本發(fā)明屬于冶金設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及熱軋機(jī)主機(jī)傳動與控制系統(tǒng)。用于大功率、高電壓直流電動機(jī)的調(diào)速與控制。
背景技術(shù)：
隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，對于原來高電壓、大電流直流電機(jī)的傳動控制由原來的交流異步電動機(jī)拖動直流發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)變流，通過調(diào)節(jié)直流發(fā)電機(jī)勵磁電壓來實(shí)現(xiàn)對主傳動電機(jī)進(jìn)行調(diào)壓調(diào)速的發(fā)電機(jī)組式供電方式發(fā)展為由整流變壓器供電，可控硅變流調(diào)速裝置進(jìn)行傳動控制的方式，但由于高電壓、大電流的限制，傳統(tǒng)的直流傳動控制系統(tǒng)不能滿足使用要求，需要研發(fā)一種新型的高電壓、大電流直流傳動控制系統(tǒng)。
一般可采用并聯(lián)直流傳動裝置來滿足直流電動機(jī)大電流的要求，而采用串聯(lián)直流傳動裝置來達(dá)到直流電動機(jī)高電壓的要求。國內(nèi)目前這種集高電壓、大電流為一體的直流電機(jī)傳動系統(tǒng)還沒有直接用標(biāo)準(zhǔn)直流傳動裝置來實(shí)現(xiàn)的先例，而通常采用的是交流異步電動機(jī)拖動直流發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)，存在能耗巨大、維護(hù)困難、維護(hù)工作量大、維護(hù)時間長等缺點(diǎn)，不能適應(yīng)于現(xiàn)在企業(yè)的要求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，將熱軋機(jī)開坯機(jī)組的兩臺大功率主傳動直流電動機(jī)由原來的G-M調(diào)速方式，改變?yōu)椴捎脴?biāo)準(zhǔn)直流傳動控制裝置的可控硅變流調(diào)速方式，在提高傳動系統(tǒng)工作效率的同時，大大減少設(shè)備的占地面積。
本發(fā)明的技術(shù)方案是：熱軋機(jī)大功率直流傳動及控制系統(tǒng)，包括主傳動1#電機(jī)M1，主傳動1#電機(jī)電樞整流變壓器T1、主傳動1#電機(jī)勵磁整流變壓器T3、主傳動1#電機(jī)串聯(lián)12脈波主機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)直流傳動裝置U1、主傳動1#電機(jī)串聯(lián)12脈波主機(jī)硬并聯(lián)從機(jī)直流傳動裝置U2、主傳動1#電機(jī)串聯(lián)12脈波從機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)直流傳動裝置U3、主傳動1#電機(jī)串聯(lián)12脈波從機(jī)硬并聯(lián)從機(jī)直流傳動裝置U4、主傳動1#電機(jī)勵磁整流裝置F1、主傳動1#電機(jī)直流快開Q1、脈沖編碼器P1、主傳動2#電機(jī)M2、主傳動2#電機(jī)電樞整流變壓器T2、主傳動2#電機(jī)串聯(lián)12脈波主機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)傳動裝置U5、主傳動2#電機(jī)串聯(lián)12脈波主機(jī)硬并聯(lián)從機(jī)傳動裝置U6、主傳動2#電機(jī)串聯(lián)12脈波從機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)傳動裝置U7、主傳動2#電機(jī)串聯(lián)12脈波從機(jī)硬并聯(lián)從機(jī)傳動裝置U8、主傳動2#電機(jī)勵磁整流裝置F2、主傳動2#電機(jī)直流快開Q2；主傳動1#電機(jī)M1與主傳動2#電機(jī)M2為同軸剛性聯(lián)接；其中主傳動1#電機(jī)M1的主回路控制系統(tǒng)連接方式為：主傳動1#電機(jī)電樞整流變壓器T1的三角形二次繞組連接主傳動1#電機(jī)串聯(lián)12脈波主機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)直流傳動裝置U1、主傳動1#電機(jī)串聯(lián)12脈波主機(jī)硬并聯(lián)從機(jī)直流傳動裝置U2的交流進(jìn)線，主傳動1#電機(jī)電樞整流變壓器T1的星形二次繞組連接主傳動1#電機(jī)串聯(lián)12脈波從機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)直流傳動裝置U3、主傳動1#電機(jī)串聯(lián)12脈波從機(jī)硬并聯(lián)從機(jī)直流傳動裝置U4的交流進(jìn)線；主傳動1#電機(jī)串聯(lián)12脈波主機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)直流傳動裝置U1、主傳動1#電機(jī)串聯(lián)12脈波主機(jī)硬并聯(lián)從機(jī)直流傳動裝置U2的直流C出線連接在一起并連接主傳動1#電機(jī)直流快開Q1，主傳動1#電機(jī)直流快開Q1連接主傳動1#電機(jī)M1電樞的+端；主傳動1#電機(jī)串聯(lián)12脈波主機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)直流傳動裝置U1、主傳動1#電機(jī)串聯(lián