摘　要：濟鋼中板廠于2005年新上四輥粗軋機，主傳動電控系統采用SIMADYN D全數字系統，調試結束后生產中存在穩定性差，咬鋼過程中上下輥電流相差大，下輥電機震動噪音大等問題。本文通過對電機震動噪音大的分析，提出相應的方法，對以后類似情況的處理具有重要意義。
關鍵詞：電機震蕩；電控系統；全數字系統；負荷平衡

1 前 言
　　濟南鋼鐵股份有限公司中板廠（簡稱濟鋼中板廠）于2005年新上一套四輥粗軋機，電控系統采用西門子SIMADYN D全數字系統。但投產后存在以下問題：
　　（1）系統穩定性不佳。　
　　（2）系統有時不能實現負荷平衡控制，出現上下輥電機電流相差很大的現象。　
　　（3）下輥電機噪音大且周期性出現，特別是咬鋼過程中噪音特別明顯。
　　針對以上問題，通過對電機本體的震蕩分析及PDA記錄的電機軋鋼過程中的電壓綜合波形的分析找到原因，使問題得到解決，從而消除了電機的震蕩噪音，使系統穩定運行。

2 系統簡介　
　　四輥主傳動電動機為交交變頻變流裝置供電的交流同步機，控制裝置采用SIEMENS公司SIMADYN D全數字矢量控制系統。

2．1交交變頻主電路方案
2．1．1供電系統
　　電動機的主整流變壓器一次側為35KV供電，勵磁變壓器一次側為6KV供電。
　　定子主回路由1臺35KV高壓開關對一臺電機單獨供電，同時，向上/下輥電機供電的主整流變壓器接法互相錯開，以減少供電高次諧波。
　　勵磁回路由一臺副邊雙分裂變壓器為兩臺電機供電。
　　供電系統單線圖如圖所示：


  　　電機的低壓控制回路由35KV經一臺25KVA的同步變壓器供電。

2．1．2主回路系統結構概況
　　交交變頻器由三臺電網自然換流無環流可逆的三相橋式變流器組成，對應同步電機定子A，B，C三相，每相連接成三相橋式電路。三相交交變頻器采用邏輯無環流、三相有中點方式，由副邊三分裂整流變壓器供電，每臺電機整流變壓器接法互相錯開，以減少供電高次諧波。輸出端采用星點聯接，電機定子繞組為三相星接，電機星點和變頻器星點獨立。主回路系統結構原理圖如圖所示：


  　　這種方案的優點是:可以采用交流偏置技術,使整流變壓器二次電壓降低、可控硅電壓安全系數提高、變頻器容量降低、電機內無三次諧波。

2．2 SIMADYN D硬件配置說明
　　在濟鋼中板廠四輥粗軋機主傳動系統中，上/下輥每臺同步電機都配有一套SIMADYN D控制系統，以完成各自的電機控制、保護和故障診斷等任務。
　　SIMADYN D控制系統硬件由雙高度歐洲標準尺寸的高抗干擾和容錯性的插入式線路板組成，模板按功能分為通用處理器板、特殊任務處理器板、存儲器板、數字輸入/輸出板、模擬輸入/輸出板，根據不同的任務需要可任意配置。
外部開關信號通過輸入/輸出模塊連接，這些標準接口模塊提供電氣隔離、信號的匹配和變換，用于操作監視和服務的外圍裝置通過總線或串行接口聯接起來。
　　同時，SIMADYN D還提供多種通訊手段與其他設備、系統進行數據傳輸，包括控制裝置與上位機間的通訊；控制裝置之間的通訊以及與下位機間的數據傳輸等等。
　　SIMADYN D 系統硬件配置見附圖。


2．3 SIMADYN D控制系統軟件說明
　　本項目中SIMADYN D的四塊處理器模板共同作用實現交交變頻同步電機矢量變換運算。系統接收光電碼盤反饋回的速度及位置信號，在PM6模板內完成速度控制及工藝運算，在另一塊PM6模板內完成矢量變換控制運算，然后形成定子三相電流的設定值及轉子激磁設定值，輸入給EP22及PM6+ITDC模板，由EP22進行三相電流調節運算，由PM6+ITDC模板完成轉子激磁電流調節運算。并輸出晶閘管功率柜的觸發脈沖，通過晶閘管功率柜控制同步電機。

3 濟鋼電機四輥軋機下輥電機震蕩問題分析解決說明
3．1現象
　　濟鋼中板廠四輥軋機投產穩定運行后，出現系統穩定性差，上下輥電機電流差別大，下輥電機過鋼時出現電機震動聲音較大。

3．2分析
　　電機震蕩可能由電機內部機械問題引起，或者是電機電磁噪聲，由其輸入電流電壓引起。所以，首先要確定電機震蕩是由機械問題還是電磁問題引起。
　　首先對電機本體的震蕩噪音測得波形如下： 　　得出在不同轉速下測定電機噪聲頻率，基本得出下輥電機噪聲頻率為50Hz。
　　用PDA記錄軋鋼時上下兩輥電機綜合電壓波形如下：
 
 
　　通過以上兩種軟件測的波形分析得出，下輥電機電壓波形有震蕩，且周期約為0.02s（X2-X1），即周期為50Hz，所以初步確定電機震動為下輥電機電源電壓引起。

3．3為確定是否是電源電壓引起的電機震蕩，進行如下測量與分析：
　　（1）用示波器直接從ABC三相SE20.2接口板測量下輥電機電壓實際值反饋波形，確定上圖電壓震蕩由B相電壓反饋震蕩引起，其他A,C兩相波形正常。
　　（2）用示波器經1：10變壓器直接測量各個可控硅兩端電壓波形（在零電流的L1,L2,L3,L+,L-端兩兩組合測量可得到所有12個可控硅兩端電壓波形）。從波形上看，發現下輥B相L+和L2兩端電壓異常，即：正組第三個管子（V13）或反組第六個管子（V26）沒有導通。
　　（3） 經過更換可控硅排除可控硅損壞情況。
　　（4） 斷電，開放脈沖，檢查觸發脈沖是否加到可控硅上。逐個元件檢查發現V26管子脈沖放大單元處沒有觸發脈沖，仔細追查最終確定下輥B相功率軌脈沖分配板X1哈丁插口V26對應插針松動，觸發脈沖沒有到達V26的脈沖放大單元。所以V26不能出發，從而出現每隔一個電源周期（50Hz,0.02S）都會出現一個橋臂不導通的情況，從而給B相電壓波形帶來周期性脈動。
　　（5） 把從SD過來的脈沖觸發電纜哈丁插頭更換到該脈沖分配板備用口X2上后，重新測量各個硅的觸發脈沖，均存在。重新上電后轉車，測量B相及綜合電壓波形。發現一切正常，上下輥一致。電機噪聲消除。問題得以解決。
　　（6） 正常電壓波形如下所示：
 
4結束語
　　經過對電控系統程序的優化及對各個接口處理后，電機的震蕩噪音得以消除，并且提高了系統的穩定性，實現了負荷平衡控制功能。使軋機穩定運行，迅速達產達效。
　　通過對濟鋼中板廠四輥粗軋機下輥電機的震蕩噪音的分析及處理方法，使我們對大功率交流電機出現震蕩時有了初步的處理經驗，對以后處理類似情況具有重要意義。