浅议高炉卷扬(windlass)变频控制系统的设计思路

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1、浅议高炉卷扬(windlass)变频控制系统的设计思路：提出了高炉卷扬料车变频系统一种设计思路。　　关键词：高炉卷扬料车变频器变频器专用电机电抗器　　Abstract:theblastfurnaceputforadesignideas.　　Keyotorreactor　　：TM921.51：A：　　1.引言　　根据高炉的卷扬料车负载的恒转矩、重载特性，采用西门子Simovertmasterdrive系列变频器控制电机转速，卷扬设备是高炉上料的关键设备，对生产影响较大，因此采用两台变频器控制，一用一备。　　2.卷扬系统工艺控制要求　　料车的启动/停止过程要求

2、平稳，抱闸打开后，料车不能倒滑，在运行过程中需要检测料车的位置以改变运行速度，同时还要防止料车过卷和钢丝绳松弛。料车与高炉炉顶设备和槽下备料设备存在逻辑联锁，由西门子S7系列PLC控制。　　3.变频系统设计思路　　3.1电机与变频器的选择　　卷扬料车属于恒转矩负载，即所需的转矩不随转速的变化而改变，基本保持恒定，与直接的电X供电相比，由于高次谐波的原因，电机的温升要有些增大，另外，由于是恒转矩负载，即使转速变化，电动机的电流也基本不变，需考虑低转速时电机的冷却问题。基于上述原因，电机选型为变频器专用电机，加装专用冷却风扇，并选大一档容量，降低负载率，根据电

3、机额定电流的1.1~1.5倍，同时考虑过载能力来选择变频器的容量。　　3.2变频器自身的保护功能　　作为高炉上料的关键设备，变频器一旦损坏，将严重的影响生产，因此变频器应有能力对一些异常情况进行自我保护。　　3.2.1瞬时过电流及对地短路保护　　当变频器输出端由于对电机进行直接起动，相间或对地短路等原因出现过大的电流峰值，并有可能超过主电路换流器件的容许值时，变频器将关断主电路换流器件并停止输出。此外，在直流中间回路和换流电路中安装熔断器进行过电流保护。　　3.2.2过电压/欠电压保护　　当电机快速减速，由于能量回馈变频器直流中间回路的直流电压超过规定值，

4、为避免主电路换流器件烧毁，变频器将停止输出。而当变频器的供电电源电压降低时，直流中间回路的电压将会下降，从而使变频器输出电压过低，造成电机输出转矩不足和过热现象，在检测到中间直流回路电压出现规定时间以上的欠压，变频器将停止工作。　　3.2.3变频器过载保护　　变频器输出电流大于额定电流一定百分比且持续一段时间后，变频器启动自己的电子热保护功能，保护主电路的换流器件。　　3.2.4散热片过热保护　　冷却系统故障时，散热片将发生过热现象，上面的热敏继电器动作，发出报警并停止变频器的运行。　　3.3变频器主要外围设备的选择　　3.3.1电源侧进线电抗器选择　　电

5、源侧进线电抗器可减小变频器、整流单元的谐波电流，改善功率因数，也减小换向缺口；也能限制由于电源电位的突变而产生的电流冲击。电抗器的容量选择和电源容量有较大关系，一般情况下按照在额定电压和电流条件下，使电抗器上的电压降在2%~4%。　　3.3.2制动单元和制动电阻选择　　使用电压型变频器驱动异步电机，当电机减速时，电动机及其负载所具有的能量将对直流侧的滤波电容进行充电，考虑到电力电子器件的安全，需要将这部分能量消耗掉，方法是在直流侧安装制动单元和制动电阻，当电容电压升到一定数值时，控制制动电阻支路上的开关器件导通，使从电机回馈到直流侧的能量消耗在电阻上，避免

6、电容电压进一步上升，制动电阻的选择包括电阻的阻值和容量，前者决定制动时流过电阻的电流，后者决定电阻容许的发热量，电阻的容量选择还应该考虑工作时间。　　3.3.3输出电抗器选择　　隔离双栅极晶体管(IGBT)脉宽调置(P)变频器能够输出很高的开关频率，电压改变迅速，产生瞬间电压峰值，可能会击穿电机绝缘材料上的针孔，引起短路，过早引发电机故障。变频器和电机的距离，一般地说，如果离电源不超过15英尺，反射波电压的影响没有多大，但是，随着距离的增加，电机端的电压就会升高，而且大于绝缘系统的设计电压，因此在变频器输出侧安装了负载电抗器和dv/dt滤波器。　　外围设备

7、见下图示意：　　　　3.4与自动控制系统的通讯