技术领域
[0001] 本
发明涉及一种变频交流电机拖动系统，具体说，涉及一种变频器拖动电机的启动方法。
背景技术
[0002] 棒材厂新高线主轧线大电机和一些辅传动拖动系统采用了西
门子6SE70型变频器、逆变器和国产交流
电动机，由新高线上位机可编程逻辑
控制器(Programmable Logic Controller，PLC)通过
数据处理(Data Processing，DP)网通讯控制，操作人员在
人机界面(HMI)上对单机速度进行设定和合分闸操作，用操作台上按钮对电机进行启停操作。其总装机容量达到9900KW。
[0003] 西门子大中型交流拖动系统普遍存在此类问题，即：停车不分闸，使得功率装置、电机、电机
风机、
接触器等均处于运行状态，日积月累消耗的
能源和备件较多。如果系统要分闸，必须在主控操作台由操作人员逐个点击HMI画面上的各个电机“禁止”按钮才能将装置分闸，实际工作中由于操作繁琐，完全不具备可操作性。
[0004] 如图1所示，是
现有技术中变频器公共直流
母线传动方式的示意图。
[0005] 我厂交流传动控制系统采用西门子公司具有矢量控制功能的6SE70系列通用变频器型号：6SE7041-5HK85。系统主
轧机和集卷区域设备采用
整流器(1100KW12台)+
制动单元和制动
电阻(调节器)+逆变器构成的公共
直流母线传动方式。
[0006] 西门子6SE70变频器常规连接且其它条件满足后要运行需下列条件：
[0007] 给定速度：外控条件下，逆变器给定速度由上位机通过DP网通讯传递到装置，装置给定源地址：P443.001＝KK58(电动电位计的输出值)、002＝KK3002(从CB/TB接收的过程数据)。
[0008] 如图2所示，是现有技术中变频器控制方式示意图。
[0009] a、控制字位0，ON/0FF1命令，由L→H上升沿发生；
[0010] b、控制字位3，H逆变器使能/L逆变器封
锁；
[0011] c、控制字位25，H调节器使能。
[0012] 如图3所示，是现有技术中操作台HMI操作画面示意图。
[0013] 以7架为例，当外界所有条件满足、操作人员在HMI人机界面上点击某
机架“禁止”变为“允许”。
[0014] 如图4所示，是现有技术中程序输出到控制字的示意图。
[0015] PLC程序中M3105控制逆变器的控制字位0；M3108控制逆变器的控制字位3；M10506控制逆变器的控制字位25。
[0016] 西门子6SE70变频器侧参数设置(仅以外控为例，均为通过DP通讯传递的命令位)：P554.002＝3100(变频器ON)；P561.002＝3104(逆变器使能)；P585.002＝3409(调节器使能)。对应的程序内至控制字位0、控制字位3的％M3105和％M3108导通，变频器合闸开始运行、电机激磁、电机冷却风机运行，等待％M10506导通。只要不分闸这种状态一直保持，直到％M10506条件满足，控制字位25导通，调节器使能于是变频器拖动电机开始从0速按照速度设定上升曲线到达给定转速。
[0017] 但是，上述设备在实际生产中存在以下问题：
[0018] 1、其变频交流电机拖动控制系统原设计停车后不分闸，大电机内部一直存在接近20％～50％额定值的激磁
电流，交接班和设备停机时长期空耗运行，无功能耗很大，而且变频装置、电机冷却风机都长期没有意义地无效运行，缩短了在线电气装置的使用寿命、减少了更换周期。
[0019] 2、不适应长期连续运行、非频繁启停的轧
钢变频交流电机拖动系统。如果系统要分闸，必须在主控操作台由操作工逐个点击HMI画面上的各个电机“允许”按钮变为“禁止”才能将装置分闸，实际工作中由于操作繁琐，完全不具备可操作性。
发明内容
[0020] 本发明所解决的技术问题是提供一种变频器拖动电机的启动方法，在提高变频器使用寿命、节约修复成本、节约备件消耗
费用方面有突出的作用。
[0021] 技术方案如下：
[0022] 一种变频器拖动电机的启动方法，包括：
[0023] 给逆变器和调节器发出使能指令，调节器和逆变器导通，逆变器到达给定转速；
[0024] 需要电机转车时，变频器合闸运行，电机激磁、电机冷却风机运行，变频器拖动电机开始从0速按照速度设定上升曲线到达给定转速。
[0025] 进一步：给定转速由上位机通过DP网通讯传递。
[0026] 进一步：采用西门子6SE70变频器，西门子6SE70变频器合闸前先给出控制字位3和控制字位25；当％M10506条件满足控制字位25导通，调节器使能；当％M3108条件满足控制字位3导通。
[0027] 进一步：直到％M3105条件满足，控制字位0导通，西门子6SE70变频器开始运行拖动电机到达给定转速。
[0028] 进一步：变频器合闸时调节相关充电时间和圆弧曲线参数，以减小电流磁通分量冲击。
[0029] 进一步：调节斜坡函数发生器初始圆弧时间和电机励磁时间。
[0030] 进一步：调节斜坡函数发生器初始圆弧时间，由0优化为1.5秒；调节电机励磁时间，由3秒优化为2秒。
