变频器在退火窑沟通调速系统中的运用分析.docx

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1、变频器在退火窑沟通调速系统中的运用分析shixi导语：本文介绍基于高性能变频器，采用无速度传感器矢量控制方式的压花玻璃退火窑沟通异步电机调速控制系统。1引言随着生活程度的进步，人们对居住环境要求越来越高，因此极大地促进了房屋设计装修及其相关产业的开展。各种新型高质量的装修材料层出不穷，市场需求日益增加。压花玻璃以其优质的性能和广泛的用处正越来越受到市场的青睐。作为压花玻璃消费工艺重要流程之一，退火窑传动控制系统控制压机及退火窑传动辊电机的运行，确保在玻璃外表上压制所需的花纹图案，同时保证玻璃带运行平稳地通过退火窑。由于控制性能的好坏直接影响到压花玻璃的质量，所以退火窑调速系统的设计广受重视。电

2、力电子技术的开展，以及当代控制理论向沟通电气传动领域的浸透，沟通异步电机传动调速系统得到了迅速开展。近年来，由于电力电子变换器和数字信号处理器DSP的飞速开展，高性能的变频器不断推出，变频异步电机调速装置得到了日益广泛的运用，系统在速度精度、稳定性和动态响应等方面性能上显著进步。本文介绍基于高性能变频器，采用无速度传感器矢量控制方式的压花玻璃退火窑沟通异步电机调速控制系统。2退火窑沟通调速控制系统2.1系统简介退火窑传动系统构成如图1所示。压花玻璃成型工艺消费经过简述如下:来自熔窑的玻璃带经压机花辊压制后，在玻璃带外表形成所需的花纹后，继续进入退火窑进展退火冷却工艺，以消除玻璃分子间应力，进步

3、玻璃强度。系统由1台压机花辊传动电机1M和2台退火窑传动电机2M组成，退火窑传动电机一用一备，操纵人员可任意选择工作或者备用电机。系统需要对3台变频异步电机进展转速控制，确保在玻璃外表上压制所需的花纹图案，同时保证玻璃带运行平稳地通过退火窑。速度的波动将直接影响压制花纹的效果及玻璃外表的平整度，对传动系统的动静态性能要求较高。退火窑传动系统控制性能对产品的质量起着至关重要的作用。为保证产品的质量，传动系统应确保电机的稳速运行的精度。电机的运行速度应根据消费不同厚度玻璃而调整，消费工艺要求系统的调速比到达1:10,对应电机工作频率运行范围为550Hz。根据实际消费操纵的需要，压机和退火窑电机速比

4、不是一个定值，应根据实际情况随时调整;此外，当玻璃板的厚度发生变化时，两者之间又需要知足统调的要求，即退火窑和压机电机速比调整好，要同时提升或者降低两者的速度。因此对动态性能也提出了较高的要求，过度过程应该平稳短暂。align=center图1退火窑传动系统示意图/align2.2退火窑传动控制系统退火窑传动调速控制系统主要由变频器、速度信号控制器和其他相应继电器逻辑控制线路构成。变频器采用日产高性能的安川YASKAWAVS616-G5，控制形式选用无速度传感器的矢量控制方式。众所周知，沟通电动机是个多变量、强耦合、非线性时变的被控对象，仅用电压/频率U/f恒定的标量控制，在很多情况下已经不能

5、知足调速系统对调速精度、动态性能及低频时转矩平稳等众多方面的要求。此外，实际工程中速度传感器的增加将带来本钱的增加、安装维修不便等一系列问题。无速度传感器的矢量控制方式的采用较好地解决上述矛盾。安川VS616-G5采用高性能的IGBT，SPWM逆变控制技术。控制系统采用基于当代控制理论的磁通观测器控制，神经元网络速度预估，实现真正的电流矢量控制到达高精度转矩控制。VS616-G5具有自学习功能auto-tuning，在使用矢量控制时，变频器能自动辨识电机铭牌范围的电机参数。因此从变频器专用电机到通用电机都可以进展矢量控制运行，电机可最大限度地发挥作用。变频器控制原理如图2所示，对3台电机均适用

6、。align=center图2变频器控制原理图/align变频器运行指令来自控制端子信号，通过控制端子1的开合来控制电机的起停。变频器频率指令来自控制端子16和17，当正常消费时，变频器的速度信号由速度信号控制器SFC给出。速度信号控制器主要功能为变频器提供0-10V主速信号。通过对SFC控制线路中不同电阻的调整，使输出回路中的0-10V信号按不同要求变化，以完成对压机和退火窑电机速度单调与统调的需求。端子21、22接现场操纵控制台速度显示表，供操纵人员观察使用。故障接点端子19、20串接于电机启动控制回路中，当变频器检测到电机发生过负荷等故障，确保平安起见，断开电机启动回路。压花玻璃消费经过

7、中，玻璃带在上压花辊及进入退火窑时经常发生挤压变形等异常情况。运用安川变频器多级速度Multi-stepspeedreference优先级高于主速Masterspeedreference指令的特性，借助多功能端子5实现手动/自动功能切换，以解决上述问题。即当消费时出现异常情况时，旋动手动/自动切换旋钮，闭合端子5，使电机迅速切换至预先设定的变频器机内多级速度1D1-02的值，让电机以较低速度运行，以便操纵人员及时处理。变频器运行系统根本设定参数见表1。从实际运行结果情况看，矢量控制的运用对电机低频特性有显著地进步，转速平稳且无明显转矩脉动现象。2.3速度信号控制器SFC由于压花玻璃消费的需要，

8、工作电机的速度调整较频繁且要求十分，即要知足退火窑传动电机和压机电机单调与统调的需要。因此需要有可靠的信号源提供应变频器作为运行主速指令。这项任务由专门设计的速度信号控制器来完成。速度信号控制器SFC主要构成如图3所示。align=center图3速度信号控制器SFC原理框图/align控制器的输出通道1、2分别提供0-10V电压信号作为变频器运行参考频率。当调整电阻Rf的值时，输出通道1、输出2的值同时变化;当分别调整电阻Rf1或者Rf2的值时，相应输出通道的值发生改变。进而知足了速度单调与统调的要求。退火窑传动2台电机的工作方式为一用一备，系统严禁2台电机同时并列运行。因此系统控制回路中设

9、置了工作电机选择及电机运行互锁继电器控制线路。同时速度信号控制器输出通道2的回路也应参加到这局部控制中去。即退火窑备用电机来自SFC的电压信号将被屏蔽，只有工作电机承受SFC输出通道2的电压信号。3完毕语运行理论说明，基于高性能变频器的无速度传感器矢量沟通调速控制系统具有调速精度高，调速范围大，构造简单，工作可靠，操纵方便等众多优点。尤其是低频时转速平稳，无转矩脉动现象。在实际运用中大受欢送。目前该套控制系统已在国内多条压花玻璃消费线上投入使用，受到用户的好评。字串51YaskawaElectricCorporation，VS616-G5InstructionManual，2002.2陈伯时.变频器的开展和运用前景J.变频器世界，20029.作者简介：李康男现为中国新型建筑材料工业杭州设计研究院电气工程师，从事工厂自动化系统的设计与研究，主要领域包括计算机控制、电气传动控制和经过自动化控制。