轧制过程中高性能负荷力矩响应的交流电机控制方法研究近20年来轧制工业过程中的电气传动系统已由直流电机控制
转向了交流电机控制。特别是大型宽带钢热连轧和冷连轧生产线上基本都采用了交流电机拖动。原因主要是在于交流电机便于维护同等功率下体积小、转动惯量小、功率利用率高的优点。对于大型宽带钢连轧生产线交流电机控制基本是三种类型。其一是轧机主传动设计同步电动机拖动目的是利用同步电动机工作在过励磁的状态下使电动机处于容型负载性质有利于工厂的无功补偿控制方法基本上是采用空间矢量控制其二是对于中等功率状态下的拖动系统例如立辊轧机、卷取机、飞剪等设备的传动控制目的是利用交流异步电机转动惯量小便于启动和快速的负荷响应控制方法基本上是采用磁场定向、电流解耦的矢量控制其三是对于功率小、电机多的辅助传动系统例如传输辊道设备的拖动基本上是采用公共直流母线的变频控制系统。轧制过程中拖动系统具有一种显而易见的共性特点就是负荷频繁突变例如主轧机咬钢和抛钢、飞剪的剪切动作、卷取机的咬钢上卷等。由于此特点也为交流电机应用于轧制过程拖动控制带来了伴随性的缺点。即动态速降不可避免无论采取何种控制手段速度的动态调整精度必将受限而对于连续轧机机组速度的匹配及动态响应性能要求很高此项缺点必须要予以解决。由理论分析可知交流电机控制系统属于典型的非线性控制系统使用经典的控制理论应用于速度、张力力矩控制时动态响应性能也会受到限制不能与直流电机控制系统相媲美。为了利用交流电机拖动系统的优点克
f服它自身带来的不足本文主要研究电气传动系统的外补偿控制方法达到大型宽带钢连轧机各主要拖动设备控制性能要求主要创新点及工作如下。提出且设计了一种软测量负荷观测器从速度给定上给出外补偿控制在无负荷直接检测装置的前提下解决了动态速降问题提高动态速度补偿的精度。由于轧制负荷的突变虽然有轧制压力的直接检测仪表而机械和电磁感应原理带来的滞后响应必然存在会造成外补偿方法达不到预期效果。本文所设计的负荷观测器是基于交流电机自身的电磁力矩突变观测组成而电机的电磁力矩的变化不仅在于负荷突变时出现在正常的加减速调整时也会出现又由于加减速造成的电磁力矩变化是不能由轧制力检测获得二者之间也无直接的线性关系故设计软测量负荷观测器从众多的电磁力矩变化因素中无滞后地准确获得轧制负荷突变信息从而给出准确的外补偿控制r