INVT-CHV在可逆冷軋機上的應用
關鍵詞 矢量變頻 收放卷 恒張力 冷軋機
一、 引言
冷軋機是在“再結晶”溫度（包括常溫）下將一定厚度的鋼板軋成目標厚度的設備。傳統的冷軋機都是用力矩電機和直流電機來控制的。眾所周知，由于結構上的原因，直流電動機存在以下缺點：（1）需要定期更換電刷和換向器，維護保養困難，壽命較短；（2）結構復雜，難以制造出大容量、高轉速和高電壓的直流電動機。隨著電力電子技術、控制技術的發展，高性能矢量變頻器的出現，變頻器在冷軋機上的應用日益廣泛。下面以揭陽某軋鋼廠為例，闡述INVT—CHV100在可逆冷軋機上的應用。
二、可逆冷軋機的工藝流程
可逆冷軋機主要由以下幾個部分構成：主驅動電機、放卷電機、收卷電機構成。軋機的工作過程為：主驅動電機牽引帶鋼從棍縫中穿過，通過下壓電機或液壓系統對棍系產生壓力，從而使帶鋼產生形變，使出口的帶鋼變薄，左右收放卷電機產生足夠的延伸應力（張力）以繃緊鋼帶。系統啟動后，收放卷電機以設定的張力在主驅動電機的帶動下運動，為了不使鋼帶“松弛”或“拉斷”，必須確保系統中每一點鋼帶的線速度（秒流量）都相等，即張力恒定。鋼帶每次放完收滿以后，通過外部開關實現收、放卷切換。即：放卷切換成收卷，收卷切換成放卷，如此循環直至鋼帶軋成目標厚度。
一、控制原理
揭陽某軋鋼廠主驅動電機285Kw(配CHV100-315G型變頻器)，放卷電機155Kw（配CHV100-160G型變頻器+PG卡+編碼器+張力卡），收卷電機155Kw（配CHV100-160G型變頻器+PG卡+編碼器+張力卡）。主驅動變頻器采用開環矢量控制，通過外接電位器來調速。收/放卷變頻器采用閉環矢量控制，工作于無張力反饋轉矩控制模式，采用線速度法測量卷徑，線速度源采集于主驅動變頻器的模擬量輸出。無張力反饋轉矩控制的原理就是通過控制變頻器的輸出轉矩來控制張力的恒定。在張力（通過電位器設定）和卷筒的卷徑（由卷徑計算模塊獲得）確定的情況下，變頻器匹配的轉矩指令如下：
收放卷過程分析：
（1）放卷過程：電機的轉矩方向和轉速方向相反，電機工作于電動發電狀態。
（2）收卷過程：電機的轉矩方向和轉速方向相同，電機工作于電動發電狀態。
放卷電機被收卷電機拖動處于發電狀態，工作過程中很容易跳“過壓”故障，而收放卷電機的功率恰好完全相等，這樣共直流母線就成了一種理想的解決方案。系統電氣控制圖如下：
一、調試要點及變頻器參數設置
1、調試要點
（1）三臺變頻器均工作于矢量控制模式，必須輸入正確的電機名牌參數進行自學習。
（2）確保編碼器安裝與電機同軸，編碼器應采用屏蔽線，屏蔽線在電機側單端接地。PG卡的接線形式應與編碼器的輸出方式對應。
（3）為了防止系統在加減速過程中“過繃”和“松帶”，需要設置合適的轉動慣量補償系數。
（4）三臺變頻器的啟動/停止、正轉/反轉都是聯動的。點動信號是彼此獨立的，以方便上、下料。
（5）系統啟動以后，首先調節收卷和放卷張力給定電位器，設定合適的張力繃緊鋼帶（零速建張），然后調節主機頻率給定電位器，使主機速度上升。收放卷電機會自動跟隨主驅動電機一起升速。停機時：應首先把主機速度降到較低的速度，然后再停止，以減少慣性對系統的沖擊。
2、變頻器參數設置
（1）主驅動變頻器
P0.01 1 端子指令通道
P0.03 1 模擬量AI1給定頻率
P0.11 30 加速時間0
P0.12 13 減速時間0
P2.01 50 電機額定頻率
P2.02 980 電機額定轉速
P2.03 380 電機額定電壓
P2.04 558 電機額定電流
P2.05 280 電機額定功率
P2.06 0.06 電機定子電阻
P2.07 0.07 電機轉子電阻
P2.08 9.0 電機定、轉子電感
P2.09 8.7 電機定、轉子互感
P2.10 169 電機空載電流、
P5.00 2 HDI1為開關量輸入
P5.02 1 正轉運行
P5.03 2 故障復位
P5.04 4 正轉點動
P5.05 5 反轉點動
P5.06 7 故障復位
P5.07 6 自由停車
P6.07 0 AO1輸出選擇
（2）放卷變頻器
P0.00 1 有PG矢量控制
P0.01 1 端子指令通道
P0.11 30 加速時間0
P0.12 13 減速時間0
P1.09 2 停機制動頻率
