中厚板剪切线双边剪电气传动系统设计及调试探讨

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1、中厚板剪切线双边剪电气传动系统设计及调试探讨摘要：基于剪切工艺及竞标总额的综合考虑，将双边剪中用以控制两侧剪子行程同步的机械同步轴取消，通过在电气传动控制系统中采取速度闭环的矢量控制方式，同时附加角度环的多环控制方案，较好的解决了双边剪的行程同步性问题，达到了与取消机械同步轴前的同样效果。关键词：回馈制动；矢量控制；主从控制；角同步0引言中厚钢板广泛的应用于造船、汽车等行业。通常按厚度进行分类，厚度大于4mm的钢板属于中厚板。其中，厚度4.5-25.0mm的钢板称为中厚钢板，厚度25.0-100

2、.0mm的称为厚钢板。中厚钢板的轧制过程是加热炉将板坯加热后，到粗轧机和精轧机经3-5道次的可逆轧制，此时板坯被轧制成雪橇样的板材，由热矫完成基本整形后，送入剪切线区域。根据产品规格的不同，在剪切线完成切头、切边及定尺等任务，其中尤以对钢板的“双侧切边”处理最为重要。目前国内的中厚钢板双侧切边剪大都采用圆盘剪，如首钢北京厂区的3.5m中板厂，这种圆盘剪因机械结构原因决定了剪切力矩较小，只能剪切厚度小于15mm的钢板，大于15mm的钢板就只能采用“火切”，如此剪切出来的钢板双侧边截面粗糙，尺寸杂乱

3、，大大影响产品的质量和市场竞争力。西马克公司开发的双边剪（见图1），剪切力矩大，速度快，剪1切钢板厚度达到50mm，且剪切出的钢板双侧截面规格标准，换刀简单，不受钢板长度限制，生产效率高。图1双边剪机械结构示意图但是，西马克公司的双边剪对电气传动性能要求很高，传动系统要具有大转矩输出，速度快速响应的特性，而且考虑工艺及设备安全，在剪切过程中，两侧剪子的行程要保持高度的同步性，在机械部分取消同步轴的情况下，这对电气传动系统的同步控制提出了很高的要求。1电气传动系统中整流部分概况1.1整流系统设计及

4、构成电气传动系统架构采用公共直流母线型式，选用西门子6SE70系列变频器，由变压器二次侧提供三相交流690v电压，经整流（见图2）和逆变后，驱动四台350kW的交流异步电动机。2图2整流供电单线图为了提高整流器的电流输出能力，整流器采用并联装置的连接方式，即把两台额定电流和规格等技术数据相同的整流功率单元，使用一根西门子专用的50芯扁平电缆将两组整流器功率单元并联，由一个控制单元（CUR）控制两台整流器同时工作。进线端设计有进线电抗器，用来限制电网电压突变和操作过电压时引起的电流冲击，同时平滑电

5、源电压中包含的尖峰脉冲和整流电路换相时产生的电压缺陷,有效地保护变频器和改善功率因数，它既能阻止来自电网的干扰，又能减少整流单元产生的谐波电流对电网的污染。电动机由变频器拖动时，电动机的减速和停止都是通过逐渐减小运行频率来实现的，在变频器频率减小的瞬间，电动机的同步转速随之下降，而由于机械惯性的原因，电动机的转子转速未变，或者说，它的转速变化是有一定时间滞后的，这时会出现实际转速大于给定转速，从而产生电动机反电动势高于变频器直流3端电压的情况，此时电动机处于发电状态变成了发电机。由于变频器中间储

6、能环节的储能是有限的，故电动机处于发电状态时对变频器的安全有较大的威胁，必须将多余的电能处理掉。变频器在处理电机的再生发电时，有多种方法，如能耗制动、储能制动、回馈制动等。对能耗制动方法，电机发出的电会白白的浪费，同时能耗制动电阻会经常损坏；储能制动方法中储能也是有限的，同样对变频器有威胁，回馈制动是处理再生发电的好方法，又是制动的好方法。它即保证了变频器的安全、节约了能量、同时又增强了电机的制动效果。因此该传动系统整流器选型为6SE70的整流/回馈单元，前端设计了自耦变压器，完成回馈制动。当电

7、机处于发电状态时，变频器中回馈制动单元开始工作，经自耦变压器向电网回送电能，这样既起到了良好的制动效果，又将动能转变为电能，向电网送电而达到回收能量的效果。1.2整流系统调试整流器上电调试前，检测两组整流器进线主电源的相序和电压，确保正常后，上控制电源，进行相关参数设置，主要包括语言环境、传动配置、电源电压、功率部分配置、电流限幅、回馈制动选择、预充电时间等参数，之后启动合闸命令使进线接触器闭合，开始给中间回路预充电，预充电持续时间根据功率单元的容量及在库房存放时间设定，通常在30分钟以上，当预

8、充电结束后，进行电路设别，在PMU面板上重新显示°009后，表示整流器调试成功完成，整流器可以合闸送电，通过参数P006可以4看出在直流侧有930v左右的直流电压。2电气传动系统中逆变部分概况2.1逆变系统设计及概况双边剪电气传动系统逆变部分选择四台西门子SIMOVERTMASTERDRIVES系列逆变器，功率为630kw，进线电压为直流930v，输出交流电压0-690v频率为0-50Hz，分别驱动四台350kW的交流异步电动机（见图3）。逆变部分的主回路中，进线侧装有快熔保护，出线侧有输出电抗