樊 磊

山東省章丘市濟(jì)鋼集團(tuán)耐火材料有限責(zé)任公司爐料分廠 250200

1 兩類控制方式比較

1.1 V/F控制方式：

1.1.1 優(yōu)點(diǎn)：普通型V/F通用變頻器是轉(zhuǎn)速開環(huán)控制，無(wú)需速度傳感器，控制電路比較簡(jiǎn)單，電機(jī)選擇通用標(biāo)準(zhǔn)異步電動(dòng)機(jī)，因此通用性比較強(qiáng)，性能/價(jià)格比比較高。

1.1.2 缺點(diǎn)：

1.1.2.1 不能恰當(dāng)?shù)恼{(diào)整轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償和適應(yīng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩的變化。

普通V/F通用變頻器常用兩種方法實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩提升功能：一種是在存儲(chǔ)器中存入多種V/F函數(shù)的不同曲線圖形，用戶人為選擇最佳曲線；另一種是根據(jù)定子電流的大小自動(dòng)補(bǔ)償定子電壓。選V/F曲線很難恰當(dāng)調(diào)整電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，負(fù)載沖擊或啟動(dòng)過(guò)快，有時(shí)會(huì)引起過(guò)電流跳閘。由于定子電流不總是與轉(zhuǎn)子電流成正比，所以根據(jù)定子電流調(diào)節(jié)變頻器電壓并不反映負(fù)載轉(zhuǎn)矩。因此，定子電壓不能根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩的改變而恰當(dāng)?shù)母淖冸姶呸D(zhuǎn)矩。特別是在低速下，定子電壓的設(shè)定值較小，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確補(bǔ)償是困難的。由于定子電阻壓降雖負(fù)載變化，當(dāng)負(fù)載較重時(shí)可能補(bǔ)償不足；較輕時(shí)可能產(chǎn)生過(guò)補(bǔ)償，磁路過(guò)飽和。這兩種情況均可能引起變頻器過(guò)電流跳閘。

1.1.2.2 無(wú)法準(zhǔn)確地控制電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速。

由于普通V/F通用變頻器是轉(zhuǎn)速開環(huán)控制，由異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性可知，設(shè)定值為定子頻率也就是理想空載轉(zhuǎn)速，而電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速由轉(zhuǎn)差率（負(fù)載）所決定，所以V/F控制方式存在穩(wěn)態(tài)誤差不能控制，無(wú)法準(zhǔn)確控制電機(jī)準(zhǔn)確電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速。

1.1.2.3 轉(zhuǎn)速極低時(shí)，由于轉(zhuǎn)矩不足而無(wú)法克服較大的靜摩擦力。

1.2 矢量控制方式：

分為無(wú)速度傳感器矢量控制、有速度傳感器控制，這種矢量控制調(diào)速裝置可以精確設(shè)定和調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)矩的限幅控制，因而性能較高，受電機(jī)參數(shù)變化的影響較小。若調(diào)速范圍不大，在1：10的速度范圍內(nèi)，常采用無(wú)速度傳感器方式，轉(zhuǎn)速/電流的實(shí)際值可以利用由微型機(jī)支持的對(duì)異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行模擬的仿真模型來(lái)計(jì)算；

若調(diào)速范圍較大，即在極低的轉(zhuǎn)速下也要求具有高動(dòng)態(tài)性能和高轉(zhuǎn)速精度時(shí)，采用有速度傳感器方式，可采用脈沖式速度傳感器，但安裝麻煩，是整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)中最不可靠環(huán)節(jié)。

采用矢量控制調(diào)速可與直流電動(dòng)機(jī)調(diào)壓時(shí)的調(diào)速性能相媲美。

2 濟(jì)鋼煉鐵廠二號(hào)高爐卷?yè)P(yáng)拖動(dòng)現(xiàn)狀

2.1 主變頻器采用美國(guó)AB公司生產(chǎn)的型號(hào)：AB1336PLUSⅡ，112KW，采用無(wú)速度傳感器的矢量控制，2005年8月份調(diào)試使用，屬于修舊利廢。備用變頻器采用日本三墾Samco-i系列，型號(hào)：IPF-132K，132KW，采用V/F控制方式。控制電機(jī)型號(hào)：YZR315M-10，75KW。兩套變頻器能夠切換。

2.2 卷?yè)P(yáng)上料系統(tǒng)要求變頻器啟動(dòng)時(shí)全速啟動(dòng)，減速時(shí)兩級(jí)減速，要求啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩足夠，且不能過(guò)流，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確停車。上料PLC系統(tǒng)輸出信號(hào)控制變頻器動(dòng)作，變頻器工作狀態(tài)反饋到PLC輸入控制PLC輸出，實(shí)現(xiàn)變頻器與PLC閉環(huán)控制。兩套變頻器用一套PLC程序控制。

3 三墾變頻器V/F控制和AB變頻器矢量控制在實(shí)際使用中的性能比較

表1 兩種控制方式運(yùn)行對(duì)比

3.1 采用矢量控制，電機(jī)啟動(dòng)電流明顯減小，這樣對(duì)電機(jī)線圈的電流沖擊明顯減小，對(duì)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的抱閘機(jī)械沖擊明顯減小。保護(hù)設(shè)備。

3.2 采用矢量控制，加速電流基本無(wú)變化，全速電流減少明顯，減速電流有少量減少，可以精確設(shè)定和調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)矩的限幅控制，因而性能較高，受電機(jī)參數(shù)變化的影響較小。轉(zhuǎn)速/電流的實(shí)際值對(duì)異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行模擬的仿真模型來(lái)計(jì)算，準(zhǔn)確可靠，節(jié)能明顯。

