則電機將進入自由滑行狀態，轉爐係統中經驗值取5.5S左右，應結合實際情況反複調整。可選範圍:0.1-99.9S。
    P375(fdb):直流製動開始頻率。如前所述，該參數應盡可能小，必須在圖1曲線②中臨界轉速nk以下，否則電機將過熱。經驗值為10Hz左右。
    P373、P374、 P375選擇不當

，均會引起電機過熱
，需在現場反複調整
、測試。調整得當
，生產機械將準確停止在預定位置。應特別注意
，變頻器輸出頻率由正常工作時的fx降至fdb的時間tz雖sui不bu在zai直zhi流liu製zhi動dong參can數shu組zu中zhong設she置zhi，但dan它ta的de設she置zhi十shi分fen關guan鍵jian
，如ru時shi間jian過guo短duan，電dian動dong機ji將jiang運yun行xing至zhi第di二er象xiang限xian，發fa生sheng再zai生sheng製zhi動dong，引yin起qi電dian機ji過guo熱re。此ci外wai
，必bi須xu指zhi出chu
，需xu要yao頻pin繁fan進jin行xing製zhi動dong的de工gong況kuang不bu適shi合he采cai用yong此ci方fang式shi。
按(an)此(ci)方(fang)案(an)將(jiang)參(can)數(shu)設(she)定(ding)完(wan)成(cheng)後(hou)，對(dui)係(xi)統(tong)連(lian)續(xu)進(jin)行(xing)反(fan)複(fu)的(de)檢(jian)測(ce)
，電(dian)機(ji)溫(wen)升(sheng)正(zheng)常(chang)，係(xi)統(tong)停(ting)車(che)定(ding)位(wei)準(zhun)確(que)。可(ke)見(jian)，在(zai)類(lei)似(si)轉(zhuan)爐(lu)拖(tuo)動(dong)係(xi)統(tong)的(de)大(da)慣(guan)量(liang)拖(tuo)動(dong)係(xi)統(tong)變(bian)頻(pin)改(gai)造(zao)中(zhong)
，單(dan)獨(du)運(yun)用(yong)直(zhi)流(liu)製(zhi)動(dong)完(wan)全(quan)可(ke)行(xing)。

4  結束語
    綜上所述,利用變頻器對類似於煉鋼轉爐等需要完成調速、準確停車定位等功能的大、zhonggonglvjiaoliudianjituodongxitongjinxinggaizaoshiwanquankexingde。youqishizaimouxieqingkuangxia

，keyichongfenkaifaliyongbianpinqizishendegongneng，youxiaodejiangdigaizaochengben，tigaojingjixiaoyi。gaifanganxianhouzaisitai18.5~55kw交流電機轉爐拖動係統的改造中實施

，僅免去購買製動單元一項就節省改造經費近6萬wan元yuan。在zai近jin幾ji年nian的de運yun轉zhuan中zhong，沒mei有you一yi次ci因yin拖tuo動dong係xi統tong故gu障zhang造zao成cheng停ting爐lu，為wei企qi業ye創chuang造zao了le巨ju大da的de經jing濟ji效xiao益yi。可ke見jian該gai種zhong設she計ji方fang案an是shi一yi種zhong性xing能neng價jia格ge比bi較jiao高gao的de優you選xuan方fang案an。