)12脈波主機(jī)硬并聯(lián)從機(jī)直流傳動裝置U2的直流D出線端與主傳動1#電機(jī)串聯(lián)12脈波從機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)直流傳動裝置U3、主傳動1#電機(jī)串聯(lián)12脈波從機(jī)硬并聯(lián)從機(jī)直流傳動裝置U4的直流C出線連接在一起；主傳動1#電機(jī)串聯(lián)12脈波從機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)直流傳動裝置U3和主傳動1#電機(jī)串聯(lián)12脈波從機(jī)硬并聯(lián)從機(jī)直流傳動裝置U4的直流D出線連接在一起并連接主傳動1#電機(jī)M1電樞的-端；車間6KV電源連接至主傳動1#電機(jī)勵磁整流變壓器T3一次側(cè)，主傳動1#電機(jī)勵磁整流變壓器T3二次側(cè)連接至主傳動1#電機(jī)勵磁整流裝置F1的進(jìn)線，主傳動1#電機(jī)勵磁整流裝置F1出線接至主傳動1#電機(jī)M1的勵磁線圈；脈沖編碼器P1連接至主傳動1#電機(jī)串聯(lián)12脈波主機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)直流傳動裝置U1的編碼器信號輸入接口；主傳動2#電機(jī)M2的主回路控制系統(tǒng)連接方式為：主傳動2#電機(jī)電樞整流變壓器T2的三角形二次繞組連接主傳動2#電機(jī)串聯(lián)12脈波主機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)傳動裝置U5、主傳動2#電機(jī)串聯(lián)12脈波主機(jī)硬并聯(lián)從機(jī)傳動裝置U6的交流進(jìn)線，主傳動2#電機(jī)電樞整流變壓器T2的星形二次繞組連接主傳動2#電機(jī)串聯(lián)12脈波從機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)傳動裝置U7、主傳動2#電機(jī)串聯(lián)12脈波從機(jī)硬并聯(lián)從機(jī)傳動裝置U8的交流進(jìn)線；主傳動2#電機(jī)串聯(lián)12脈波主機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)傳動裝置U5、主傳動2#電機(jī)串聯(lián)12脈波主機(jī)硬并聯(lián)從機(jī)傳動裝置U6的直流C出線連接在一起并連接主傳動2#電機(jī)直流快開Q2，主傳動2#電機(jī)直流快開Q2連接主傳動2#電機(jī)M2電樞的+端；主傳動2#電機(jī)串聯(lián)12脈波主機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)傳動裝置U5、主傳動2#電機(jī)串聯(lián)12脈波主機(jī)硬并聯(lián)從機(jī)傳動裝置U6的直流D出線端與主傳動2#電機(jī)串聯(lián)12脈波從機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)傳動裝置U7、主傳動2#電機(jī)串聯(lián)12脈波從機(jī)硬并聯(lián)從機(jī)傳動裝置U8的直流C出線連接在一起；主傳動2#電機(jī)串聯(lián)12脈波從機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)傳動裝置U7和主傳動2#電機(jī)串聯(lián)12脈波從機(jī)硬并聯(lián)從機(jī)傳動裝置U8的直流D出線連接在一起并連接主傳動2#電機(jī)M2電樞的-端；車間6KV電源連接至主傳動1#電機(jī)勵磁整流變壓器T3一次側(cè)，主傳動1#電機(jī)勵磁整流變壓器T3二次側(cè)連接至主傳動2#電機(jī)勵磁整流裝置F2的進(jìn)線，主傳動2#電機(jī)勵磁整流裝置F2出線接至主傳動2#電機(jī)M2的勵磁線圈。
該熱軋機(jī)大功率直流傳動及控制系統(tǒng)還包括SVC動態(tài)無功補(bǔ)償裝置；變電站的35KV專用供電線路分別連接主傳動1#電機(jī)電樞整流變壓器T1以及主傳動2#電機(jī)電樞整流變壓器T2的一次側(cè)，SVC動態(tài)無功補(bǔ)償裝置連接至35KV專用供電線路，用來抑制熱軋主電機(jī)這種大沖擊負(fù)荷對電網(wǎng)造成的電壓波動及閃變，使電壓波動、閃變及諧波電流滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求。
上述主傳動1#電機(jī)串聯(lián)12脈波主機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)直流傳動裝置U1通過CAN-BUS連接主傳動1#電機(jī)串聯(lián)12脈波從機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)直流傳動裝置U3,主傳動1#電機(jī)串聯(lián)12脈波從機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)直流傳動裝置U3通過CAN-BUS連接主傳動1#電機(jī)勵磁整流裝置F1；主傳動2#電機(jī)勵磁整流裝置F2通過CAN-BUS連接主傳動2#電機(jī)串聯(lián)12脈波主機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)傳動裝置U5，主傳動2#電機(jī)串聯(lián)12脈波主機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)傳動裝置U5通過CAN-BUS連接主傳動2#電機(jī)串聯(lián)12脈波從機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)傳動裝置U7；主傳動1#電機(jī)串聯(lián)12脈波主機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)直流傳動裝置U1通過光纖通信連接主傳動2#電機(jī)串聯(lián)12脈波主機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)傳動裝置U5。