[0031] 与现有技术相比，本发明技术效果包括：
[0032] 1、本发明应用在西门子变频器拖动大中型交流电机的节能降耗方面，能够改善棒材厂新高线西门子变频器拖动交流电机系统交接班和设备停机时长期空耗运行所造成的能源浪费。
[0033] 2、本发明应用于变频器拖动大中型交流电机技术领域，在提高变频器使用寿命、节约修复成本、节约备件消耗费用方面有突出的作用。解决了变频装置和电机冷却风机长期没有意义的无效运行、缩短在线电气装置的使用寿命、修理费用过高等问题。
[0034] 3、本发明应用后经济效益显著，直接年经济效益可达30万元以上。
[0035] 每天按两个交接班1.5小时计算，变频器和风机运行时间下降率：
[0036] 1.5h/24h*100％＝6.25％。
[0037] 节约费用合计：{{5.5KW(风机)+250A*25V(电机额定50％激磁电流能耗)}*1.5小时*365天*18台*1元/KWh+20万元/年(节约变频器、风机等备件、维修费用)＝31.58万元/年。
[0038] 4、容易推广。
[0039] 得益于6SE70强大的扩展连接功能，使本发明极为简便地解决了“空耗运行、无功能耗很大”的问题。我国应用西门子变频器的地方极多，如果使用本发明技术进行改造，节约的能源和备件费用不可忽视，故上述方法极具实用推广价值。
附图说明
[0040] 图1是现有技术中变频器公共直流母线传动方式示意图；
[0041] 图2是现有技术中变频器控制方式示意图；
[0042] 图3是现有技术中操作台HMI操作界面示意图；
[0043] 图4是现有技术中程序输出到控制字的示意图；
[0044] 图5是本发明中程序输出到控制字的示意图；
[0045] 图6是现有技术中电机电流、速度
波形图；
[0046] 图7是本发明中未未柔化前电机电流、速度波形图；
[0047] 图8是本发明中未柔化后电机电流、速度波形图。
具体实施方式
[0048] 下面参考附图和优选
实施例，对本发明技术方案作详细说明。
[0049] 本发明重新设计了合分闸程序，灵活使用6SE70的强大功能，改变控制字使用顺序，具体过程如下：
[0050] 步骤1：给逆变器和调节器发出使能指令，调节器和逆变器导通，逆变器到达给定转速；
[0051] 给定转速由上位机(HMI操作界面)通过DP网通讯传递。
[0052] 如图5所示，是本发明中程序输出到控制字的示意图。
[0053] 以西门子6SE70变频器为例，变频器合闸前首先给出控制字位3、控制字位25。％M10506条件满足，控制字位25导通，调节器使能；％M3108条件满足，控制字位3导通。
[0054] 操作人员点击HMI操作界面，机架“禁止”变为“允许”，程序内至控制字位3的％M3108和控制字位25的和％M10506导通，变频器不会合闸运行，等待控制字位0的％M3105导通。
[0055] 步骤2：需要电机转车时，变频器合闸运行，电机激磁、电机冷却风机运行，变频器拖动电机开始从0速按照速度设定上升曲线到达给定转速。
[0056] 直到％M3105条件满足，控制字位0导通，变频器开始运行拖动电机到达给定转速。
[0057] 变频器合闸时调节相关充电时间、圆弧曲线参数，以减小电流磁通分量冲击。调节斜坡函数发生器初始圆弧时间，由0优化为1.5秒；调节电机励磁时间，由3秒优化为2秒。
[0058] 需要转车时给出第0位使能，变频器运行；这种方式避免了交接班和设备停机时长期空耗运行。在发出装置启动命令的同时才给电机绕组进行充电激磁，调节相关充电时间、圆弧曲线等参数，达到
软化电机大电感绕组充电电流曲线的目的，避免对电机绕组绝缘产生不良冲击。
[0059] 如图6所示，是现有技术中电机电流、速度波形图。
[0060] 从图中可以明显看出，变频器开始使能前，即速度上升前一直有20％的激磁电流(中间一条曲线)，且转速上升平缓电流无冲击。
[0061] 如图7所示，是本发明中未未柔化前电机电流、速度波形图。
[0062] 交流电机可以看做是一个大电感线圈，采用改造后的操作方式，最大的问题是启动瞬间相当于给这个电感线圈迅速充电，瞬间冲击电流很大。我们都知道过快的dv/dt上升率同样会对给电机绝缘带来严峻考验，甚至把电机绝缘击穿，而这是我们要极
力避免的结果。
[0063]
[0064] 从图7中可见K0182电流磁通分量冲击较大，瞬间达到63.29％(图7所示中间曲线)。
[0065] 为了避免对电机绕组绝缘产生不良冲击，本发明采取的办法是，调节相关充电时间、圆弧曲线等参数，达到软化电机大电感绕组充电电流曲线的目的。
[0066] 如图8所示，是本发明中未柔化后电机电流、速度波形图。
[0067] 通过反复调节试验，最终确认调节P469(斜坡函数发生器初始圆弧时间)，由0优化为1.5秒；P602(确定电机励磁时间)由3秒优化为2秒，达到满意效果，K0182电流磁通分量(图8所示中间曲线)最终降到20.49％。
