軋機主傳動交流變頻傳動技術的發(fā)展及應用研究

劉新平

【摘 要】隨著社會的不斷進步，鋼鐵需求量也在穩(wěn)步提升。但是由于鋼鐵的軋制技術種類繁多，不同種類的技術手段對于電控系統(tǒng)的需求問題上，往往會有不同之處，鋼鐵企業(yè)中軋機的電動傳動問題的解決上呈現(xiàn)出了多樣化。本文將相關措施進行了科學規(guī)劃與統(tǒng)計，并對其優(yōu)劣之處加以比較。此外，還將對我國當代一些運行功率較大的調(diào)控系統(tǒng)的使用以及發(fā)展情況進行簡要分析與評價。

【關鍵詞】軋機主傳動；交流變頻傳動技術；發(fā)展

1 軋機使用前需要滿足的條件

1.1 應達到規(guī)定的工藝標準

在進行軋制鋼鐵工作之前，應當先對軋機進行相關的專業(yè)性檢查。確保下一步工作中將要用到的軋鋼機的功率、轉動速度、轉動范圍、可控區(qū)間等方面順利進行。觀察在檢查工作中軋機所達到的最大功率值，這樣能夠幫助我們快速獲取軋機的過載能力。與此同時，還要認真觀察，記錄機器是否會出現(xiàn)逆向運行的情況，以及機器的轉動能力，運行時的平均功率是否正常等等。

1.2 傳動裝置的數(shù)據(jù)需求

傳送系統(tǒng)是機器的重要組成部分之一。應當通過科學合理的手段，精確控制其運行速度，保證工作精度，減少由于低級錯誤而導致的不必要的麻煩。

1.3 順應電網(wǎng)的具體規(guī)定

電機和相應的電力電子變換器也應當做到順應國家電網(wǎng)的具體要求，時刻注意它們在工作進程中對國家電力網(wǎng)絡的注入功率是否達到規(guī)定標準。

1.4 實現(xiàn)其自動化能力

傳動系統(tǒng)以及軋鋼機的發(fā)展同樣也應該跟上時代發(fā)現(xiàn)潮流，不斷增強其通訊接口的標準性、優(yōu)質性、對外開放性。此外，還要將系統(tǒng)的信息收集能力、管理能力、傳播能力等等考慮在內(nèi)。

1.5 經(jīng)濟性要求

在判定一個傳動系統(tǒng)是否經(jīng)濟實惠時，最為直觀的數(shù)據(jù)就是企業(yè)位置所付出的經(jīng)濟壓力，除此以外還包括企業(yè)在使用該系統(tǒng)時所損失的運行費用等，這些都是其經(jīng)濟性能的判定基礎。

2 軋機主傳動交流調(diào)速技術比較

2.1 交-交變頻調(diào)速傳動系統(tǒng)

這類調(diào)速技術實際上就是由直流調(diào)速技術不斷轉變而來的，在他的主要回路上使用的是一種名為相控晶閘管的設備。在通常情況下，在對于6相變頻的使用時，經(jīng)常采用3組反并聯(lián)的變壓器對其進行電力供應。以此類推，在12相變頻時往往采用的就是6相變頻關聯(lián)的方式進行電力支持。這種傳動系統(tǒng)最為明顯的就是在電網(wǎng)工作時的頻率以下進行工作。另外交-交變頻系統(tǒng)也具有許多的優(yōu)點：在它的電流供應過程中，它是并不會參與其中的，減少了電力資源的損失。此外，它還具有占地空間小、運行效率高、波形優(yōu)良、價格低等等主要優(yōu)點。而且采用這類變頻可以有效的解決無環(huán)流交-交變頻系中經(jīng)常出現(xiàn)的功率低下、頻率不足、波形污染嚴重等等致命性缺點。當然他也有不足之處，尤其是它們的閘晶管的供電方式是不同的。這種方式除了可以對電源處的無功分量進行有效控制，還能夠提高變頻系統(tǒng)的輸出電壓，提升頻率等。另外，它還存在傳動系統(tǒng)有效率低下，安裝復雜，費用高，占有空間大等特點。

2.2 負載換流變頻調(diào)速系統(tǒng)