上述主傳動1#電機(jī)電樞整流變壓器T1以及主傳動2#電機(jī)電樞整流變壓器T2選擇的組別為D/d0-yn11，整流變壓器兩個二次繞組的線電壓相差30°，滿足12脈波整流電源的要求。
該熱軋機(jī)大功率直流傳動及控制系統(tǒng)還包括PLC系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)以及操作顯示計(jì)算機(jī)HMI；操作顯示計(jì)算機(jī)HMI通過工業(yè)以太網(wǎng)連接網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)通過工業(yè)以太網(wǎng)連接PLC系統(tǒng)；PLC系統(tǒng)通過現(xiàn)場總線PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)連接主傳動1#電機(jī)串聯(lián)12脈波主機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)直流傳動裝置U1，主傳動1#電機(jī)串聯(lián)12脈波主機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)直流傳動裝置U1通過PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)連接主傳動2#電機(jī)串聯(lián)12脈波主機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)傳動裝置U5。
本發(fā)明的有益效果：1.為減少大功率電動機(jī)對區(qū)域電網(wǎng)的影響并保證供電的可靠性，從企業(yè)110KV變電站為熱軋開坯機(jī)主輥傳動提供35KV專用供電線路。在廠區(qū)內(nèi)設(shè)置兩臺35KV/750V容量為8500KVA的三繞組整流變壓器，分別為兩臺主傳動電機(jī)的傳動裝置供電。變壓器組別為D/d0-yn11，滿足串聯(lián)12脈波整流電源的要求。在35KV側(cè)設(shè)置動態(tài)無功補(bǔ)償及濾波裝置，抑制熱軋主電機(jī)這種大沖擊負(fù)荷對電網(wǎng)造成的電壓波動及閃變，使電壓波動、閃變及諧波電流滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求。
2.每臺直流電動機(jī)傳動使用4臺標(biāo)準(zhǔn)的大功率四象限工作制整流裝置，組成硬并聯(lián)加串聯(lián)12脈波的結(jié)構(gòu)，在減少電網(wǎng)側(cè)諧波電流的同時，滿足電動機(jī)調(diào)速要求。
3.整個傳動系統(tǒng)包括了硬并聯(lián)主從、串聯(lián)12脈波主從和電機(jī)主從3種主要結(jié)構(gòu)。
4.硬并聯(lián)主從結(jié)構(gòu)
硬并聯(lián)主從用以擴(kuò)大直流傳動裝置的功率或輸出電流，使其能夠驅(qū)動更大功率的電動機(jī)。
硬并聯(lián)主機(jī)裝置具有一整套的調(diào)速控制單元，負(fù)責(zé)產(chǎn)生晶閘管觸發(fā)脈沖，并通過硬線的聯(lián)接方式傳遞給從動裝置，從動裝置則具有一整套完善的檢測與保護(hù)功能，可檢測負(fù)載電流主從裝置之間的平衡。硬并聯(lián)的裝置由一個整流變壓器同一副邊供電，以保證并聯(lián)整流裝置進(jìn)線電源的電壓、相序、相位相同，使負(fù)載電流能平衡分配。
5.串聯(lián)12脈波主從結(jié)構(gòu)
串聯(lián)12脈波主從用以擴(kuò)大直流傳動裝置的輸出電壓，從而提高了輸出功率并滿足高電壓直流電動機(jī)調(diào)壓調(diào)速的要求，同時也較大減少了電網(wǎng)側(cè)的諧波電流。
串聯(lián)12脈波由兩組6脈波的整流器串聯(lián)組成，兩組6脈波的整流器進(jìn)線電源分別接在三繞組整流變壓器的兩個二次繞組，要求整流變壓器兩個二次繞組電壓相位相差30°。串聯(lián)12脈波主從結(jié)構(gòu)的控制方式為：主裝置根據(jù)調(diào)速要求負(fù)責(zé)產(chǎn)生晶閘管的脈沖觸發(fā)角，并通過CAN總線的通訊協(xié)議將晶閘管的脈沖觸發(fā)角發(fā)送給從裝置，以保證在任意時刻主裝置與從裝置的脈沖觸發(fā)角相同。
6.電機(jī)主從結(jié)構(gòu)
電機(jī)主從結(jié)構(gòu)用以使兩臺主傳動電機(jī)的負(fù)荷盡量平衡，由于兩臺主傳動電機(jī)是同軸聯(lián)接共同驅(qū)動一個齒輪箱，所以在工作中要盡量使兩臺電機(jī)的電流和輸出轉(zhuǎn)矩大小相同。
