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中達電通股份有限公司 李華明
摘要：本文主要講述臺達V系列變頻器在冷軋鋼機上的直接轉(zhuǎn)矩控制應用
背景：目前在冷軋鋼機應用行業(yè)，冷軋帶肋鋼筋生產(chǎn)線中，從放線、鋼筋軋制、強度控制、延伸調(diào)控、定尺切斷、自動推平、二面落料、盤卷收線，可以全部實現(xiàn)自動化。在其中的應用場合，需要對電機進行直接轉(zhuǎn)矩控制，有時不能或不便安裝編碼器來反饋電機轉(zhuǎn)速，因此希望變頻器在開環(huán)的情況下對電機實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩控制（無編碼器反饋），臺達V系列變頻器具有開環(huán)轉(zhuǎn)矩控制功能，正好可以滿足部分用戶的要求。
關鍵詞：臺達V系列變頻器、直接轉(zhuǎn)矩控制、冷軋鋼機
正文：
１、前言：當前冷軋系列設備中主要產(chǎn)品類型有：冷軋扭系列設備、調(diào)直機系列設備和冷軋帶肋鋼筋生產(chǎn)系列設備。其中冷軋帶肋鋼筋設備為一條軋鋼生產(chǎn)線，材料為原始的成卷鋼筋，經(jīng)過生產(chǎn)線處理后，表面被帶肋壓花后被定長切斷。首先經(jīng)由一級電機進行直接轉(zhuǎn)矩控制進行拉伸，再經(jīng)過二級電機拉伸并表面壓花處理后，由第三級電機拉伸，最后在生產(chǎn)線末端進行定長切割處理。其中一級電機之前是由力矩電機進行工作，考慮到變頻器控制的諸多優(yōu)越性，因此用變頻器來代替其進行轉(zhuǎn)矩控制，鑒于生產(chǎn)線空間的限制，一級與二級兩個電機之間不適合安裝張力架傳感器來反饋，需要用V系列變頻器的開環(huán)轉(zhuǎn)矩控制來進行直接拖動。
２、系統(tǒng)架構(gòu)：
1）冷軋設備生產(chǎn)線流程如下：
鋼筋原材料→VFD370V43A轉(zhuǎn)矩控制(一級電機) → VFD550B43A速度控制（二級電機）→VFD055B43A速度控制（三級電機）→定長切割→完畢
2）變頻器配置：VFD370V43A、VFD550B43A、VFD055B43A各一臺。
3）變頻器VFD370V43A外部電氣控制部分：
A、一個電位器連接+10V 、AVI與ACM來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩命令大�。�
B、一個按鈕來切換速度/轉(zhuǎn)矩模式，并在速度模式情況下，此按鈕同時實現(xiàn)點動頻率的端子命令；
C、短接AVI與AUI端子；
D、短接MI1與MI2端子。
其外部接線示意圖如下：
３、工藝要求：
冷軋設備生產(chǎn)線流程中，用來拖動一級電機（從動）的變頻器VFD370V43A，進行直接轉(zhuǎn)矩控制，在生產(chǎn)過程中牽引鋼筋向前拉動。其給定的轉(zhuǎn)矩大小為一個合適值；二級電機（主動）運行起來的時候，一級電機才在系統(tǒng)中跟隨二級電機一起運行，從而取代之前使用的力矩電機。并且在實際使用過程中，當一卷鋼筋使用完畢，要求在更換材料的時候，能夠在速度模式下實現(xiàn)點動運行進料,從而讓鋼筋平順的穿過設備中的機械部分。另要求變頻器VFD037V43A在最大轉(zhuǎn)矩命令范圍內(nèi)能夠單獨驅(qū)動其較重負載，如負載更換為直徑更粗的鋼筋。
４、調(diào)試步驟：
1）、對一級電機參數(shù)最整定，并設定相應參數(shù)：
00-10=4（轉(zhuǎn)矩控制方式）；
00-20=2（頻率命令外部模擬量）；
03-00=1（AVI為給定頻率/轉(zhuǎn)矩命令）；
此時轉(zhuǎn)動外部電位器，輸入一個較合適的轉(zhuǎn)矩進行直接轉(zhuǎn)矩控制，此時鋼筋在這個轉(zhuǎn)矩下不向前移動，只有在二級拉伸電機速度運行的情況下，一級拉伸電機在轉(zhuǎn)矩模式下帶動鋼筋向前移動；
2）、速度模式下實現(xiàn)點動運行
在外部端子MI2切換到速度模式時（02-02=32轉(zhuǎn)矩速度模式切換），
設定外部端子MI1，02-01=1（多段速指令一）；04-00=1（第一段速為1HZ）；
此時在速度模式下多段速頻率一可以正常運行。加上負載后效果亦不錯。
3）、直接轉(zhuǎn)矩模式下測試能否帶動更大負載
因鋼筋材料的粗細有異，增加負載后，在電機直接給轉(zhuǎn)矩時，逐步轉(zhuǎn)動電位器，增加轉(zhuǎn)矩的命令大小，觀察電機的反應。以觀察當轉(zhuǎn)矩增加到滿轉(zhuǎn)矩前，可否拉動負載。設定參數(shù)如下：06-12=250（轉(zhuǎn)矩限制設定為250%）；
當電位器旋轉(zhuǎn)到滿位時，此時轉(zhuǎn)矩命令已是最大值，但負載沒有移動；設置03-02=8(AUI模擬量功能為轉(zhuǎn)矩補償)；單獨調(diào)節(jié)AUI模擬量時效果不佳，同時調(diào)節(jié)AVI與AUI模擬量時有效，因外部電路只允許使用一個電位器模擬量輸入，因此短接AUI與AVI端子，當外部電位器旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)矩命令和轉(zhuǎn)矩補償都是在逐步增大，當增到一定值時一級電機帶動負載運行。
4）、參數(shù)設置：
控制一級電機的變頻器VFD370V43A最終參數(shù)設置如下：
00-10=4 控制方式為轉(zhuǎn)矩控制
00-20=2 頻率指定來源為外部模擬輸入
01-00=50 最大操作頻率為50HZ
01-01=50 電機額定頻率為50HZ
01-02=380 電機額定電壓為380V
02-01=1 多功能輸入端子MI1為多段速指令一
02-02=32 功能輸入端子MI2為轉(zhuǎn)矩速度模式切換
03-00=1 模擬AVI輸入為頻率/轉(zhuǎn)矩命令
03-02=8 模擬AUI輸入為轉(zhuǎn)矩補償
04-00=1 第一段速為1HZ
05-02=16.9 電機無載電流為16.9A
05-06=151.8電機R1為151.8mΩ
05-07=166 電機R2為166mΩ
05-08=471.8電機LM參數(shù)471.8mH
05-09=29.9 電機LC參數(shù)29.9mH
05-29=200 震蕩補償因子為200
06-12=250 轉(zhuǎn)矩限制為250%
5、調(diào)試總結(jié)：
1、臺達變頻器用直接轉(zhuǎn)矩模式代替力矩電機，性能優(yōu)越，效果良好。
2、生產(chǎn)線運行穩(wěn)定，維護成本大大降低。
3、生產(chǎn)產(chǎn)品的品質(zhì)很好，最終用戶反映良好。
6、現(xiàn)場附圖如下：
圖一：右下角為一級拉伸電機（運行方向向左、從動）
圖二：左下角為二級拉伸電機（方向向右、主動）
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