由一個直流耦合電抗器、一臺整流變壓器、一套電源測自然換流閘晶管整流器以及一套電動機側負載換流晶閘管逆變器組合而成的系統(tǒng)被稱為LCL系統(tǒng)。是通過同步電機轉子過激磁的容性無功率，進而來實現(xiàn)晶閘管換流。它的輸出電流和輸出電壓分別由電動機測逆變器和電源側整流器進行控制。LCI系統(tǒng)是屬于交-直-交變頻系統(tǒng)的一種，便于四象限的運行，能夠滿足對其對輸出頻率的具體需求。但由于在電流的輸出方面，是呈現(xiàn)出層次性的，而且其電流波較大，低速時，它的力矩脈動同樣是較大的。所謂的低速，也就是在它的轉動速度小于百分之十時，更加明顯。在一般情況下，LCI系統(tǒng)能夠控制的速度范圍是在一比十。為了降低輸出力矩的脈動，大型LCI系統(tǒng)通常采用12相供電方式。在這樣的脈動能力和速度控制之下，通常是沒有辦法達到相關的工藝要求的。

2.3 交-直-交三電平變頻傳動系統(tǒng)

伴隨著科學技術的進步，一些電流較大、電壓值較高的電子器件的被研發(fā)出來，例如GTO、IGBT等元件。交-直-交的變頻系統(tǒng)在它的變頻調(diào)速方面也在不斷的向著大容量的方向發(fā)展。這些大電流、高電壓的電子器件，在與一些傳統(tǒng)的器件相對比時，可以發(fā)現(xiàn)在使用了可自關斷的半導體原件之后，達到了節(jié)約資源、節(jié)約費用、結構簡單、使用方便、工作效率高等優(yōu)點。PWM作為現(xiàn)代軋鋼機最為主要的傳動系統(tǒng)，三電平結構是其最長使用的結構。在PWM的作用之下，可以將調(diào)速的控制在一定的范圍之內(nèi)，此外還能夠把電流波量控制在百分之四以下。這樣以來，能夠對實現(xiàn)其工作效率的提高、費用降低、能量的再次利用起到重要作用。

3 我國當代的具體發(fā)展情況

在經(jīng)濟飛速發(fā)展的現(xiàn)代，大眾對高質量生活的需求越來越強烈，現(xiàn)代化建筑規(guī)模也越來越大。在這樣的形勢之下，交-交變頻系統(tǒng)的使用依舊十分普遍，因為這種系統(tǒng)不僅成本低，還具有很多特有的優(yōu)越之處；相反，另外一種系統(tǒng)的價格較高，在最出的購買與使用中需要相關單位承受較大的經(jīng)濟壓力。但是它同樣也有著自己的優(yōu)點。比如說，它的性能相對于交-交變頻系統(tǒng)來說則更加的優(yōu)越，并別還能省去無功補償?shù)氖褂茫@樣以來在為企業(yè)節(jié)約了資金資源之外還節(jié)約了大量的企業(yè)的占地面積。另外在使用過程中它還比交-交變頻系統(tǒng)有更強的節(jié)能性。企業(yè)是否擁有交-直-交三電平變頻系統(tǒng)是判定一個鋼鐵企業(yè)也是否邁向現(xiàn)代化的重要指標之一，還是一個鋼鐵企業(yè)的綜合實力的體現(xiàn)。對于軋鋼機的控制系統(tǒng)的研究問題上，我們涉及了電機學、電子學、自動化、計算機科學、數(shù)學計算等準多學科。在過去的較長一段時間里，我們國家在軋鋼機的控制系統(tǒng)等核心技術上，都是需要依賴進口的。因此，在較長一段時間內(nèi)，外國企業(yè)對我國軋鋼機控制系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)實施了技術以及市場壟斷。在關于三電平整流以及逆變主要回路的結構上，對PWM這一重要理論的積極研究以及使用問題上逐漸成為了我們關注的焦點。我國在使用DPS對于變頻系統(tǒng)的控制上逐漸走向成熟化。這樣以來，不但能夠打破國外技術對我國經(jīng)濟以及市場的壟斷，還能夠為自身的進步以及發(fā)展做出奉獻。

【參考文獻】

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[3]吳麗敏，富慧敏.交流變頻調(diào)速技術在軋機主傳動裝置中的應用[J].一重技術，2009（02）.

[責任編輯：楊玉潔]