在電機(jī)主從結(jié)構(gòu)中，兩臺主傳動電機(jī)的兩組串聯(lián)12脈波整流傳動裝置之間通過光纖進(jìn)行通訊，以保證通訊的快速性和可靠性。在電機(jī)主從結(jié)構(gòu)中，主電機(jī)配有重載光電編碼器并工作在轉(zhuǎn)速控制狀態(tài)，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩設(shè)定值，將轉(zhuǎn)矩設(shè)定值發(fā)送給從電機(jī)，從電機(jī)工作在轉(zhuǎn)矩控制狀態(tài)，接收從主電機(jī)發(fā)送來的轉(zhuǎn)矩設(shè)定，兩臺電機(jī)共用一個速度控制器，以保證主電機(jī)與從電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩相同，從而達(dá)到負(fù)荷平衡。
7.主傳動系統(tǒng)自動化控制
兩臺主傳動電機(jī)的兩組串聯(lián)12脈波整流傳動裝置通過PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線與上位機(jī)PLC進(jìn)行通訊，以實(shí)現(xiàn)對主傳動電機(jī)的自動化控制、監(jiān)控及相關(guān)保護(hù)。
PLC控制器通過工業(yè)以太網(wǎng)與操作站(HMI)和過程級管理計(jì)算機(jī)聯(lián)接，完成主傳動系統(tǒng)各參數(shù)的實(shí)時監(jiān)控、軋制工藝參數(shù)預(yù)設(shè)定、工藝數(shù)據(jù)采集分析、物料跟蹤及軋制管理等功能。
以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
附圖說明
圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)連接圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1：
本發(fā)明專利的目的是將熱軋機(jī)開坯機(jī)組的兩臺大功率主傳動直流電動機(jī)由原來的G-M調(diào)速方式，改變?yōu)椴捎脴?biāo)準(zhǔn)直流傳動控制裝置的可控硅變流調(diào)速方式，在提高傳動系統(tǒng)工作效率的同時，也大大減少了設(shè)備的占地面積。如圖1所示，本發(fā)明提供的熱軋機(jī)大功率直流傳動及控制系統(tǒng)，包括主傳動1#電機(jī)M1，主傳動1#電機(jī)電樞整流變壓器T1、主傳動1#電機(jī)勵磁整流變壓器T3、主傳動1#電機(jī)串聯(lián)12脈波主機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)直流傳動裝置U1、主傳動1#電機(jī)串聯(lián)12脈波主機(jī)硬并聯(lián)從機(jī)直流傳動裝置U2、主傳動1#電機(jī)串聯(lián)12脈波從機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)直流傳動裝置U3、主傳動1#電機(jī)串聯(lián)12脈波從機(jī)硬并聯(lián)從機(jī)直流傳動裝置U4、主傳動1#電機(jī)勵磁整流裝置F1、主傳動1#電機(jī)直流快開Q1、脈沖編碼器P1、主傳動2#電機(jī)M2、主傳動2#電機(jī)電樞整流變壓器T2、主傳動2#電機(jī)串聯(lián)12脈波主機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)傳動裝置U5、主傳動2#電機(jī)串聯(lián)12脈波主機(jī)硬并聯(lián)從機(jī)傳動裝置U6、主傳動2#電機(jī)串聯(lián)12脈波從機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)傳動裝置U7、主傳動2#電機(jī)串聯(lián)12脈波從機(jī)硬并聯(lián)從機(jī)傳動裝置U8、主傳動2#電機(jī)勵磁整流裝置F2、主傳動2#電機(jī)直流快開Q2；主傳動1#電機(jī)M1與主傳動2#電機(jī)M2為同軸剛性聯(lián)接；其中主傳動1#電機(jī)M1的主回路控制系統(tǒng)連接方式為：主傳動1#電機(jī)電樞整流變壓器T1的三角形二次繞組連接主傳動1#電機(jī)串聯(lián)12脈波主機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)直流傳動裝置U1、主傳動1#電機(jī)串聯(lián)12脈波主機(jī)硬并聯(lián)從機(jī)直流傳動裝置U2的交流進(jìn)線，主傳動1#電機(jī)電樞整流變壓器T1的星形二次繞組連接主傳動1#電機(jī)串聯(lián)12脈波從機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)直流傳動裝置U3、主傳動1#電機(jī)串聯(lián)12脈波從機(jī)硬并聯(lián)從機(jī)直流傳動裝置U4的交流進(jìn)線；主傳動1#電機(jī)串聯(lián)12脈波主機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)直流傳動裝置U1、主傳動1#電機(jī)串聯(lián)12脈波主機(jī)硬并聯(lián)從機(jī)直流傳動裝置U2的直流C出線連接在一起并連接主傳動1#電機(jī)直流快開Q1，主傳動1#電機(jī)直流快開Q1連接主傳動1#電機(jī)M1電樞的+端；主傳動1#電機(jī)串聯(lián)12脈波主機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)直流傳動裝置U1、主傳動1#電機(jī)串聯(lián)12脈波主機(jī)硬并聯(lián)從機(jī)直流傳動裝置U2的直流D出線端與主傳動1#電機(jī)串聯(lián)12脈波從機