中壓變頻器在安鋼高線的應用
安陽鋼鐵公司高速線材是2001年投產(chǎn)的具有較高設備裝備水平的技改項目，其精軋機和減定徑機交流主傳動裝置采用西門子MV中壓變頻器。該變頻器采用TRANSVECTOR磁場定向控制，并運用空間向量估計值及為降低電機損耗而經(jīng)過優(yōu)化的逆變器觸發(fā)脈沖模式獲得優(yōu)良的控制特性，具有強大的計算功能和快速反應能力，動態(tài)特性好，功率因數(shù)高，諧波含量低及較好的深調速性能。
變頻器主回路由3大部分組成：整流單元、中間單元、逆變單元。整流單元采用移相30°的12脈波二極管整流，直流母線額定電壓為5880V。中間直流單元由預充電單元、放電單元、制動單元組成。逆變單元使用IGBT三電平矢量控制技術，兩組并聯(lián)輸出。
控制系統(tǒng)采用SIMADYN2D，雙32位CPU分工合作，一個主要用于處理矢量控制的檢測、計算、邏輯量的處理，實現(xiàn)轉矩、速度閉環(huán)控制；另一個用于處理通信，通過MPI或PROFIBUS2DP網(wǎng)與3個從站(OP7、遠程ET200、柜內ET200站)進行通信。
此裝置為三電平結構，每相橋臂上功率器件V1和V3，V2和V4的狀態(tài)總是互反的，輸出電壓只能是從+Ed到0，0到-Ed；不允許在+Ed和-Ed之間直接變化，即不存在兩個器件同時開通或關斷的情況，從而在橋臂上輸出3種不同電平：+Ed、0、-Ed。
三相合成空間電壓矢量為一旋轉矢量，旋轉角速度為ω，其幅值為3/2Ue。當其相電壓達到最大值時，合成空間矢量即處于該相電壓對應的位置上。這樣空間電壓矢量就和三相電壓建立了一一對應的關系。
電壓空間矢量控制的基本原理是用三電平變頻器所具有的菱形矢量逼近系統(tǒng)所需要的電壓矢量軌跡，三電平PWM的控制指令是主控系統(tǒng)根據(jù)U/f控制和矢量控制等控制策略得到的，它以某一角速度在空間旋轉，其幅值正比于輸出電壓幅值，其旋轉角頻率正比于輸出電壓頻率。
在調試生產(chǎn)中，我們碰到了以下問題：
1)由于頻繁調速及電網(wǎng)電壓高造成制動電阻頻繁和長時間投用。本系統(tǒng)采取提高投用制動電阻的門檻值(由11115提高到11125)和調整變壓器的分接開關位置(由3調至1，變壓器參數(shù)由6000V/2×2260V調為6300V/2×2260V)的辦法徹底解決了這一問題。
2)電流高頻振蕩放大，裝置過流跳閘。這是因為變頻器與電機間的動力電纜對地產(chǎn)生寄生電容以及電纜之間產(chǎn)生的耦合電容與電機的感性負載產(chǎn)生LC諧振造成的，我們在輸出回路上增加電抗器后，問題徹底解決。
MV中壓變頻器經(jīng)過在安鋼的實際運行考驗，證明該系統(tǒng)具有優(yōu)良的動態(tài)性能，可靠的檢測和保護功能，設備運行穩(wěn)定，故障率低。
變頻器主回路由3大部分組成：整流單元、中間單元、逆變單元。整流單元采用移相30°的12脈波二極管整流，直流母線額定電壓為5880V。中間直流單元由預充電單元、放電單元、制動單元組成。逆變單元使用IGBT三電平矢量控制技術，兩組并聯(lián)輸出。
控制系統(tǒng)采用SIMADYN2D，雙32位CPU分工合作，一個主要用于處理矢量控制的檢測、計算、邏輯量的處理，實現(xiàn)轉矩、速度閉環(huán)控制；另一個用于處理通信，通過MPI或PROFIBUS2DP網(wǎng)與3個從站(OP7、遠程ET200、柜內ET200站)進行通信。
此裝置為三電平結構，每相橋臂上功率器件V1和V3，V2和V4的狀態(tài)總是互反的，輸出電壓只能是從+Ed到0，0到-Ed；不允許在+Ed和-Ed之間直接變化，即不存在兩個器件同時開通或關斷的情況，從而在橋臂上輸出3種不同電平：+Ed、0、-Ed。
三相合成空間電壓矢量為一旋轉矢量，旋轉角速度為ω，其幅值為3/2Ue。當其相電壓達到最大值時，合成空間矢量即處于該相電壓對應的位置上。這樣空間電壓矢量就和三相電壓建立了一一對應的關系。
電壓空間矢量控制的基本原理是用三電平變頻器所具有的菱形矢量逼近系統(tǒng)所需要的電壓矢量軌跡，三電平PWM的控制指令是主控系統(tǒng)根據(jù)U/f控制和矢量控制等控制策略得到的，它以某一角速度在空間旋轉，其幅值正比于輸出電壓幅值，其旋轉角頻率正比于輸出電壓頻率。
在調試生產(chǎn)中，我們碰到了以下問題：
1)由于頻繁調速及電網(wǎng)電壓高造成制動電阻頻繁和長時間投用。本系統(tǒng)采取提高投用制動電阻的門檻值(由11115提高到11125)和調整變壓器的分接開關位置(由3調至1，變壓器參數(shù)由6000V/2×2260V調為6300V/2×2260V)的辦法徹底解決了這一問題。
2)電流高頻振蕩放大，裝置過流跳閘。這是因為變頻器與電機間的動力電纜對地產(chǎn)生寄生電容以及電纜之間產(chǎn)生的耦合電容與電機的感性負載產(chǎn)生LC諧振造成的，我們在輸出回路上增加電抗器后，問題徹底解決。
MV中壓變頻器經(jīng)過在安鋼的實際運行考驗，證明該系統(tǒng)具有優(yōu)良的動態(tài)性能，可靠的檢測和保護功能，設備運行穩(wěn)定，故障率低。
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