ACS800多傳系統在連退機組的應用

唐智雁

摘 要：寶鋼1220連退機組傳動系統采用ABB公司ACS800多傳系統，該文首先介紹直接轉矩控制技術（DTC），隨后分析TD段ACS800多傳系統的硬件配置，同時分析ACS800和L1系統AC800PEC的通訊，最后介紹ACS800系統在連退機組的應用情況。

關鍵詞：DTC 連退機組 ACS800 充電控制器

中圖分類號：TG333 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）02（b）-0067-02

寶鋼1220 mm連退機組現實帶鋼清洗退火和平整工藝，產品厚度集中在0.18～0.22 mm，爐子段最高速度800 m/min。機組共有變頻電機359臺，傳動系統選用ABB公司的ACS800多傳系統，采用ABB特有的DTC控制技術。機組傳動系統由5套公共整流供電單元（分別為TA、TB、TC、TD、TE段），除了TC段（爐子段）采用DSU整流，其他整流都采用高性能的ISU整流。

1 直接轉矩控制

異步電機控制策略主要有兩種：矢量控制和DTC。矢量控制是按轉子磁鏈定向的，而DTC是按定子磁鏈控制的，結構簡單，具有優良的動靜態性能，與矢量控制相比，DTC優點為：（1）選擇電機定子磁鏈作為被控量，系統中的磁鏈模型都在靜止坐標系下求得，模型不受轉子參數影響；（2）DTC通過對轉矩的雙位式砰-砰控制實現轉矩直接控制并把轉矩波動限制在一定的容差范圍內，控制既直接又簡化，不需要像矢量控制系統那樣要把電流分解成轉矩分量與勵磁分量，再通過對電流的控制間接地控制轉矩。但DTC也存在缺點：采用砰-砰控制，所以在系統穩定工作時，其轉矩與磁鏈都是脈動的，這一點不如矢量控制系統。

交流轉矩，式中，為定子磁鏈幅值，為轉子磁鏈幅值，表示定子磁鏈和轉子磁鏈的磁通角。在實際應用中，為了充分利用電機功率，都保持定子磁鏈的幅值為額定值，而轉子磁鏈的幅值由電機負載決定，因此直接轉矩控制就是通過對轉子磁鏈與磁通角的計算完成，即改變磁通角的大小可以控制電機轉矩的大小。

2 傳動系統

此文以TD段為例子，分析ACS800多傳系統。TD段負責雙機架平整機主傳動，由“輔助控制單元（ACU）、進線單元（ICU）、整流單元、逆變單元、控制單元”組成。整流單元容量為2 730 kVA，1#機架逆變器為1 160 kVA，2#機架逆變器為1 740 kVA。

2.1 整流單元

ACS800多傳整流供電單元有3種：二極管供電單元（DSU）、晶閘管供電單元（TSU）和IGBT供電單元（ISU）。DSU單元僅對交流電壓整流，它不能將制動能量回饋給電網，是一種不可逆供電單元。晶閘管供電單元的主要元件是兩個六脈波晶閘管橋，一組正橋為整流單元，一組反橋為逆變單元；正常工作時，正橋工作反橋處于封鎖狀態；當系統能量回饋直流母線，引起直流母線電壓升高時，正橋處于封鎖狀態，反橋開始逆變；在同一時刻，正橋和反橋只有一個橋導通，否則引起逆變顛覆，TSU是一種可逆供電單元。

TD段整流采用IGBT元器件的ISU單元，由6組R8i模塊并聯組成，其中每個R8i模塊都是一個完整U、V、W三相電路。進線電壓為交流690 V，經過LCL濾波模塊輸入R8i的U、V、W端子，轉化為直流電壓輸出到直流母排上，向兩臺平整機逆變單元供電。R8i模塊由“主回路接口板ANIT、IGBT觸發脈沖板、IGBT功率器件、AGPS防誤啟動板、APOW電源板、AFPS風機電源、AFIN風機速度控制板”組成。

