直流调速器在双机同轴拖动系统中的应用

西门子6RA70直流调速器是一种全数字紧凑型可控硅整流调速器，它能同时对电枢和励磁进行控制，具有结构紧凑、操作简单、可靠性好、自动识别电机参数、自动优化调节器、强大的故障诊断和强大的网络功能等优点。在此介绍6RA70直流调速器在大型钢坯剪断机双机同轴拖动系统中的应用。 剪断机为大启动惯量大冲击负荷的设备，剪切力900t，剪切红热方坯尺寸120mm×120mm～240mm×240mm，由两台功率为400kW的ZDZ一153一1B直流电动机同轴拖动。电机额定电压为440V、额定电流991A、转速400r/min/ 1000r/min，采用电压负反馈方式。生产要求电机以500r/min运行，两台电机转速保持一致，而且动态响应要尽可能的接近。 同轴调试，首先校正转速。先使电机与机械负载分离，在无负荷情况下，使电机以工作转速运行，并校正两台电机的转速是否一致。直流调速器可通过参数P102直接设置电机励磁电流的大小，减小P102的设置值，即可减小励磁电流实现升速的目的,反复微调P102的设置值也可使两台电机转速达到同步。 完成转速校正后，带上机械负载，对系统进行动态响应的调试。先后采取了两种控制方案。 1．并列式。两套调速系统不分主次，各自独立，控制上不发生联系，只在机械上将两台电机连接在一起。系统框图如图1所示。 在这种控制方式下，可以保证在稳态情况下有非常接近的速度，其次就是保证动态响应一致性。6RA70自动优化功能产生比较适合传动系统的PID参数，但优化本身具有局限性，优化后的参数最好能进行人工微调，尤其是双机同轴系统进行手动调节是十分必要的。由于剪断机的启动惯量大，切钢过程中，设备所需能量主要来源于机械设备启动后转轮上所储存的动能，所以只要调节好两套系统启动过程中动态响应性，也就解决了系统的动态响应性。相对于单机系统，同轴系统除了调节系统速度环上的超调量、振荡次数、响应时间等系统指标外，还有一个要点就是两套系统要在动态过程中均分负荷，这是双机同轴的最大难点。在调试过程中，可以利用示波器记录两套系统的电流变化，电流滞后的那套负荷大，再对照差距修改两套系统控制参数。如果设备对整个控制系统响应速度要求不高，在调试时可以把速度环的响应时间设置长一点，这样对于调节电流环均分负荷会更容易些。 经过反复的比较修改，最后确定参数情况如下：1#电机系统，电流调节器比例增益P155 = 2.96，积分时间P156=0.160s，取消微分功能，速度调节器比例增益P225 = 1.5，微分时间P226=0.420s，取消微分功能；2#电机系统，电流调节器比例增益P155 = 2.96，积分时间P156 = 0.160，取消微分功能，速度调节器比例增益P225=1.5，微分时间P226 = 0.420s，取消微分功能。在调试的过程中，曾由于初始参数设置不合理，发生几次直流调速器烧快速熔断器的故障，调好后系统稳定运行。比较后可以看出两套系统的参数是一样的，通过调试总结出，同轴系统参数尽量设置一致效果较好。自动优化后的参数两台电机不会完全一致，所以要进行人工调节，可以使用折中的方法将参数调成一致。尽可能使两套系统的动态响应步调一致。实际运行证明，按此方法调试系统稳定后，运行良好。 2．主从式。两台电机只有主系统有速度环，从系统只有电流环，从系统电流环的给定是由主系统的速度环发出。系统框图如图2所示。 在此控制方式中，速度调节由主系统完成。由于只有一个速度环就可以避免两套控制系统在速度环上产生差异的问题。两套控制系统共用一个速度环，两套系统的电流环的设定值是一样的，不存在前述方案中均流的问题，从而简化了调试的难度。两台电机转子同轴，从某种意义上可以近似将两台电机看作一台，两套调速系统公用一个速度环，可以看作一套系统。同样，两套控制系统的电流环参数也要设置成一样。 两种方法经过实践都是可行的，但通过比较两种方式还是有区别的，方式1比方式2调试困难，但如果能调至最佳点，真正达到同步，运行的效果优于方式2，这是因为方式2虽然在理论上较先进，但实际应用中从系统的电流设定是通过主系统发出，这就要求在两套调速系统中建立联系，由于受设备的限制，采用0～10V模拟量连接，主系统首先将电流设定值转化为0～10V的电压信号，传至从系统，从系统再将0～10V信号转化为电流设定，由于经过转换和传递环节就有可能造成信号的失误和滞后，尤其在空载运行时，电流值很小，对小信号干扰就显得突出一些，从系统的跟随性能就受到影响。如果主从系统能用更为先进快捷的信号沟通方式使两套系统更好的融合，则方式2应该是一种较好的选择。