CN201821201U

CN201821201U - 一种直进式拉丝机张力无辊检测电流源型变频传动装置

Info

Publication number: CN201821201U
Application number: CN2010205711685U
Authority: CN
Inventors: 黄建高
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-10-21
Filing date: 2010-10-21
Publication date: 2011-05-04
Anticipated expiration: 2020-10-21

Abstract

本实用新型公开了一种直进式拉丝机张力无辊检测电流源型变频传动装置。它包括转筒、变频电机和拉丝模，其特征在于，还包括整流器、第一滤波电感、第二滤波电感、电流检测、逆变器、测速码盘、隔离驱动器、脉宽调制器、电流调节器、速度调节器、限幅器、倒相器、乘法器、比例器、最大电流限定和压缩率整定。本实用新型采用采用了以速度、电流双闭环的PI调节器为主核的典型双闭环控制，使得变频电机的动静态特性俱佳，采用码盘测速，去掉了繁复的外置式张力检测装置，使装置稳定可靠。

Description

一种直进式拉丝机张力无辊检测电流源型变频传动装置

技术领域

本实用新型属于一种拉丝机张力无辊检测装置，更具体的说是涉及一种直进式拉丝机张力无辊检测电流源型变频传动装置。

背景技术

连续式拉丝机是一种将大直径高碳钢丝通过拉丝模，将钢丝绕在被电机驱动的每只转筒上，经过连续多道次拉拔变形成为一种小直径成品钢丝的生产机械。在实行拉拔时，为提高效率和保证产品质量，一般在实施拉拔的两个转筒之间的钢丝都要带上张力，张力的大小靠两个转筒之间的速度匹配来完成，速度的匹配必须稳定可靠，如果欠匹配，两转筒之间钢丝就会无张力，甚至造成钢丝堆积而无法拉拔；如果过匹配，转筒之间的钢丝张力太大而令钢丝崩断，为了解决这一匹配问题，一般的拉丝机转筒都用变频电机调速传动，电机由通用型变频器控制。控制系统在两个转筒之间设定一钢丝活套或调节辊，利用活套的大小和调节辊摆动的位置变化来检测钢丝的张力，通过检测钢丝张力的来控制变频器输出，来调节转筒的速度来实现稳定的速度匹配。该外置式检测张力的控制装置有以下缺陷：

1、活套检测张力，建立活套环，会使钢丝内部微裂痕加剧，从而影响产品质量。

2、活套臂设立，使设备总量增加，单机成本也增加。

3、由于张力磨擦增加，活套环本身要消耗l0%左右功率，使能耗增加。

4、调节辊或活套的张力检测器，本身就是一高精度的电子器件装置，该装置要位于环境恶劣的拉丝机上，就很难维修和保证检测精度，从而导致系统不能稳定的工作。

5、各电机变频给定为并联方式，因各单转筒系统电气性能的不一致性，运行时匹配性能的协调整定难度大。

6、如靠检测变频器电流来间接的检测张力，通用型变频器均为电压源型调制，电流的非线性畸变使得电流检测的难度很大。

7、系统的静特性性能须靠变频器的开环特性来保证，但开环特性并不能保证无静差，这使得系统修正频繁，而且调整范围窄，反映在工艺中为钢丝张力不稳定，要手动频繁调节，而且，为适应只能窄范围调节，拉丝模的配合公差尺寸被迫减小，导致模耗增加，工艺成本加大。

发明内容

本实用新型针对上述问题，提供了一种结构简单、可靠性高、且具有无静差电机外特性的直进式拉丝机张力无辊检测电流源型变频传动装置。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用下述技术方案：包括转筒、变频电机、拉丝模、整流器、第一滤波电感、第二滤波电感、电流检测、逆变器、测速码盘、隔离驱动器、脉宽调制器、电流调节器、速度调节器、限幅器、倒相器、乘法器、比例器、最大电流限定和压缩率整定，第一滤波电感一端连接整流器，另一端连接逆变器，第二滤波电感一端连接整流器，另一端连接电流检测，逆变器的输出接变频电机，转筒连接在变频电机上，测速码盘连接在变频电机尾部，隔离驱动器的输出接逆变器，隔离驱动器、脉宽调制器、电流调节器、速度调节器、限幅器、倒相器、乘法器、比例器和压缩率整定依次顺序连接，电流检测的输出分别接电流调节器和乘法器上，最大电流限定连接到电流调节器上。

由于采用上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、由整流器、滤波电感、逆变器构成电流源变频器的主电路，采用电感滤波，便于电流监测，而且主电路有抗冲击能力强的特点。