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)直流傳動裝置U3、主傳動1#電機(jī)串聯(lián)12脈波從機(jī)硬并聯(lián)從機(jī)直流傳動裝置U4的直流C出線連接在一起；主傳動1#電機(jī)串聯(lián)12脈波從機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)直流傳動裝置U3和主傳動1#電機(jī)串聯(lián)12脈波從機(jī)硬并聯(lián)從機(jī)直流傳動裝置U4的直流D出線連接在一起并連接主傳動1#電機(jī)M1電樞的-端；車間6KV電源連接至主傳動1#電機(jī)勵磁整流變壓器T3一次側(cè)，主傳動1#電機(jī)勵磁整流變壓器T3二次側(cè)連接至主傳動1#電機(jī)勵磁整流裝置F1的進(jìn)線，主傳動1#電機(jī)勵磁整流裝置F1出線接至主傳動1#電機(jī)M1的勵磁線圈；脈沖編碼器P1連接至主傳動1#電機(jī)串聯(lián)12脈波主機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)直流傳動裝置U1的編碼器信號輸入接口；主傳動2#電機(jī)M2的主回路控制系統(tǒng)連接方式為：主傳動2#電機(jī)電樞整流變壓器T2的三角形二次繞組連接主傳動2#電機(jī)串聯(lián)12脈波主機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)傳動裝置U5、主傳動2#電機(jī)串聯(lián)12脈波主機(jī)硬并聯(lián)從機(jī)傳動裝置U6的交流進(jìn)線，主傳動2#電機(jī)電樞整流變壓器T2的星形二次繞組連接主傳動2#電機(jī)串聯(lián)12脈波從機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)傳動裝置U7、主傳動2#電機(jī)串聯(lián)12脈波從機(jī)硬并聯(lián)從機(jī)傳動裝置U8的交流進(jìn)線；主傳動2#電機(jī)串聯(lián)12脈波主機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)傳動裝置U5、主傳動2#電機(jī)串聯(lián)12脈波主機(jī)硬并聯(lián)從機(jī)傳動裝置U6的直流C出線連接在一起并連接主傳動2#電機(jī)直流快開Q2，主傳動2#電機(jī)直流快開Q2連接主傳動2#電機(jī)M2電樞的+端；主傳動2#電機(jī)串聯(lián)12脈波主機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)傳動裝置U5、主傳動2#電機(jī)串聯(lián)12脈波主機(jī)硬并聯(lián)從機(jī)傳動裝置U6的直流D出線端與主傳動2#電機(jī)串聯(lián)12脈波從機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)傳動裝置U7、主傳動2#電機(jī)串聯(lián)12脈波從機(jī)硬并聯(lián)從機(jī)傳動裝置U8的直流C出線連接在一起；主傳動2#電機(jī)串聯(lián)12脈波從機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)傳動裝置U7和主傳動2#電機(jī)串聯(lián)12脈波從機(jī)硬并聯(lián)從機(jī)傳動裝置U8的直流D出線連接在一起并連接主傳動2#電機(jī)M2電樞的-端；車間6KV電源連接至主傳動1#電機(jī)勵磁整流變壓器T3一次側(cè)，主傳動1#電機(jī)勵磁整流變壓器T3二次側(cè)連接至主傳動2#電機(jī)勵磁整流裝置F2的進(jìn)線，主傳動2#電機(jī)勵磁整流裝置F2出線接至主傳動2#電機(jī)M2的勵磁線圈。
實(shí)施例2：
在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，該熱軋機(jī)大功率直流傳動及控制系統(tǒng)還包括SVC動態(tài)無功補(bǔ)償裝置；其中主傳動1#電機(jī)M1通過主傳動1#電機(jī)電樞整流變壓器T1供電，主傳動2#電機(jī)M2通過主傳動2#電機(jī)電樞整流變壓器T2供電；變電站的35KV專用供電線路分別連接主傳動1#電機(jī)電樞整流變壓器T1以及主傳動2#電機(jī)電樞整流變壓器T2的一次側(cè)，SVC動態(tài)無功補(bǔ)償裝置連接至35KV專用供電線路。
該熱軋機(jī)大功率直流傳動及控制系統(tǒng)還包括PLC系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)以及操作顯示計(jì)算機(jī)HMI；主傳動1#電機(jī)M1以及主傳動2#電機(jī)M2的傳動控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接為：操作顯示計(jì)算機(jī)HMI通過工業(yè)以太網(wǎng)連接網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)通過工業(yè)以太網(wǎng)連接PLC系統(tǒng)；PLC系統(tǒng)通過現(xiàn)場總線PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)連接主傳動1#電機(jī)串聯(lián)12脈波主機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)直流傳動裝置U1，主傳動1#電機(jī)串聯(lián)12脈波主機