中达电通股份有限公司 李华明
摘要：本文主要讲述台达V系列变频器在冷轧钢机上的直接转矩控制应用
背景：目前在冷轧钢机应用行业，冷轧带肋钢筋生产线中，从放线、钢筋轧制、强度控制、延伸调控、定尺切断、自动推平、二面落料、盘卷收线，可以全部实现自动化。在其中的应用场合，需要对电机进行直接转矩控制，有时不能或不便安装编码器来反馈电机转速，因此希望变频器在开环的情况下对电机实现转矩控制（无编码器反馈），台达V系列变频器具有开环转矩控制功能，正好可以满足部分用户的要求。
关键词：台达V系列变频器、直接转矩控制、冷轧钢机
正文：
１、前言：当前冷轧系列设备中主要产品类型有：冷轧扭系列设备、调直机系列设备和冷轧带肋钢筋生产系列设备。其中冷轧带肋钢筋设备为一条轧钢生产线，材料为原始的成卷钢筋，经过生产线处理后，表面被带肋压花后被定长切断。首先经由一级电机进行直接转矩控制进行拉伸，再经过二级电机拉伸并表面压花处理后，由第三级电机拉伸，最后在生产线末端进行定长切割处理。其中一级电机之前是由力矩电机进行工作，考虑到变频器控制的诸多优越性，因此用变频器来代替其进行转矩控制，鉴于生产线空间的限制，一级与二级两个电机之间不适合安装张力架传感器来反馈，需要用V系列变频器的开环转矩控制来进行直接拖动。
２、系统架构：
1）冷轧设备生产线流程如下：
钢筋原材料
→VFD370V43A转矩控制(一级电机)
→ VFD550B43A速度控制（二级电机）
→VFD055B43A速度控制（三级电机）
→定长切割
→完毕
2）变频器配置：VFD370V43A、VFD550B43A、VFD055B43A各一台。
3）变频器VFD370V43A外部电气控制部分：
A、一个电位器连接+10V 、AVI与ACM来调节转矩命令大小；
B、一个按钮来切换速度/转矩模式，并在速度模式情况下，此按钮同时实现点动频率的端子命令；
C、短接AVI与AUI端子；
D、短接MI1与MI2端子。
其外部接线示意图如下：
３、工艺要求：
冷轧设备生产线流程中，用来拖动一级电机（从动）的变频器VFD370V43A，进行直接转矩控制，在生产过程中牵引钢筋向前拉动。其给定的转矩大小为一个合适值；二级电机（主动）运行起来的时候，一级电机才在系统中跟随二级电机一起运行，从而取代之前使用的力矩电机。并且在实际使用过程中，当一卷钢筋使用完毕，要求在更换材料的时候，能够在速度模式下实现点动运行进料,从而让钢筋平顺的穿过设备中的机械部分。另要求变频器VFD037V43A在最大转矩命令范围内能够单独驱动其较重负载，如负载更换为直径更粗的钢筋。
４、调试步骤：
1）、对一级电机参数最整定，并设定相应参数：
00-10=4（转矩控制方式）；
00-20=2（频率命令外部模拟量）；
03-00=1（AVI为给定频率/转矩命令）；
此时转动外部电位器，输入一个较合适的转矩进行直接转矩控制，此时钢筋在这个转矩下不向前移动，只有在二级拉伸电机速度运行的情况下，一级拉伸电机在转矩模式下带动钢筋向前移动；
2）、速度模式下实现点动运行
在外部端子MI2切换到速度模式时（02-02=32转矩速度模式切换），
设定外部端子MI1，02-01=1（多段速指令一）；04-00=1（第一段速为1HZ）；
此时在速度模式下多段速频率一可以正常运行。加上负载后效果亦不错。
3）、直接转矩模式下测试能否带动更大负载
因钢筋材料的粗细有异，增加负载后，在电机直接给转矩时，逐步转动电位器，增加转矩的命令大小，观察电机的反应。以观察当转矩增加到满转矩前，可否拉动负载。设定参数如下：06-12=250（转矩限制设定为250%）；
当电位器旋转到满位时，此时转矩命令已是最大值，但负载没有移动；设置03-02=8(AUI模拟量功能为转矩补偿)；单独调节AUI模拟量时效果不佳，同时调节AVI与AUI模拟量时有效，因外部电路只允许使用一个电位器模拟量输入，因此短接AUI与AVI端子，当外部电位器旋转时，转矩命令和转矩补偿都是在逐步增大，当增到一定值时一级电机带动负载运行。
4）、参数设置：
控制一级电机的变频器VFD370V43A最终参数设置如下：
00-10=4 控制方式为转矩控制
00-20=2 频率指定来源为外部模拟输入
01-00=50 最大操作频率为50HZ
01-01=50 电机额定频率为50HZ
01-02=380 电机额定电压为380V
02-01=1 多功能输入端子MI1为多段速指令一
02-02=32 功能输入端子MI2为转矩速度模式切换
03-00=1 模拟AVI输入为频率/转矩命令
03-02=8 模拟AUI输入为转矩补偿
04-00=1 第一段速为1HZ
05-02=16.9 电机无载电流为16.9A
05-06=151.8电机R1为151.8mΩ
05-07=166 电机R2为166mΩ
05-08=471.8电机LM参数471.8mH
05-09=29.9 电机LC参数29.9mH
05-29=200 震荡补偿因子为200
06-12=250 转矩限制为250%
5、调试总结：
1、台达变频器用直接转矩模式代替力矩电机，性能优越，效果良好。
2、生产线运行稳定，维护成本大大降低。
3、生产产品的品质很好，最终用户反映良好。
6、现场附图如下：
图一：右下角为一级拉伸电机（运行方向向左、从动）
图二：左下角为二级拉伸电机（方向向右、主动）
