時(shí)間:2012-09-18 11:10:31來源:《控制與傳動(dòng)》第八期
一、三電平變頻器的工作原理
圖(一)所示是三電平逆變器單相的逆變部分的結(jié)構(gòu)圖 ,圖中S1~S4是逆變器件的器件,逆變器件可以是GTO、IGBT或IGCT管。V1~V4是逆變器件的續(xù)流二極管,V5和V6是鉗位二極管,為了平衡的電路,所有的二極管在選用時(shí)必須有相同的功率和相同的耐壓等級(jí)。而電容Ed的作用是濾去整流電壓所產(chǎn)的諧波使得到的直流電壓相對(duì)比較穩(wěn)定,C點(diǎn)是中心點(diǎn),是基點(diǎn)的參考電壓。
通過對(duì)S1~S4功率逆變器件的開通和關(guān)斷的控制,即可以輸出三種不同的電平:(1)當(dāng)S1、S2開通時(shí)輸出+Ed的電壓;(2)當(dāng)S2、S3開通時(shí)輸出的電壓為0;(3)當(dāng)S3、S4開通時(shí)則輸出-Ed的電壓。如圖(二)所示:
這樣,通過對(duì)S1~S4的開通時(shí)間進(jìn)行控制則能近似的輸出需要的正弦可調(diào)的電壓來驅(qū)動(dòng)電機(jī)。:
二、 SM150的硬件配置
圖(四)是SM150變頻器整體布置圖,SM150中壓變頻器主要由以下幾個(gè)部分組成:
(1)IGCT功率元件
功率模塊由三塊不同的相位元件組成。每個(gè)相位元件安裝有4個(gè)空程二極管、2個(gè)中點(diǎn)二極管和2個(gè)端子接線。每個(gè)端子接線由一個(gè)開啟平衡電抗器、一個(gè)接線電容器和一個(gè)接線電阻組成。開啟平衡電抗器位于相位元件旁,接線電容器和電阻位于相元件的下部區(qū)。
(2)PSA:控制命令即觸發(fā)角是通過相模塊PSA發(fā)出,經(jīng)過光纖傳輸?shù)焦β拾迳稀?/p>
(3)D445控制器硬件組成
控制模塊D445包含和傳動(dòng)其他部分通訊的以太網(wǎng)接口、軟件和傳動(dòng)程序等。
(4)檢測(cè)元件:速度檢測(cè)模塊SM30
速度檢測(cè)模塊SM30用于檢測(cè)電機(jī)的編碼器的速度反饋信號(hào)
(5)檢測(cè)元件:電壓、電流檢測(cè)元件AVT
電流和電壓實(shí)際值通過AVT組合組件測(cè)定。AVT組合組件的重要功能是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào),再將信號(hào)發(fā)送給PSA。信號(hào)通過光波導(dǎo)體傳送至PSA。
(6)檢測(cè)元件:電壓傳感模塊VSM10
電壓傳感模塊VSM10主要用于檢測(cè)高壓開關(guān)電網(wǎng)一側(cè)的電壓、頻率、相位。
(7)冷卻設(shè)備:SM150采用水冷方式,內(nèi)部水循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)的過濾水傳導(dǎo)出變頻器功率部件的熱量,再由循環(huán)泵導(dǎo)入至熱交換器被外循環(huán)水帶走。
(8)勵(lì)磁部分:采用外部勵(lì)磁控制,主要采用西門子6RA70直流調(diào)速裝置作為勵(lì)磁控制單元,勵(lì)磁電流的大小是由D445控制。
三、SM150的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)通訊
SM150的網(wǎng)絡(luò)主要由以下幾種:
(1)Profibus DP:PROFIBUS Automation:主傳動(dòng)上下輥通過此網(wǎng)絡(luò)連接到MRG。MRG往主傳動(dòng)控制字(控制字、速度給定、附加轉(zhuǎn)矩等)和讀取SM150變頻器的狀態(tài)字(狀態(tài)字、速度實(shí)際值、母線電壓、勵(lì)磁電流等)都是通過該網(wǎng)絡(luò)完成。
PROFIBUS ET200/EXC U1:D445的DP1網(wǎng)絡(luò)上連接了輔助柜ET200站、電機(jī)ET200站和勵(lì)磁單元。此網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)傳輸包括整流變壓器故障及報(bào)警信號(hào)、SM150輔助電源輔點(diǎn)信號(hào)、電機(jī)冷卻風(fēng)器及柜內(nèi)水冷單元狀態(tài)信號(hào)、電機(jī)定子的溫度、軸承溫度、外循環(huán)水流量、外循環(huán)水壓力等。
