1 引言

在通用交流变频领域，国产变频器经过多年的发展，已经在市场上站稳了脚跟，在国内市场占据了较大份额。然而，在冶金行业的主轧生产线上，由于轧机工艺复杂，对交流传动系统的要求极高，多年以来一直是西门子，ABB等国外进口品牌工程传动的天下。上海能传电气的技术团队经过多年的潜心研发，推出了NC EVFD系列高性能工程型变频传动产品，共直流母线多传动，模块化设计，高功率密度，采用高性能矢量控制算法，转速和转矩控制精度高，动态响应快，可以驱动异步电机和同步电机，支持四象限运行，完全满足主轧机对传动系统的高要求。

本文主要介绍上海能传电气有限公司的NC EVFD系列工程型变频器在宁波某不锈钢厂冷轧生产线上的应用情况。该生产线要求可以轧制最薄0.1mm的不锈钢板材（使用大卷取），整套系统的功率达到兆瓦级，对传动的稳定性以及速度和张力控制的精度要求极高。其应用案例之一的宁波某不锈钢厂冷轧机现场照片如图1所示。

                                       图1 宁波某不锈钢厂冷轧机现场照片

2 NC EVFD系列工程型变频器简介

    NC EVFD系列工程型变频器的输出电压等级为400V/480V/690V，采用共直流母线多传动方案直流储能电容采用金属膜电容，模块化设计，通过模块并联，最大功率可达6000kW，电机控制算法采用高性能矢量控制算法，可以驱动异步电机和同步电机，支持四象限运行，适合于要求高性能，高可靠性的应用场合。具有如下特点：

（1）模块化设计，共直流母线多传动；

（2）整流输入可选二极管整流、IGBT六脉冲回馈整流以及IGBT PWM回馈整流；

（3）直流电容率先采用金属膜电容，产品全生命周期内电容免维护；

（4）独立风道设计，风道内没有带电器件，适应国内严苛的现场环境；

（5）主控平台系统硬件采用基于DSP+FPGA+ARM的三核控制系统平台，高性能，高可靠性，超强运算能力；

（6）控制硬件的主要器件均为各公司主推的较新一代的产品，不存在停产或技术老旧的风险；

（7）主控系统自身接口丰富，一般应用情况不再需要进行扩展。标配支持Ethernet、Modbus、CAN、Profibus等多种总线协议，可实现与大部分自动化网络通讯的连接；

（8）预留大量扩展接口，几乎可以满足所有应用；

（9）自定义的光纤通讯协议。主控板与单元之间只需要一对光纤即可以实现模拟量数据实时传输+同步脉冲发送；一块主控板支持同时连接16个单元（单元并联无需额外增加电抗器）；

（10）具有程序加密功能，每块主控板都拥有全球唯一的ID号，具有防抄板功能；

（11）基于改进的电机磁链模型和控制算法，提供快速的动态响应和优秀的低速转矩性能；

（12）具有无速度传感器矢量控制（OLVC）和有速度传感器矢量控制（CLVC）两种控制模式。即使运行于CLVC模式时，控制系统仍然通过电机模型实时估算电机转速，从而可以在速度传感器故障时无缝切换至OLVC模式；

（13）可驱动异步电机和永磁同步电机。

NC EVFD工程型变频器组成如图2所示。

图2 NC EVFD工程型变频器组成图示                                                                                                                   

3 NC EVFD系列工程型变频器在宁波某不锈钢厂主轧机上的应用

上海能传电气有限公司为客户500组合成形单机架冷轧可逆轧机提供了低压电气传动和自动化控制系统的整体解决方案及工程实施。

本项目共驱动8台电机，其中400kW主传动电机2台，200kW大卷取电机2台，55kW小卷取电机2台，15kW压下电机两台,变频器进线电压为690V AC。主电机及卷取电机的额定频率为30Hz，最大运行频率为90Hz，张力控制精度要求小于1%，最大轧制线速度200米/分钟，电机额定电压均为660V，使用NC EVFD系列工程型变频器驱动。15kW的2台压下电机选择标准的单传动产品，配斩波制动模块和制动电阻；其他6台为共直流母线多传动，多传动整流部分采用六脉冲IGBT整流单元，带能量回馈功能。

本套可逆冷轧机的总体技术方案以高性能工业微机、可编程序控制器（PLC）及交流传动控制系统为核心，用最新全数字系统构成全分布式网络化的现代化控制系统。数字传动系统与自动化控制系统之间采用工业现场总线进行数据通讯。操作台按先进、集中、方便的原则进行设计。多传动系统配置图如图3所示。NC EVFD工程型变频器现场照片如图4所示。

图3 多传动系统配置图                                                                                                 

                  图4 NC EVFD工程型变频器现场照片

PLC主要负责将全线速度张力转换为变频器可接受的转速与力矩限幅，再通过DP总线通讯传输到工程传动的控制系统，工程传动的控制系统根据接收到的转速给定或力矩限幅进行相应的计算控制电机按照系统设定方式运行。主机主要负责速度控制与主机上下辊的负荷平衡计算。建张过程张力波形如图5所示。零速时大卷取输出电流波形如图6所示。

                      图5 建张过程张力波形

                         图6 零速时大卷取输出电流波形

在试产过程中，NC EVFD系列工程型变频器运行稳定，张力和转速控制精度高，整体控制性能与进口传动产品不相上下，完全满足现场轧制工艺对传动系统的苛刻要求。

4 结束语

NC EVFD系列工程型变频器采用模块化设计，共直流母线多传动，转速和转矩控制精度高，具有高功率密度，高可靠性的技术特点，完全可以满足不锈钢冷轧机的工艺要求。

宁波某不锈钢轧机项目的整条产线全部采用NC EVFD系列工程型变频器，实现了冶金行业主轧机生产线全国产交流传动的成功应用，对于今后冶金行业主轧机交流变频的国产化具有重要意义。