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)直流傳動裝置U1通過PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)連接主傳動2#電機(jī)串聯(lián)12脈波主機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)傳動裝置U5；主傳動1#電機(jī)串聯(lián)12脈波主機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)直流傳動裝置U1通過CAN-BUS連接主傳動1#電機(jī)串聯(lián)12脈波從機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)直流傳動裝置U3,主傳動1#電機(jī)串聯(lián)12脈波從機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)直流傳動裝置U3通過CAN-BUS連接主傳動1#電機(jī)勵磁整流裝置F1；主傳動2#電機(jī)勵磁整流裝置F2通過CAN-BUS連接主傳動2#電機(jī)串聯(lián)12脈波主機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)傳動裝置U5，主傳動2#電機(jī)串聯(lián)12脈波主機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)傳動裝置U5通過CAN-BUS連接主傳動2#電機(jī)串聯(lián)12脈波從機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)傳動裝置U7；主傳動1#電機(jī)串聯(lián)12脈波主機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)直流傳動裝置U1通過光纖通信連接主傳動2#電機(jī)串聯(lián)12脈波主機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)傳動裝置U5。
本發(fā)明的工作原理及工作過程：本發(fā)明的主傳動1#電機(jī)電樞整流變壓器T1、主傳動2#電機(jī)電樞整流變壓器T2的設(shè)計(jì)選擇首先需要確定整流變壓器二次側(cè)的額定電壓，此額定電壓的確定需考慮到在主傳動電機(jī)的各種工況下都能使直流傳動裝置輸出的直流電壓滿足調(diào)速要求。需要考慮整流變壓器阻抗壓降、供電線路及電機(jī)內(nèi)阻壓降、整流傳動裝置最小延遲觸發(fā)角、電網(wǎng)電壓波動等因素。整流變壓器的二次側(cè)額定電壓也不宜選擇過大，否則變壓器所需容量就會大大增加，不經(jīng)濟(jì)。其次，參考主傳動電機(jī)的工作電流確定變壓器容量，熱軋開坯機(jī)主傳動電機(jī)為短時沖擊性負(fù)荷工作制，為了使整流變壓器的帶負(fù)荷能力充分利用，在不損及變壓器正常使用期限的前提下，允許變壓器過負(fù)載運(yùn)行。再次，整流變壓器阻抗電壓百分比不宜選擇過小，以減小整流傳動裝置在換向時對變壓器和供電電網(wǎng)的沖擊。另外，要求整流變壓器的二次繞組電壓相位相差30°，以滿足串聯(lián)12脈波整流的供電條件。
主傳動1#電機(jī)串聯(lián)12脈波主機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)直流傳動裝置U1與主傳動1#電機(jī)串聯(lián)12脈波主機(jī)硬并聯(lián)從機(jī)直流傳動裝置U2、主傳動1#電機(jī)串聯(lián)12脈波從機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)直流傳動裝置U3與主傳動1#電機(jī)串聯(lián)12脈波從機(jī)硬并聯(lián)從機(jī)直流傳動裝置U4、主傳動2#電機(jī)串聯(lián)12脈波主機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)傳動裝置U5與主傳動2#電機(jī)串聯(lián)12脈波主機(jī)硬并聯(lián)從機(jī)傳動裝置U6、主傳動2#電機(jī)串聯(lián)12脈波從機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)傳動裝置U7與主傳動2#電機(jī)串聯(lián)12脈波從機(jī)硬并聯(lián)從機(jī)傳動裝置U8，分別組成四組硬并聯(lián)結(jié)構(gòu)。每組硬并聯(lián)結(jié)構(gòu)對應(yīng)一個變壓器副邊。即每組硬并聯(lián)結(jié)構(gòu)的硬并聯(lián)主機(jī)和硬并聯(lián)從機(jī)并連接到一個整流變壓器的同一副邊，由硬并聯(lián)主機(jī)產(chǎn)生晶閘管觸發(fā)脈沖，并通過硬線的聯(lián)接方式傳送給硬并聯(lián)從機(jī)，同時硬并聯(lián)從機(jī)也將工作狀態(tài)及參數(shù)反饋回硬并聯(lián)主機(jī)。為使硬并聯(lián)主機(jī)和硬并聯(lián)從機(jī)的負(fù)荷電流分配盡量相等，需使主機(jī)和從機(jī)的電源進(jìn)線長度及敷設(shè)路徑盡量一致。
