摘要：本文介紹了ABB ACS6000中壓傳動在廈順鋁熱精軋的應用，分析了其系統(tǒng)工作原理及硬件結構和控制系統(tǒng)等。

關鍵詞：中壓傳動;同步電機;直接轉(zhuǎn)矩控制

引言

廈順鋁熱軋主傳動部分由入口卷曲機、軋機和出口卷曲機共3臺大功率同步電機組成?？刂葡到y(tǒng)采用了瑞士ABB公司生產(chǎn)的直接轉(zhuǎn)矩變頻器ACS6000。ACS6000具有很寬的功率范圍、優(yōu)良的速度控制和轉(zhuǎn)矩控制特性，其通過光纖網(wǎng)絡與ABB公司的800XA上位控制系統(tǒng)相通信并通過該上位系統(tǒng)實現(xiàn)相互之間的速度匹配，通過各臺電機速度的給定和轉(zhuǎn)矩的限幅來建立在軋制過程中所需要的張力。

1.同步電機

卷曲電機和軋機主電機分別為芬蘭ABB電機廠生產(chǎn)的AMZ 0710MS06 LSB 和AMZ 0900XW06 LSB系列中壓同步電機，冷卻方式為風冷和水冷相結合，轉(zhuǎn)子勵磁采用有刷直接勵磁方式，允許115%過載連續(xù)運行。

2.ACS6000控制系統(tǒng)結構簡介

廈順鋁熱精軋ACS6000中壓傳動系統(tǒng)包括兩個ARU整流單元，四個INU逆變單元，兩個CBU電容單元， 一個VLU電壓限幅單元，三個COU控制單元，三個EXU勵磁單元，一個WCU水冷單元和三個TEU動力電纜的連接單元。

2.1有源整流單元（ARU）

廈順鋁熱精軋ACS6000中壓傳動系統(tǒng)整流單元采用9MVA的功率等級，采用兩套有源整流模塊并聯(lián)，構成12-脈波整流。有源整流單元采用IGCT自換流技術實現(xiàn)4-象限運行、自換流、6-脈波、3-電平的電壓源逆變器。

2.2 逆變單元（INU）

逆變單元將直流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟妷悍謩e驅(qū)動三臺交流同步電機。逆變單元允許四象限運行，INU是自換流、6-脈波和3-電平電壓型逆變器。

2.3 電容單元（CBU）

廈順鋁熱精軋主傳動ACS6000傳動系統(tǒng)設計兩個電容單元（CBU1和CBU2），電容單元用來平滑中間直流回路電壓，并將整流器和逆變器解耦。電容單元包括直流電容器、充電回路和接地開關。

2.4 勵磁單元（EXU）

勵磁回路主要包括三臺勵磁變壓器和三套EXU可控硅整流單元構成。

2.5 水冷單元（WCU）

ACS6000交流傳動系統(tǒng)中的功率元件采用水冷方式進行冷卻散熱。水冷回路主要由去離子水回路、工業(yè)水回路和水質(zhì)處理回路組成。每個水冷系統(tǒng)有兩臺泵（一備一用，每十二小時自動切換一次）、一個熱交換器，配有水流量、壓力、液位、溫度和電導率等檢測。

2.6控制單元（COU）

COU對上述各單元建立相互通信， 實現(xiàn)控制。主要有AMC（應用和電機控制器）：內(nèi)含CPU處理器，ACS6000主要控制板。

3.ACS6000中壓變頻器關鍵技術介紹

3.1 直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）

ACS6000中壓變頻器直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）是ACS6000中壓變頻器的關鍵技術，它是交流傳動方面獨特的電機控制方式。逆變器的導通與關斷由電機的核心變量—磁通和轉(zhuǎn)矩直接控制。每25μs將測量的電機電流值和直流回路電壓值輸入到一個自適應的電機模型，并精確的計算出電機轉(zhuǎn)矩和磁通。磁通和轉(zhuǎn)矩比較器把實際值與磁通和轉(zhuǎn)矩控制器計算的給定值進行比較。根據(jù)磁滯控制器的輸出，每50μs由最優(yōu)的開關邏輯直接確定逆變器最優(yōu)的開關位置。DTC提供了精確轉(zhuǎn)矩控制，使得中壓變頻器提供最大化的啟動轉(zhuǎn)矩，既便于控制，又有利于平滑運行，充分地發(fā)揮了同步電機功率因數(shù)高、輸出轉(zhuǎn)矩大而轉(zhuǎn)動慣量小的特點。直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）控制理論能夠?qū)崿F(xiàn)：轉(zhuǎn)矩響應時間比傳統(tǒng)的磁通矢量或脈寬調(diào)制控制方式快10倍;最小的轉(zhuǎn)矩紋波;精確的靜態(tài)速度和轉(zhuǎn)矩控制。

3.2 集成化門極換流晶閘管（IGCT）

ABB ACS6000中壓變頻器IGCT集成門極換流晶閘管（Intergrated Gate Commutated Thyristors）是一種中壓變頻器開發(fā)的用于巨型電力電子成套裝置中的新型電力半導體開關器件（集成門極換流晶閘管=門極換流晶閘管+門極單元）。它是將門極驅(qū)動電路與門極換流晶閘管GCT集成于一個整體形成的器件。它不僅與GTO有相同的高阻斷能力和低通態(tài)壓降，而且有與IGBT相同的開關性能，兼有GTO和IGBT之所長，是一種較理想的兆瓦級、中壓開關器件。

4.ACS6000交流傳動系統(tǒng)在實際生產(chǎn)運用中的故障分析

廈順鋁ACS6000交流傳動系統(tǒng)在實際生產(chǎn)運行中總體比較穩(wěn)定，主要出現(xiàn)了以下幾個故障現(xiàn)象：

在生產(chǎn)中傳動跳閘，報警信息：CubicleDoorOpen。檢查發(fā)現(xiàn)COU1中的K2814門鎖控制繼電器壞，更換后復位恢復正常。

在生產(chǎn)中傳動跳閘，報警信息：！OVERVOLT_PROT_ACT勵磁過電壓。檢查發(fā)現(xiàn)格雷編碼器故障，更換格雷編碼器且重新做位置標定后正常。

去離子水導電率過高導致跳閘。更換去離子水罐后復位恢復正常。

冷卻水溫度過高導致跳閘，檢查發(fā)現(xiàn)外部冷卻水溫度正常，內(nèi)部冷卻水溫度偏高，判斷熱交換器故障，更換后正常。

5.結束語

ABB ACS6000交流傳動系統(tǒng)在廈順鋁熱精軋主傳動的應用中，設備穩(wěn)定且可靠，而且應用了三電平交一直一交變頻傳動技術控制同步電機，大大改善了電網(wǎng)的質(zhì)量，提高了功率因數(shù)，提高了設備運行效率;同時也提高了廈順鋁熱軋廠產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，滿足了生產(chǎn)工藝要求，進而提高了產(chǎn)品效益。

參考文獻：

[1]廈順鋁熱軋技術附件.2008.

[2]ABB ACS6000中壓交流傳動技術樣本.2003.

作者簡介：

遲立學（1979.9-），男，現(xiàn)供職于福建省廈門市廈順鋁箔有限公司，中級職稱， 研究方向：冶金行業(yè)自動控制系統(tǒng)的設計、編程、調(diào)試。