摘要：介绍新钢公司线材厂精轧机组的电气传动系统，闸述西门子6RA2425全数字直流调速装置的控制原理及其在精轧机组两台直流电动机联轴拖动系统的应用。
关键词：线材精轧；全数字直流调速；双机联轴拖动；应用
新余钢铁公司线材厂（一线）45°无扭高速线材精轧机组由两台直流电动机联轴拖动，该调速系统采用两套SIEMENS全数字直流调速装置SIEMOEG—K 6RA2425（以下简称6RA2425）主辅控制。两套变流器由同一整流变压器单独供电，两台直流电动机的电枢回路由独立的整流器供电，采用三相全控桥式（双并晶闸管）电路，励磁回路为独立的两相半控桥电路。通过改变主机的6RA2425的主给定，可实现两台电动机的转速调节。6RA2425实现非独立励磁控制的转速、电流双闭环调压和调磁的调速系统，满足精轧机组的调速要求。
1 电气传动及其控制系统的构成
精轧机组的电气传动系统采用独立的整流变压器供电的两台直流电动机联轴拖动。主机的6RA2425主控板的转速调节器的输出同时作为辅机6RA2425主控板的电流调节器的输入，辅机励磁设定也来自主机，转速反馈信号只进入主机的6RA2425主控板，两台电动机以相同的转速联轴拖动精轧机组，通过一个主给定，可调节两台电动机的电枢电压和励磁电流来实现两电动机的转速调节。
1.1 主回路
1.1.1 整流变压器
晶闸管变流装置要求的交流供电电压与电网电压不一致，同时为了尽量减少电网与晶闸管变流装置的相互干扰，要求交流与直流能够隔离，而配用整流变压器。[1] 整流变压器型号ZS—4000/6，技术数据：额定容量4000/2×2000KVA，电压等级6300±5%/660V，接线方式D.do—Y11。
1.1.2 直流电动机
两台直流电动机的型号均为ZD99/35，额定功率为1250KW，额定电枢电压660V，额定电枢电流2010A，励磁方式：他励，额定励磁电压为220V/110V，额定励磁电流41.8/20.9，额定转速600/800 r/min。
1.1.3 大功率整流柜
两套整流柜各由交流断路器提供3AC660V50HZ电源电压，十二只大功率晶闸管并联组成三相全控桥式整流电路。带有快熔保护、阻容吸收等保护，面板有快熔熔断指示、接地指示等，整流柜直流侧各装有一个快速开关，严重过载和直流侧短路时可保护晶闸管，晶闸管为KP型1650A/2600V。柜顶装有轴流风机，可保证整流柜的散热。
1.2 6RA2425主控板
6RA2425主控板由高效的16位微处理器承担电动机电枢和励磁回路所有的调节和传动控制，调节功能在软件中通过参数构成的程序块实现。电枢部分采用改装小容量6RA2425（60A）装置主控板单象限运行，产生触发脉冲，经整流柜中的专用脉冲功率放大板，为并联的晶闸管提供稳定可靠的触发脉冲；励磁部分采用6RA2425原装置的励磁回路，额定电源电压2AC400V（+15%/-25%），额定电流25A，半控桥电路，可实现停机励磁、满磁、自动弱磁等功能，控制精度为电动机额定转速的0.1%（用模拟测速发电机作转速反馈时）。
2 6RA2 425的控制原理
6RA2425全数字直流调速系统为非独立励磁的转速、电流双闭环调压和调磁的调速系统。其原理框图如图1所示。
6RA2425电枢电压控制回路包括：外环是转速环，由转速负反馈，转速模拟量给定Ugd、转速调节器ASR等组成；内环是电流环，由电流负反馈（由电流检测器BI检测），电流调节器ACR等组成。其中转速调节器ASR，电流调节器ACＲ均为ＰＩ调节器，以获得良好的动态响应。实际主控板在转速调节器ASR之后有转速限幅单元，用于弱磁时使最大转矩与转速无关；在电流调节器ACR之后有电流限幅单元，用于保护整流装置和电机。触发控制单元1F形成与整流柜电源同步的晶闸管触发脉冲。
非独立励磁电流控制也是一个双闭环控制系统，外环是电动势环，由电动机反电势运算器1EY和2EY、电动势给定信号UgE(满磁给定)、电动势调节器AER等组成，其中反电动势运算器1EY、2EY使得电动势信号UEY正比于电枢电动势EM；内环是磁通环，由磁通调节器AφR、磁场模拟环节φM、磁化函数发生器GF等组成。通过磁场模拟环节φM，把励磁电流转换为产生磁通的磁化电流，再通过函数发生器GF把磁化电流转换为磁通，从而获得磁通环的反馈量——磁通。 [2] 触发控制单元2F形成与励磁回路电源同步的晶闸管触发脉冲。
