1 概述 随着微电子技术、计算机控制以及电力电子技术的发展，交流感应电机变频调速技术已日趋成熟。本文结合某电镀锡薄板厂工程实例，阐述矢量控制变频调速系统中公用直流母线系统和能量回 馈控制技术的应用。 镀锡机组一般分为热镀锡和电镀锡两种。热镀锡镀层较厚，一般为3—5µm，板带运行速度低，一般为0．2—0．3 m／s；而电镀锡镀层较薄，一般为0．5—1．5µm，板带运行速度为3—10 m／s，产量较高，现新建的镀锡机组大部分采用电镀锡。某电镀锡薄板厂采用的是“卤素法”连续电镀锡机组，其工艺流程：原板钢卷一上卷一开卷一夹送一剪切一焊接一贮套一清洗一电解清洗一冲洗一酸洗一电镀锡一废液处理一软熔一化学处理一静电涂油一检验一剪切一卷取—成品卷材。在生产线中，带钢是带张力运行的。由于生产线的连续性，在换钢卷时，钢带有一个贮套过程。根据产品不同，整条生产线速度、张力也不同，常出现加速和减速，这就要求生产线主传动电机电动状态和发电状态并存。机组对速度和张力要求见表1。生产线人口段和出口段的所有设备在运行时必须保证恒张力，恒线速度。
2 矢量控制的变频调整速公用直流母线系统 连续电镀锡机组共有9l台交流变频调速电机，均采用交一直一交变频调速。交流器和逆变器均采用日本东洋电机株式会社产品。其型号分别为VF5lRGl5044和VF6lS—7R544。根据工艺要求，多台变频调速电机调速系统采用的是公用直流母线系统，交流器具有能量回馈功能，其单线系统见图l。
逆变器的传动控制方式为矢量控制变频调速，双闭环系统，其系统框图见图2。该控制系统由4个标准处理器电路组成(每台微处理机由一台16位微处理器及通用外围电路组成)。整个系统具有所需功率元件少，线路简单，系统功率因数高，脉宽调制频率高达2～3 kHz。系统反应快，电机低速运行平稳，调速范围广等优点。
在具体方案、系统设计中尚有一些重要问题要解决，本文对部分有普遍性的问题谈一些看法。 2．1 公用直流母线系统及能量回馈问题 对于电镀锡生产线(ETL)多台电机分别采用变频器驱动的方式显然不经济，采用同一套整流电源将工频交流电整流成DC540V的直流，而各交流电机分别经逆变装置挂在该直流母线上，这就是公用直流母线方式供电，其优点如下： (1)将整流集中起来，可节省投资。 (2)在这种供电方式下可带回馈单元，挂在此公用直流母线上的电机运行状态可以不同，若某一段时间处于回馈发电状态电机的回馈电量大于电动状态电机的用电量，系统是向公用DC母线回馈能量，公用直流母线电压等于额定值，回馈单元开通，向工频电网回馈能量，从而达到节能的目的。 2．2旁路(BYPASS)接触器问题 由于逆变器内固有电容及杂散电容的影响，如果逆变器由普通开关式接触器直接投入，则冲击电流大，影响公用DC母线电压的稳定并有可能烧毁逆变器。而采用旁路接触器可解决此问题。 2．3 逆变器与电机间距离的影晌对策 逆变器出线到电机间用电缆联接，电缆的长度对系统品质有影响，距离越长影响越大。为解决此问题采用加电抗器方式来补偿电缆电容，一般每50m加一个标准选件电抗器。 2．4接地问题 为避免干扰影响系统的性能，各接地系统应有单独的接地母排、接地极。系统零线、保护地线、控制系统零线应严格分开，各自接地。 3能量回馈控制 连续电镀锡生产线电机起动、制动、加速和减速较频繁，换钢卷且需贮套，设计中采用带能量回馈的交流器是合理的。既可避免由于能耗电阻发热，环境温度升高，影响系统可靠性，也可把一部分能量安全回馈到电网。变流器主电路结构如图3。
由图3可知，用三相逆变器代替二极管三相桥式整流器，且在其输入端加上3个高频磁芯电抗器(本设计型号为QSl5055-12，0．07MH，482A)。电抗器在电网和逆变器之间起着扼流作用，这3个电抗器不影响系统正向传输功率时的正常工作，允许较大的电流通过，而磁芯不饱和。当电动机组工作于电动状态时，逆变器的大功率开关器件T1～T6全部被封锁，处于关断状态，6个整流二极管构成三相桥式整流器，当电动机组工作于发电状态时，滤波电容贮能，直流母线高压升高，超过电网线电压值后，二极管D1～D6反压阻断。当直流母线电压继续升高，超过设定的允许值Vu时，逆变器开始工作，将直流母线上的能量逆变回馈电网。逆变器工作的每一个时刻，只有不同桥臂上半桥的一个管和下半桥的一个管同时导通，绝对避免同一桥臂上下管的直通现象。逆变器备功率开关器件的开关状态与电网电压的相位同步关系，如图4所示。
4 结束语 综上所述，连续电镀锡生产母线中的变频调速系统采用公用直流母线系统和能量回馈控制技术在节约能源，节省设备投资和提高系统的稳定性等方面发挥了很大作用，值得在今后设计同类系统中采用。目前该套系统均已投入正常生产，运行可靠。 |