(2)Industrial Internet:SM150PN_CONFIGURATION:D445的CBE30擴(kuò)展卡將粗軋機(jī)上下輥、精軋機(jī)上下輥通過工業(yè)以太網(wǎng)連接在一起,然后通過精軋機(jī)上輥輔助柜內(nèi)的交換機(jī)SCALLANCE X200的光纖接口連接到HD07柜內(nèi)交換機(jī),PDA通過工業(yè)以太網(wǎng)可以記錄實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。SM150發(fā)往PDA的信號(hào)主要包括以下幾個(gè)方面:速度設(shè)定值、實(shí)際值,勵(lì)磁電流、轉(zhuǎn)矩電流,infeed輸入電壓、母線電壓等。
Ethernet Service:精軋機(jī)上輥、精軋機(jī)下輥、粗軋機(jī)上輥、粗軋機(jī)下輥通過D445的IE1口連接到粗軋機(jī)上輥輔助柜內(nèi)的交換機(jī)上,該交換機(jī)通過光纖融合器與HD07柜內(nèi)交換機(jī)相連。TDC通過此網(wǎng)絡(luò)可在線SM150程序。
Ethernet OP:OP177就地操作面板通過該以太網(wǎng)接口連接到SM150變頻器D445控制模塊。裝置調(diào)試和維護(hù)期間利用其不同的功能和數(shù)字鍵進(jìn)行就地監(jiān)控和控制。
(3)PROFIBUS Integrated(DRIVE_CLIQ):D445與各個(gè)功能模塊之間的通訊通過DRIVE_CLIQ線實(shí)現(xiàn)。在電機(jī)控制柜中通過DRIVE_CLIQ與D445相連的模塊有TM15、TM31、PSA、SMC30。整流單元控制柜的CX32也是通過此網(wǎng)絡(luò)與D445通訊,而且整流控制柜的控制單元CX32也是通過這條網(wǎng)絡(luò)訪問TM15、PSA和VSM模塊。TM15和TM31上的信號(hào)大多數(shù)為外部硬線接點(diǎn)(宿舍圖紙已經(jīng)標(biāo)出,抄上來)。
(4)Optical光線:SM150內(nèi)部通過光纖傳輸?shù)男盘?hào)主要是實(shí)際值檢測(cè)元件AVT檢測(cè)到的電壓電流等信號(hào)、IGCT的出發(fā)脈沖、各個(gè)模塊之間的數(shù)據(jù)交換等。
四、生產(chǎn)過程中的運(yùn)行情況。
(一)SM150在生產(chǎn)中達(dá)到的調(diào)試精度
(1)SM150在調(diào)試過程中的靜態(tài)速度精度在0.01%以內(nèi),此精度的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)是電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)兩周以上,轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間大于1s。
(2)電機(jī)帶負(fù)載后的速度上升時(shí)間:該時(shí)間是速度階躍給定后速度第一次達(dá)到宿舍設(shè)定值的相應(yīng)時(shí)間,精度要求該響應(yīng)時(shí)間應(yīng)小于60ms。
(3)電流相應(yīng)時(shí)間:電流的階躍給定為當(dāng)前電流值的5%,實(shí)際應(yīng)用中該相應(yīng)時(shí)間為10ms左右。
(4)正反轉(zhuǎn)切換時(shí)間:該時(shí)間為電機(jī)為帶接手工作時(shí)負(fù)基速切換到正基速的時(shí)間。調(diào)試中正反轉(zhuǎn)切換時(shí)間小于2s。
五、生產(chǎn)中的故障及其處理方法
主傳動(dòng)在運(yùn)行過程中如果出現(xiàn)報(bào)警及故障,可以在OP177面板上讀到故障信息。根據(jù)故障源的不同,這些故障信息分為三類:
(1)故障由連接到輔助柜或者電機(jī)ET200站的點(diǎn)引起。此類故障大多為外部硬線連接到I/O模塊,例如開關(guān)跳閘,油站允許主機(jī)啟動(dòng)信號(hào)未發(fā)出等。故障為以下形式:
=.H02/7.5 Oil Pump Not OK
(2)故障為SM150的內(nèi)部故障。格式如下列故障信息所示:
F30090 Protection: Cabinet door is open。
(3)程序中的某點(diǎn)引起的故障。此類故障時(shí)程序中某條件不滿足或者超出其極限時(shí)報(bào)出,故障形式為:
WA72/F2 AUX. Switch On Feedback Fault
其中WA/F2為故障點(diǎn)在程序中出發(fā)的位置。
作者簡介:王璐,1984年10月,漢族,山東省濟(jì)南市人,中共黨員,碩士研究生,目前在山東鋼鐵濟(jì)鋼寬厚板廠工作。我的聯(lián)系方式為:濟(jì)南市工業(yè)北路21號(hào),山東鋼鐵濟(jì)鋼寬厚板廠電氣車間,郵編250101,王璐,電話18615208912 wanglu841006@gmail.com
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