1 前言
随着冷钢生产规模不断扩大，在生产设备控制上也不断采用新的控制理念及技术。利用变频器传动的交流电机所构成的调速控制系统，以其节能，提高生产率，易于实现自动化控制等优势而在冷钢得到广泛使用。本文特结合炼钢厂70t转炉倾动装置，对变频调速控制系统简要进行介绍。
2 转炉倾动装置的结构型式及特点
炼钢厂70t转炉倾动装置采用全悬挂式四点传动式，其优点是设备布置紧凑，占地小，安装难度较低。在实际生产操作过程中，需对转炉倾动装置进行频繁的起动、制动及加减速操作，所以对倾动装置的控制精度及系统的响应时间有很高的要求。
3 转炉倾动负载特性及电动机运转状态分析
根据转炉控制工艺要求，转炉的倾动角度为正反360°，当转炉炉口与炉底方向轴线与地平面垂直时为垂直状态，故转炉倾动负载力矩为角度的函数，即 Tfz=f(θ)，属于反阻性的位能负载。另外，根据工艺设计说明，转炉按正力矩设计，即转炉的耳轴下部比上部高，下部比上部重，从而保证转炉控制系统的稳定性。在转炉倾动装置的实际操作中，进行倒渣或出钢时，可能出现负力矩。当转炉炉体处于正力矩状态时，电动机处于电动运行状态，当转炉炉体处于负力矩状态时，电动机处于发电运行状态，此时电动机处于回馈制动状态，倾动装置的驱动电动机的机械特性和负载特性如图1所示：
4 变频器在转炉倾动装置控制系统的应用情况
4.1 变频器的选择
根据转炉倾动装置这种负载特性，选用变频器的最重要的原则是变频器必须具有在满载或过载时输出恒定转矩的功能。这是因为转炉倾动装置具有大的惯性及四象限运行的负载特性。在实际过程中，随转炉倾动角度的变化及炉内所装钢水的流动造成其负载特性发生变化。此时电动机可能处于再生发电制动状态，所要求具有再生发电制动功能。冷钢70t转炉倾动装置选用的是瑞典ABB公司生产的ACS800系列变频器及相应的制动斩波器与制动单元系统。其主回路如图2所示：
4.2 变频器控制原理
ACS800变频器是通过充分利用直接转矩控制(DTC)系统及其主/从控制系统来实现控制功能。
4.2.1 变频器的直接转矩控制(DTC)系统
通过实时检测磁通幅值和转矩值，分别与磁通和转矩给定值相比较，由磁通和转矩调节器直接输出所需电压负量值。该系统由速度控制环和转矩控制环组成，其中转矩控制环是该系统的控制中心。并且 根据转炉倾动负载特性的要求，具有在启动转炉时，必须保证变频器在输出的转矩值达到负载转矩值时，方可发出制动打开信号。
4.2.2 变频器主/从控制系统。
转炉倾动装置为四点全悬挂式结构，它由四台55Kw变频电动机进行驱动。四台电动机的输出轴通过减速器的齿轮刚性连接相互耦合在一起，所以必须充分保证负载能够均匀分配在四台驱动电动机之间，使得四台电动机的运转速度及转矩值基本一致。利用四台控制变频器所具有的主/从控制功能来保证负载可以均匀地分配在传动单元之间。
从图3可以看出：在四台变频器之间，通过光缆串行通讯链路组成一个环行结构网。在环行结构网中，由转炉PLC控制系统对环行结构中四台变频器确定一台主机及三台从机，在主机出现故障时由转炉自动控制系统对主机确定信号进行自动切换。转炉自动控制系统所发了的转炉倾动操作信号只与主机连接，再由主机通过光缆串行通讯链路来控制三台从机。
5 结语
用变频器来控制转炉倾动系统，改善了转炉起动阶段时对设备的冲击，延长了设备的使用寿命，减少了配件的更换，节约了使用成本，提高了生产效益。同时转炉倾动系统属于频繁起动的设备，由于降低了起动电流，所以就减少了起动阶段的能耗，达到了节能的效果。
由于变频调速技术的介入，转炉冶炼自动控制系统迈上了新的台阶。