主傳動1#電機(jī)串聯(lián)12脈波主機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)直流傳動裝置U1與主傳動1#電機(jī)串聯(lián)12脈波主機(jī)硬并聯(lián)從機(jī)直流傳動裝置U2這組硬并聯(lián)結(jié)構(gòu)，和主傳動1#電機(jī)串聯(lián)12脈波從機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)直流傳動裝置U3與主傳動1#電機(jī)串聯(lián)12脈波從機(jī)硬并聯(lián)從機(jī)直流傳動裝置U4這組硬并聯(lián)結(jié)構(gòu)，組成主傳動1#電機(jī)M1的串聯(lián)12脈波整流結(jié)構(gòu)。主傳動2#電機(jī)串聯(lián)12脈波主機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)傳動裝置U5與主傳動2#電機(jī)串聯(lián)12脈波主機(jī)硬并聯(lián)從機(jī)傳動裝置U6這組硬并聯(lián)結(jié)構(gòu)，和主傳動2#電機(jī)串聯(lián)12脈波從機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)傳動裝置U7與主傳動2#電機(jī)串聯(lián)12脈波從機(jī)硬并聯(lián)從機(jī)傳動裝置U8這組硬并聯(lián)結(jié)構(gòu)，組成主傳動2#電機(jī)M2的串聯(lián)12脈波整流結(jié)構(gòu)。每組串聯(lián)12脈波整流結(jié)構(gòu)分串聯(lián)12脈波主機(jī)和串聯(lián)12脈波從機(jī)，串聯(lián)12脈波主機(jī)和串聯(lián)12脈波從機(jī)分別連接到一個整流變壓器的不同副邊。由串聯(lián)12脈波主機(jī)產(chǎn)生晶閘管的脈沖觸發(fā)角，并通過CAN總線的通訊協(xié)議發(fā)送給串聯(lián)12脈波從機(jī)，同時串聯(lián)12脈波從機(jī)也將工作狀態(tài)和參數(shù)反饋回12脈主機(jī)。利用此CAN總線也控制各自電機(jī)的勵磁整流裝置。
為了實(shí)現(xiàn)主傳動兩組硬并聯(lián)加串聯(lián)12脈波結(jié)構(gòu)間的負(fù)荷平衡，這兩組傳動裝置之間通過光纖進(jìn)行通訊，設(shè)定主傳動1#電機(jī)M1的傳動裝置為主機(jī)，主傳動2#電機(jī)M2的傳動裝置為從機(jī)，主機(jī)工作在轉(zhuǎn)速控制狀態(tài)，并產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩設(shè)定值，將轉(zhuǎn)矩設(shè)定值發(fā)送給從電機(jī)，從電機(jī)工作在轉(zhuǎn)矩控制狀態(tài)，接收從主電機(jī)發(fā)送來的轉(zhuǎn)矩設(shè)定，兩臺電機(jī)共用一個速度控制器，以保證主電機(jī)與從電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩相同，從而達(dá)到負(fù)荷平衡。
主傳動1#電機(jī)串聯(lián)12脈波主機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)直流傳動裝置U1與主傳動2#電機(jī)串聯(lián)12脈波主機(jī)硬并聯(lián)主機(jī)傳動裝置U5上配有PROFIBUS-DP通訊板卡，用以實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)PLC的通訊。通過PLC實(shí)現(xiàn)主傳動系統(tǒng)的操作控制、主令速度控制、軋制模式控制、主輥接軸定位控制等，同時實(shí)時讀取傳動裝置的狀態(tài)和參數(shù)，并對其進(jìn)行聯(lián)鎖保護(hù)。PLC控制器通過工業(yè)以太網(wǎng)與操作站(HMI)和過程級管理計(jì)算機(jī)聯(lián)接。
操作站(HMI)用于為軋制進(jìn)行設(shè)備準(zhǔn)備(控制各相關(guān)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)和調(diào)整各設(shè)備位置等工作)、實(shí)時顯示軋機(jī)各設(shè)備狀態(tài)和軋制參數(shù)(包括機(jī)械設(shè)備、液壓設(shè)備、電控設(shè)備及其它)、軋制工藝調(diào)用、軋機(jī)設(shè)備單動操作、軋制操作，該操作站為操作人員及時了解軋制過程及軋機(jī)各設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)提供直觀界面。在軋機(jī)設(shè)備準(zhǔn)備就緒的條件下，操作人員在該操作站上根據(jù)軋制要求，調(diào)用合適的軋制工藝，然后啟動軋制功能鍵，就可以實(shí)現(xiàn)一鍵式自動軋制，直到軋制完成。
本發(fā)明大功率直流傳動與控制系統(tǒng)應(yīng)用于金屬熱態(tài)軋制開坯機(jī)組主輥直流電動機(jī)調(diào)速。開坯機(jī)組主輥由兩臺相同功率的直流電動機(jī)同軸剛性聯(lián)接共同驅(qū)動，單臺直流電動機(jī)額定功率達(dá)到5050KW，額定電壓1440V，最大電流10200A，而單臺整流傳動裝置無法滿足要求。每臺直流電動機(jī)傳動使用4臺標(biāo)準(zhǔn)的大功率四象限工作制整流裝置，組成硬并聯(lián)加串聯(lián)12脈波的結(jié)構(gòu)，在減少電網(wǎng)側(cè)諧波電流的同時，滿足電動機(jī)調(diào)速要求。整個傳動系統(tǒng)包括了硬并聯(lián)主從、串聯(lián)12脈波主從和電機(jī)主從3種主要結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了各傳動模塊之間及電動機(jī)之間的負(fù)荷平衡。通過現(xiàn)場總線與上位機(jī)通訊，可以監(jiān)控傳動系統(tǒng)的參數(shù)并對其靈活控制。本發(fā)明屬于首創(chuàng)，具有適用性強(qiáng)，使用方便，安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。具體技術(shù)特點(diǎn)如下：