2.2 逆變單元

ACS800多傳動的逆變器采用模塊化結構，逆變單元的R8i模塊和整流單元R8i模塊完成相同。TD段多傳系統中1#機架電機逆變器由2組R8i模塊并聯組成，2#機架電機逆變器由3組R8i模塊并聯組成。每個逆變器帶一個傳動控制單元RDCU，RDCU單元包括RMIO板、編碼器接口模塊RTAC、DDCS通訊模塊RDCO。

3 ACS800與L1系統AC800PEC通訊

ACS800與L1系統AC800PEC控制器采用單模光纖通訊。ACS800逆變器RDCO卡的CHO通道用DDCS光纜和通訊中繼器RDBU-95相連接，RDBU-95再通過DDCS光纖連接到AC800PEC柜內的CI858傳動通訊模塊，實現傳動系統與L1系統的通訊。ACS800和AC800PEC的數據交換包括“發送”和“接收”，在逆變器92和93組參數中定義ACS800發送到AC800PEC的變量，在逆變器90和91組參數中定義ACS800接收AC800PEC的變量，例如ACS800需要接收AC800PEC的速度給定信號，研究人員將90.02設定為2301。在L1系統中要為每臺逆變器定義地址，例如逆變器的地址為101，則把ACS800中70.01參數設置為17（即1×16+01=17）。

4 充電控制器故障

機組準備運行時發現6#張力輥逆變器無法工作，報警“INV DISABLED”。對ACS800來說，產生“INV DISABLED”故障的原因有很多，其中充電控制器異常會產生此故障。

4.1 充電控制器工作原理

整流單元和逆變單元的R8i模塊都需要經歷初始充電過程，6#張力輥逆變器功率大，采用R8i模塊并聯，R8i充電回路在模塊外部，由“充電控制器（ASFC）、充電熔絲、充電電阻”組成，充電控制器和R8i模塊之間通過光纜連接。當合上逆變柜上分斷開關Q1時，實際此時主回路開關未合上，僅壓緊了合閘彈簧，此時僅僅是充電回路合上，R8i模塊開始充電，當模塊檢測到直流電壓達到安全范圍，給充電控制器發送充電完成信號，充電控制器發合閘信號，Y9線圈得電，主回路開關再自動閉合，完成合閘過程。R8i變頻器模塊可并聯使用，1個充電控制器最多可連接3個并聯使用的R8i模塊。在充電控制器上有選擇開關，若某個端口連接了R8i模塊，則需要將選擇開關撥到“ON”位置，表示此端口已使用。母線開關合閘時，充電控制器控制充電，當充電過程完成，主開關閉合后，充電控制器發出使能信號到每一個并列的R8i模塊。當充電控制器有一路損壞，則對應的R8i模塊未收到使能信號，R8i模塊無法運行。逆變器內參數98.12可設定使能信號是否有效，當設定有效但R8i模塊未接收到使能信號，逆變器不能起動，報“INV DISABLED”故障。

4.2 故障處理

“INV DISABLED”故障發生后，檢查開關Q1已經合上。當將Q1開關再次斷開，再重新合閘，觀察充電過程正常，測量Q1“常開”輔助觸點，已經導通，信號進入充電控制器。再觀察充電控制器，有3個指示燈，分別指示和6#張力輥逆變器3個并聯R8i模塊的通訊回路，發現有一回路指示燈未亮，而正常工作情況下指示燈應該常亮，于是判斷充電控制器壞，更換充電控制器后恢復正常。

ACS800多傳系統自2007年9月投運至今，設備運行穩定，性能滿足連退工藝要求，控制精度高、響應速度快，維護方便。但該系統部分輔助元器件故障率較高，比如“風機調速控制板、防誤啟動板、急?；芈窌r間繼電器、電源模塊”，研究人員對這些設備進行了局部改造，目前運行狀態穩定。

參考文獻

[1] 李夙.異步電動機直接轉矩控制[M].北京：機械工業出版社，1998.

[2] 胡崇岳.現代交流調速技術[M].北京：機械工業出版社，1998.