摘要：介紹新鋼公司線材廠精軋機組的電氣傳動系統，閘述西門子6RA2425全數字直流調速裝置的控制原理及其在精軋機組兩臺直流電動機聯軸拖動系統的應用。
關鍵詞：線材精軋；全數字直流調速；雙機聯軸拖動；應用
新余鋼鐵公司線材廠（一線）45°無扭高速線材精軋機組由兩臺直流電動機聯軸拖動，該調速系統采用兩套SIEMENS全數字直流調速裝置SIEMOEG—K 6RA2425（以下簡稱6RA2425）主輔控制。兩套變流器由同一整流變壓器單獨供電，兩臺直流電動機的電樞回路由獨立的整流器供電，采用三相全控橋式（雙并晶閘管）電路，勵磁回路為獨立的兩相半控橋電路。通過改變主機的6RA2425的主給定，可實現兩臺電動機的轉速調節。6RA2425實現非獨立勵磁控制的轉速、電流雙閉環調壓和調磁的調速系統，滿足精軋機組的調速要求。
1 電氣傳動及其控制系統的構成
精軋機組的電氣傳動系統采用獨立的整流變壓器供電的兩臺直流電動機聯軸拖動。主機的6RA2425主控板的轉速調節器的輸出同時作為輔機6RA2425主控板的電流調節器的輸入，輔機勵磁設定也來自主機，轉速反饋信號只進入主機的6RA2425主控板，兩臺電動機以相同的轉速聯軸拖動精軋機組，通過一個主給定，可調節兩臺電動機的電樞電壓和勵磁電流來實現兩電動機的轉速調節。
1.1 主回路
1.1.1 整流變壓器
晶閘管變流裝置要求的交流供電電壓與電網電壓不一致，同時為了盡量減少電網與晶閘管變流裝置的相互干擾，要求交流與直流能夠隔離，而配用整流變壓器。[1] 整流變壓器型號ZS—4000/6，技術數據：額定容量4000/2×2000KVA，電壓等級6300±5%/660V，接線方式D.do—Y11。
1.1.2 直流電動機
兩臺直流電動機的型號均為ZD99/35，額定功率為1250KW，額定電樞電壓660V，額定電樞電流2010A，勵磁方式：他勵，額定勵磁電壓為220V/110V，額定勵磁電流41.8/20.9，額定轉速600/800 r/min。
1.1.3 大功率整流柜
兩套整流柜各由交流斷路器提供3AC660V50HZ電源電壓，十二只大功率晶閘管并聯組成三相全控橋式整流電路。帶有快熔保護、阻容吸收等保護，面板有快熔熔斷指示、接地指示等，整流柜直流側各裝有一個快速開關，嚴重過載和直流側短路時可保護晶閘管，晶閘管為KP型1650A/2600V。柜頂裝有軸流風機，可保證整流柜的散熱。
1.2 6RA2425主控板
6RA2425主控板由高效的16位微處理器承擔電動機電樞和勵磁回路所有的調節和傳動控制，調節功能在軟件中通過參數構成的程序塊實現。電樞部分采用改裝小容量6RA2425（60A）裝置主控板單象限運行，產生觸發脈沖，經整流柜中的專用脈沖功率放大板，為并聯的晶閘管提供穩定可靠的觸發脈沖；勵磁部分采用6RA2425原裝置的勵磁回路，額定電源電壓2AC400V（+15%/-25%），額定電流25A，半控橋電路，可實現停機勵磁、滿磁、自動弱磁等功能，控制精度為電動機額定轉速的0.1%（用模擬測速發電機作轉速反饋時）。
2 6RA2 425的控制原理
6RA2425全數字直流調速系統為非獨立勵磁的轉速、電流雙閉環調壓和調磁的調速系統。其原理框圖如圖1所示。
6RA2425電樞電壓控制回路包括：外環是轉速環，由轉速負反饋，轉速模擬量給定Ugd、轉速調節器ASR等組成；內環是電流環，由電流負反饋（由電流檢測器BI檢測），電流調節器ACR等組成。其中轉速調節器ASR，電流調節器ACＲ均為ＰＩ調節器，以獲得良好的動態響應。實際主控板在轉速調節器ASR之后有轉速限幅單元，用于弱磁時使最大轉矩與轉速無關；在電流調節器ACR之后有電流限幅單元，用于保護整流裝置和電機。觸發控制單元1F形成與整流柜電源同步的晶閘管觸發脈沖。
非獨立勵磁電流控制也是一個雙閉環控制系統，外環是電動勢環，由電動機反電勢運算器1EY和2EY、電動勢給定信號UgE(滿磁給定)、電動勢調節器AER等組成，其中反電動勢運算器1EY、2EY使得電動勢信號UEY正比于電樞電動勢EM；內環是磁通環，由磁通調節器AφR、磁場模擬環節φM、磁化函數發生器GF等組成。通過磁場模擬環節φM，把勵磁電流轉換為產生磁通的磁化電流，再通過函數發生器GF把磁化電流轉換為磁通，從而獲得磁通環的反饋量——磁通。 [2] 觸發控制單元2F形成與勵磁回路電源同步的晶閘管觸發脈沖。
以上各個單元通過編程為軟件模塊實現，借助主控板右下方的基本操作區，可完成運行要求的所有參數和調整以及實測值的顯示等。
3 雙機聯軸拖動控制
兩臺聯軸的直流電動機有兩套相對獨立的調速系統，但兩6RA2425主控板在控制上以靠近軋機的一臺電動機為主機，同軸聯接的另一臺電動機為輔機，形成主輔控制，其系統柜圖如圖2所示（圖中未畫出勵磁電路框圖）。