以上各个单元通过编程为软件模块实现，借助主控板右下方的基本操作区，可完成运行要求的所有参数和调整以及实测值的显示等。
3 双机联轴拖动控制
两台联轴的直流电动机有两套相对独立的调速系统，但两6RA2425主控板在控制上以靠近轧机的一台电动机为主机，同轴联接的另一台电动机为辅机，形成主辅控制，其系统柜图如图2所示（图中未画出励磁电路框图）。
两套系统只有一个主给定（电位器10K/2W），共用一个永磁式直流测速发电机（型号：CY01S 110V 0.21A 1000r/min），即测速反馈只进入主机6RA2425的主控板，只有主系统的转速调节器1ASR起作用，主机主控板的转速调节器1ASR的输出Ugi，同时也作为辅机主控板的电流调节器2ACR的输入。主机辅机主控板的电流调节器1ACR、2ACR分别与主系统的转速调节器1ASR形成转速、电流双闭环调速系统，调节两电动机的电枢电压。速度调节器是由主系统完成，由于只有一个转速环，可以避免二套控制系统在速度环上产生差异的问题。主辅两系统的电流环的设定值相同，即可实现类似一套调速系统拖动两台联轴的电动机的功能，以保证两电动机均分负荷且转速一致。
辅机6RA2425主控板上的励磁设定值来自主机6RA2425主控板电动势设定值UgE（满磁给定），主机辅机主控板上的各反电势调节器AER比较反电势的给定值和反馈值，产生励磁磁通调节器AφR的给定值，从而可实现与反电势相关的弱磁调节，保证两电动机的励磁电流基本一致。
4 实际应用应注意的问题
4.1 主控板的扩容 [3]
因精轧电动机的电枢额定电压为660V，励磁额定电流为20.9A，额定转速为800r/min左右，而采用的是小容量的6RA2425主控板，其额定直流电压为600V，额定直流电流为60A，故需对6RA2425主控板进行扩容，具体措施就是调整电枢回路的负载电阻和励磁回路的分流电阻，使反馈回主控板的各电压值满足控制要求，主控板的功率也就相对扩大了。
4.2 电流反馈信号的极性
系统调试时，按使用手册相关规定设定好参数，断开直流侧快速开关，以三个串联的500W/220V灯泡做假负载试验，加一点给定后，观察各脉冲指示灯的亮度，用示波器查看各触发脉冲的波形，若触发脉冲的幅度、宽度、间隔均一致且一个周期脉冲数正确，符合要求后，再用示波器分别查看电压表、电流表两端的波形，如为均匀的鱼鳞状波形，可判断电流反馈的极性正确，否则需反接。一旦出现异常情况要及时停机，排除故障后再试机。按此方法确定电枢、励磁电压均符合要求后，可带电机试运行。
4.3 两电动机旋转方向的一致
选择单机（主机）运行，加一点给定，查看主电动机的旋转方向是否符合轧机要求的方向，若方向相反，可改变主机的励磁电流方向；若加一点给定后，电动机转速快速上升电枢电流很大，则转速反馈极性接反，要反接。在主机旋转方向正确后，再做双机运行试验，加一点给定后，若辅机电枢电压很低，电枢电流很大，则辅机与主机旋转方向不一致，快速停机后，改变辅机的励磁电流方向，重新开机后，可看到两电动机电枢电压、电枢电流、励磁电流大小基本一致，两电动机均分负荷，转速相同。
5 小结
6RA2425全数字直流调速装置将传统的各种模拟调节单元用数字软件实现，通过16位微处理器控制，实现转速、电流双闭环调压和调磁的调速系统，具有体积小，结构紧凑，参数设定方便，监控及故障诊断均可显示等功能。
在两直流电动机联轴拖动的直流调速系统中，采用主辅式控制，共用主机的速度调节器及转速反馈，类似两台电动机共用一套调速控制系统，使联轴的两台电动机在动态过程中转速相同，负荷均分，电流电压基本一致，满足精轧机的负荷及调速要求。
参考文献
[1] 王会群,邢学文。晶闸管变流技术[M]。北京：冶金工业出版社,1988。130.
[2] 张世铭,王振和。电力拖动直流调速系统(第二版)[M]。武汉：华中理工大学出版社,1995。90.
[3] 周新楠,胡建敏。线材连轧机的电气传动[J]。重庆工业高等专科学校学报,2000,15(3)：46.
英文题目：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.
关键词：Key Words: wire finshing rolling;complete numerical DC speeder;axle joint’s double motors drive;application.