1.為減少大功率電動機(jī)對區(qū)域電網(wǎng)的影響并保證供電的可靠性，從企業(yè)110KV變電站為熱軋開坯機(jī)主輥傳動提供35KV專用供電線路。在廠區(qū)內(nèi)設(shè)置兩臺35KV/750V容量為8500KVA的三繞組整流變壓器，分別為兩臺主傳動電機(jī)的傳動裝置供電。變壓器組別為D/d0-yn11，滿足串聯(lián)12脈波整流電源的要求。在35KV側(cè)設(shè)置動態(tài)無功補(bǔ)償及濾波裝置，抑制熱軋主電機(jī)這種大沖擊負(fù)荷對電網(wǎng)造成的電壓波動及閃變，使電壓波動、閃變及諧波電流滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求。
2.每臺直流電動機(jī)傳動使用4臺標(biāo)準(zhǔn)的大功率四象限工作制整流裝置，組成硬并聯(lián)加串聯(lián)12脈波的結(jié)構(gòu)，在減少電網(wǎng)側(cè)諧波電流的同時，滿足電動機(jī)調(diào)速要求。
3.整個傳動系統(tǒng)包括了硬并聯(lián)主從、串聯(lián)12脈波主從和電機(jī)主從3種主要結(jié)構(gòu)。
4.硬并聯(lián)主從結(jié)構(gòu)
硬并聯(lián)主從用以擴(kuò)大直流傳動裝置的功率或輸出電流，使其能夠驅(qū)動更大功率的電動機(jī)。
硬并聯(lián)主機(jī)裝置具有一整套的調(diào)速控制單元，負(fù)責(zé)產(chǎn)生晶閘管觸發(fā)脈沖，并通過硬線的聯(lián)接方式傳遞給從動裝置，從動裝置則具有一整套完善的檢測與保護(hù)功能，可檢測負(fù)載電流主從裝置之間的平衡。硬并聯(lián)的裝置由一個整流變壓器同一副邊供電，以保證并聯(lián)整流裝置進(jìn)線電源的電壓、相序、相位相同，使負(fù)載電流能平衡分配。
5.串聯(lián)12脈波主從結(jié)構(gòu)
串聯(lián)12脈波主從用以擴(kuò)大直流傳動裝置的輸出電壓，從而提高了輸出功率并滿足高電壓直流電動機(jī)調(diào)壓調(diào)速的要求，同時也較大減少了電網(wǎng)側(cè)的諧波電流。
串聯(lián)12脈波由兩組6脈波的整流器串聯(lián)組成，兩組6脈波的整流器進(jìn)線電源分別接在三繞組整流變壓器的兩個二次繞組，要求整流變壓器兩個二次繞組電壓相位相差30°。串聯(lián)12脈波主從結(jié)構(gòu)的控制方式為：主裝置根據(jù)調(diào)速要求負(fù)責(zé)產(chǎn)生晶閘管的脈沖觸發(fā)角，并通過CAN總線的通訊協(xié)議將晶閘管的脈沖觸發(fā)角發(fā)送給從裝置，以保證在任意時刻主裝置與從裝置的脈沖觸發(fā)角相同。
6.電機(jī)主從結(jié)構(gòu)
電機(jī)主從結(jié)構(gòu)用以使兩臺主傳動電機(jī)的負(fù)荷盡量平衡，由于兩臺主傳動電機(jī)是同軸聯(lián)接共同驅(qū)動一個齒輪箱，所以在工作中要盡量使兩臺電機(jī)的電流和輸出轉(zhuǎn)矩大小相同。
在電機(jī)主從結(jié)構(gòu)中，兩臺主傳動電機(jī)的兩組串聯(lián)12脈波整流傳動裝置之間通過光纖進(jìn)行通訊，以保證通訊的快速性和可靠性。在電機(jī)主從結(jié)構(gòu)中，主電機(jī)配有重載光電編碼器并工作在轉(zhuǎn)速控制狀態(tài)，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩設(shè)定值，將轉(zhuǎn)矩設(shè)定值發(fā)送給從電機(jī)，從電機(jī)工作在轉(zhuǎn)矩控制狀態(tài)，接收從主電機(jī)發(fā)送來的轉(zhuǎn)矩設(shè)定，兩臺電機(jī)共用一個速度控制器，以保證主電機(jī)與從電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩相同，從而達(dá)到負(fù)荷平衡。
7.主傳動系統(tǒng)自動化控制
兩臺主傳動電機(jī)的兩組串聯(lián)12脈波整流傳動裝置通過PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線與上位機(jī)PLC進(jìn)行通訊，以實(shí)現(xiàn)對主傳動電機(jī)的自動化控制、監(jiān)控及相關(guān)保護(hù)。
PLC控制器通過工業(yè)以太網(wǎng)與操作站(HMI)和過程級管理計(jì)算機(jī)聯(lián)接，完成主傳動系統(tǒng)各參數(shù)的實(shí)時監(jiān)控、軋制工藝參數(shù)預(yù)設(shè)定、工藝數(shù)據(jù)采集分析、物料跟蹤及軋制管理等功能。
本實(shí)施方式中沒有詳細(xì)敘述的部分屬本行業(yè)的公知的常用手段，這里不一一敘述。以上例舉僅僅是對本發(fā)明的舉例說明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的保護(hù)范圍的限制，凡是與本發(fā)明相同或相似的設(shè)計(jì)均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。