2、变频电机采用了以速度、电流双闭环的PI调节器为主核的典型双闭环控制，使得变频电机的动静态特性俱佳。

3、系统配置了由压缩率给定和乘法器、比例器、倒相器、限幅器组成的张力匹配单元，使得机组在高速拉拔的情况下，钢丝能保持稳定的反拉力。

4、电机尾部置测速码盘，以检测电机速度，较之原张力检测单元，测速码盘安装位置静避，受损几率小，数据精确、易于安装。

下面结合附图和具体实施方式对作进一本发明步详细的说明。

附图说明

图1为本实用新型的结构原理图；

图2为调节器的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，为本实用新型包括钢丝5、转筒3、变频电机2、拉丝模4、整流器、滤波电感、电流检测、逆变器、测速码盘1、隔离驱动器、脉宽调制器、电流调节器、速度调节器、限幅器、倒相器、乘法器、比例器、最大电流限定和压缩率整定，整流器输出中的一个滤波电感另一端连接逆变器，整流器输出中的另一个滤波电感另一端连接电流检测，逆变器的输出接变频电机，转筒连接在变频电机上，测速码盘连接在变频电机尾部，隔离驱动器的输出接逆变器，隔离驱动器、脉宽调制器、电流调节器、速度调节器、限幅器、倒相器、乘法器、比例器和压缩率整定依次顺序连接，电流检测的输出分别接电流调节器和乘法器上，最大电流限定连接到电流调节器上。

本实用新型的工作原理如下：由整流器、滤波电感、逆变器构成电流源变频器的主电路，电流检测从主电流的直流环节检测出反映负荷变化的主电流值。在变频电机的尾端加装检测电机速度的测速码盘1，用来检测电机运行的实际速度。在变频器内，设立速度、电流双闭环的模拟或数字式的PI调节器，输入为由测速码盘测出的速度信号和电流检测测出的电流信号，构成典型的电机双闭环调速系统。电机调速给定由总调速给定、压缩率给定和各级的乘法器、比例器、倒相器、限幅器组成，在实际运行中，电机速度给定分为两部分：一为静态给定，总给定信号给出末级调速信号，同时给到前级的压缩率整定，经过该级的压缩率整定作出的工艺调整，再送至本级的张力综合环节；与此同时，经该级的压缩率整定作出的工艺调整再经修正后，再送至下一级的压缩率整定，依此类推，形成工艺关联的反串给定。二为本级调整，它实际为钢丝5的张力调节，本实用新型的关键是通过检测电机电流来替代外置式张力检测，即当因工艺变化导致两转筒之间的张力减弱时，原料侧转筒的电机电流会增加，此信号会与给定电压相乘，以获得以给定电压为基准的电流信号电压，送到调节器的输入，该电流为负反馈，即当电流增加，调节结果会使电机转速降低，转速降低，导致钢丝的张力恢复，恢复后，电流减小，系统稳定；反之亦然。

参见图2，图2为调节器的结构示意图。该调节器为典型的速度、电流双闭环系统，可采用模拟或数字系统来实现。Ug为系统给定电压，由张力校正后所得，该信号与测速反馈电压Us一起，送到速度调节器SA的输入，构成稳定的速度闭环，使电机具有优良的静特性来保证连续拉拔作业的实现。同理，速度调节器SA的输出与电流反馈电压Uc一起，送到电流调节器CA的输入，构成稳定的电流闭环，它维持电流稳定，使系统不受外扰致使速度不稳定；最大电流限定Imax的存在，限定了的最大电流，使系统不会因工艺超偏工作而受损。经电流调节器CA输出的信号，送到PWM脉宽调制器VF，它将输入信号转变为对应的频率、脉宽不等的6脉冲信号，输出到下一级。作为输入到逆变器的调制信号，不能与脉宽调制器VF直接相连，须经过隔离驱动器IDV，IDV可以提供足够的驱动功率，又能进行强弱电分离，保证了系统运行的稳定安全。

Claims

1.一种直进式拉丝机张力无辊检测电流源型变频传动装置，包括转筒、变频电机和拉丝模，其特征在于，还包括整流器、第一滤波电感、第二滤波电感、电流检测、逆变器、测速码盘、隔离驱动器、脉宽调制器、电流调节器、速度调节器、限幅器、倒相器、乘法器、比例器、最大电流限定和压缩率整定，第一滤波电感一端连接整流器，另一端连接逆变器，第二滤波电感一端连接整流器，另一端连接电流检测，逆变器的输出接变频电机，转筒连接在变频电机上，测速码盘连接在变频电机尾部，隔离驱动器的输出接逆变器，隔离驱动器、脉宽调制器、电流调节器、速度调节器、限幅器、倒相器、乘法器、比例器和压缩率整定依次顺序连接，电流检测的输出分别接电流调节器和乘法器上，最大电流限定连接到电流调节器上。