3.3 采用矢量控制，電機(jī)加減速/運(yùn)行中噪音明顯減少，即電機(jī)線圈中無(wú)功能量的交換減少，使電機(jī)發(fā)熱降低，減少電機(jī)的功率損耗，使變頻器逆變部分對(duì)外干擾明顯降低。

3.4 采用矢量控制，基頻（50HZ）以上調(diào)速與以下調(diào)速方式一致，解決了V/F控制方式下，基頻（50HZ）以上與以下調(diào)速，變頻器輸出恒功率和恒轉(zhuǎn)矩狀態(tài)下帶來(lái)的一系列問(wèn)題。

4 變頻器參數(shù)調(diào)整

變頻器參數(shù)調(diào)整至關(guān)重要，有些參數(shù)要經(jīng)過(guò)實(shí)踐反復(fù)調(diào)整。

4.1 三墾V/F控制變頻器較關(guān)鍵參數(shù)：

4.1.1 轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償：在低頻區(qū)，為了補(bǔ)償電機(jī)所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩不足，如果轉(zhuǎn)矩提升過(guò)快，則會(huì)形成過(guò)電流狀態(tài)，一般取3%左右。

4.1.2 啟動(dòng)頻率：為變頻器開始啟動(dòng)的頻率，頻率小于啟動(dòng)頻率，變頻器不會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)。啟動(dòng)頻率越大，轉(zhuǎn)矩大，易過(guò)流。一般取2HZ～4HZ 。

4.1.3 啟動(dòng)延遲時(shí)間：從運(yùn)轉(zhuǎn)信號(hào)來(lái)到變頻器啟動(dòng)之間的時(shí)間。該值可設(shè)定為零，若設(shè)定較大數(shù)值，易造成變頻器過(guò)流。

4.1.4 加減速時(shí)間，加減速點(diǎn)由電子主令參數(shù)控制，由于采用開環(huán)控制，加減速時(shí)間要在實(shí)踐中反復(fù)摸索，即不能造成過(guò)流，又保證減速停車。

4.2 AB矢量控制變頻器較關(guān)鍵參數(shù)：

4.2.1 加減速時(shí)間，變頻器采用智能化控制，能根據(jù)設(shè)定時(shí)間自動(dòng)調(diào)整。并且加速中電流數(shù)值分布均勻，減速中電流略有減小。

4.2.2 進(jìn)行矢量控制首先根據(jù)電機(jī)空載時(shí)自動(dòng)讀入磁通電流、電壓數(shù)值，建立矢量控制數(shù)學(xué)模型。同型號(hào)電機(jī)也要分別進(jìn)行磁通參數(shù)自動(dòng)識(shí)別。

4.2.3 變頻器輸出采用數(shù)字輸出電流的30%輸出，供PLC控制，該值是調(diào)整輸出轉(zhuǎn)矩的關(guān)鍵參數(shù)。

5 PLC控制變頻器傳動(dòng)系統(tǒng)注意事項(xiàng)及故障分析

5.1 在電源輸入側(cè)加裝交流電抗器。變頻器功率因數(shù)在有輸入交流電抗器時(shí)約為0.8～0.85，沒(méi)有輸入交流電抗器時(shí)約為0.6～0.8。除能改善功率因數(shù)外，還能抑制輸入電路中的浪涌電流，并能電源電壓不平衡的影響，能改善變頻器運(yùn)行質(zhì)量和濾波。

5.2 采用性能優(yōu)越的變頻器，性能好的變頻器自身濾波功能強(qiáng)，能減少對(duì)外界干擾。

5.3 當(dāng)變頻器選定后，盡可能提高被干擾對(duì)象的抗干擾能力，例如：我廠2000年1號(hào)高爐料車頻繁出現(xiàn)超卷掉道現(xiàn)象，檢查系統(tǒng)正常，最后確認(rèn)變頻器對(duì)PLC220伏輸出模塊產(chǎn)生干擾，造成斷電延時(shí)，料車超卷，在PLC輸出模塊輸出端并接阻容吸收回路解決。2005年2月2號(hào)高爐改造初期，料車間斷出現(xiàn)中途停車現(xiàn)象，將停車因素程序監(jiān)控，沒(méi)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，最后檢查PLC主機(jī)外殼接地電阻較大，重新處理使接地電阻小于4歐姆后系統(tǒng)正常。另外，控制線采用屏蔽線，來(lái)削弱電磁感應(yīng)和靜電感應(yīng)；控制線盡可能與電源線分開；變頻器輸入/輸出安裝濾波器等隔離措施，都能將變頻器傳送到被干擾對(duì)象的干擾信號(hào)減弱。

5.4 變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)必須與PLC控制實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，PLC控制變頻器硬線連接環(huán)節(jié)盡可能減少，當(dāng)環(huán)節(jié)增多時(shí)，接觸電阻增大，當(dāng)大到一定值時(shí)，變頻器無(wú)法識(shí)別運(yùn)轉(zhuǎn)信號(hào)是否到來(lái)，造成變頻器誤動(dòng)作。例如：我廠2號(hào)高爐2005年8月份料車溜車現(xiàn)象就是變頻器與PLC沒(méi)有實(shí)行閉環(huán)控制，硬線控制環(huán)節(jié)過(guò)多造成料車溜車，萬(wàn)幸的是，料車沒(méi)有從斜橋頂部掉下，否則后果不堪設(shè)想。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上比較實(shí)際運(yùn)用中的情況，建議在較精確控制模式下，首先采用矢量控制模式，但帶矢量控制的變頻器價(jià)格較高。