P1.10 0.1 停機制動等待時間
P1.11 30% 停機直流制動電流
P1.12 3600 停機直流制動時間
P2.01 50 電機額定頻率
P2.02 975 電機額定轉速
P2.03 380 電機額定電壓
P2.04 296 電機額定電流
P2.05 155 電機額定功率
P2.06 0.08 電機定子電阻
P2.07 0.09 電機轉子電阻
P2.08 11.1 電機定、轉子電感
P2.09 10.9 電機定、轉子互感
P2.10 58.76 電機空載電流、
P3.10 1024 PG參數
P3.11 1 PG方向選擇
P5.02 1 正轉運行
P5.03 2 故障復位
P5.04 36 收放卷切換
P5.05 4 正轉點動
P5.06 5 反轉點動
P5.09 7 故障復位
P5.10 32 卷徑復位
P5.11 6 自由停車
PF.00 1 無張力反饋轉矩控制
PF.01 1 放卷模式
PF.04 20000 最大張力
PF.05 3 AI3設定張力
PF.10 5 張力錐度系數
PF.11 23.34 機械傳動比
PF.12 1.36 最大卷曲直徑
PF.14 0.41 原始卷曲直徑0
PF.18 0 線速度法測量卷徑
PF.19 0.5 卷徑濾波時間
PF.22 48 最大線速度
PF.23 1 AI1線速度輸入
PF.33 5% 轉動慣量補償系數
PF.34 7800 材料密度
PF.35 0.34 材料寬度
（3）收卷變頻器
P0.00 1 有PG矢量控制
P0.01 1 端子指令通道
P0.11 30 加速時間0
P0.12 13 減速時間0
P1.09 2 停機制動頻率
P1.10 0.1 停機制動等待時間
P1.11 30% 停機直流制動電流
P1.12 3600 停機直流制動時間
P2.01 50 電機額定頻率
P2.02 970 電機額定轉速
P2.03 380 電機額定電壓
P2.04 294 電機額定電流
P2.05 155 電機額定功率
P2.06 0.09 電機定子電阻
P2.07 0.10 電機轉子電阻
P2.08 12.3 電機定、轉子電感
P2.09 11.9 電機定、轉子互感
P2.10 62.03 電機空載電流、
P3.10 1024 PG參數
P3.11 1 PG方向選擇
P5.02 1 正轉運行
P5.03 2 故障復位
P5.04 36 收放卷切換
P5.05 4 正轉點動
P5.06 5 反轉點動
P5.09 7 故障復位
P5.10 32 卷徑復位
P5.11 6 自由停車
PF.00 0 無張力反饋轉矩控制
PF.01 1 放卷模式
PF.04 20000 最大張力
PF.05 3 AI3設定張力
PF.10 5 張力錐度系數
PF.11 23.34 機械傳動比
PF.12 1.36 最大卷曲直徑
PF.14 0.41 原始卷曲直徑0
PF.18 0 線速度法測量卷徑
PF.19 0.5 卷徑濾波時間
PF.22 48 最大線速度
PF.23 1 AI1線速度輸入
PF.33 5% 轉動慣量補償系數
PF.34 7800 材料密度
PF.35 0.34 材料寬度
一、結束語
可逆冷軋機是主要的冷軋鋼設備之一，要求控制系統：過載能力強、穩速精度高、動態響應快，收/放電機能隨時響應主機速度變化率，以確保線速度（秒流量）相等，從而達到軋制全程張力（功率）的恒定。實踐證明：INVT-CHV100有PG矢量（“0”速張力可達180%）型變頻器加減速平滑、出力平穩，能夠很好的滿足冷軋鋼工藝“收/放”卷控制的需要。在實際應用中，可以適當提高主機速度（50HZ以上）、來提高單位時間的產量。英威騰張力擴張卡內嵌國際標準的MODBUS通訊協議，用戶也可以通過上位機來實現集中控制。INVT-CHV100為冷軋鋼行業提供了完美的解決方案，降低了能耗、提高了生產效率、使客戶更具競爭力。
二、參考文獻
1.《CHV系列矢量變頻器操作手冊》 英威騰電氣股份有限公司
2．《CHV系列矢量變頻器擴展卡說明書》英威騰電氣股份有限公司
3．《軋鋼工藝學》 冶金工業出版社出版
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