兩套系統只有一個主給定（電位器10K/2W），共用一個永磁式直流測速發電機（型號：CY01S 110V 0.21A 1000r/min），即測速反饋只進入主機6RA2425的主控板，只有主系統的轉速調節器1ASR起作用，主機主控板的轉速調節器1ASR的輸出Ugi，同時也作為輔機主控板的電流調節器2ACR的輸入。主機輔機主控板的電流調節器1ACR、2ACR分別與主系統的轉速調節器1ASR形成轉速、電流雙閉環調速系統，調節兩電動機的電樞電壓。速度調節器是由主系統完成，由于只有一個轉速環，可以避免二套控制系統在速度環上產生差異的問題。主輔兩系統的電流環的設定值相同，即可實現類似一套調速系統拖動兩臺聯軸的電動機的功能，以保證兩電動機均分負荷且轉速一致。
輔機6RA2425主控板上的勵磁設定值來自主機6RA2425主控板電動勢設定值UgE（滿磁給定），主機輔機主控板上的各反電勢調節器AER比較反電勢的給定值和反饋值，產生勵磁磁通調節器AφR的給定值，從而可實現與反電勢相關的弱磁調節，保證兩電動機的勵磁電流基本一致。
4 實際應用應注意的問題
4.1 主控板的擴容 [3]
因精軋電動機的電樞額定電壓為660V，勵磁額定電流為20.9A，額定轉速為800r/min左右，而采用的是小容量的6RA2425主控板，其額定直流電壓為600V，額定直流電流為60A，故需對6RA2425主控板進行擴容，具體措施就是調整電樞回路的負載電阻和勵磁回路的分流電阻，使反饋回主控板的各電壓值滿足控制要求，主控板的功率也就相對擴大了。
4.2 電流反饋信號的極性
系統調試時，按使用手冊相關規定設定好參數，斷開直流側快速開關，以三個串聯的500W/220V燈泡做假負載試驗，加一點給定后，觀察各脈沖指示燈的亮度，用示波器查看各觸發脈沖的波形，若觸發脈沖的幅度、寬度、間隔均一致且一個周期脈沖數正確，符合要求后，再用示波器分別查看電壓表、電流表兩端的波形，如為均勻的魚鱗狀波形，可判斷電流反饋的極性正確，否則需反接。一旦出現異常情況要及時停機，排除故障后再試機。按此方法確定電樞、勵磁電壓均符合要求后，可帶電機試運行。
4.3 兩電動機旋轉方向的一致
選擇單機（主機）運行，加一點給定，查看主電動機的旋轉方向是否符合軋機要求的方向，若方向相反，可改變主機的勵磁電流方向；若加一點給定后，電動機轉速快速上升電樞電流很大，則轉速反饋極性接反，要反接。在主機旋轉方向正確后，再做雙機運行試驗，加一點給定后，若輔機電樞電壓很低，電樞電流很大，則輔機與主機旋轉方向不一致，快速停機后，改變輔機的勵磁電流方向，重新開機后，可看到兩電動機電樞電壓、電樞電流、勵磁電流大小基本一致，兩電動機均分負荷，轉速相同。
5 小結
6RA2425全數字直流調速裝置將傳統的各種模擬調節單元用數字軟件實現，通過16位微處理器控制，實現轉速、電流雙閉環調壓和調磁的調速系統，具有體積小，結構緊湊，參數設定方便，監控及故障診斷均可顯示等功能。
在兩直流電動機聯軸拖動的直流調速系統中，采用主輔式控制，共用主機的速度調節器及轉速反饋，類似兩臺電動機共用一套調速控制系統，使聯軸的兩臺電動機在動態過程中轉速相同，負荷均分，電流電壓基本一致，滿足精軋機的負荷及調速要求。
參考文獻
[1] 王會群,邢學文。晶閘管變流技術[M]。北京：冶金工業出版社,1988。130.
[2] 張世銘,王振和。電力拖動直流調速系統(第二版)[M]。武漢：華中理工大學出版社,1995。90.
[3] 周新楠,胡建敏。線材連軋機的電氣傳動[J]。重慶工業高等專科學校學報,2000,15(3)：46.
英文題目：Complete Numerical DC Speed Regulator Used in Wire Finishing Rolling Machine of Axle Joint’s Double Motors Drive Control System.
摘要：Abstract：This paper introduces electrical system of wire finishing rolling machine in Xinyu Iron & Steel Co.,Ltd., the paper also describes the control principle of SIEMENS 6RA2425complete numerical DC speed regulator and its application in axle joint’s double motors drive control system.
關鍵詞：Key Words: wire finshing rolling;complete numerical DC speeder;axle joint’s double motors drive;application.
