从图4可知，整流器部分为两组并联的普通可控硅整流，通过LC直流滤波电路将±900V直流电压送到两套逆变器装置去。逆变器为三电平电压型交直交变频器，功率元件为IGBT。由于立辊轧机工作侧和传动侧独立驱动，靠机械中间轴相连，距离近，两套逆变器常常共用一套公用整流器，而卷取机或飞剪电机常常由1台电机独立驱动，考虑到当整流器发生故障时间，损失降到最小，卷取机的逆变器安装位置近，但常常设置2套独立整流器，即1台卷取机使用1套整流器。尽管一次投资成本增加，但是将来全厂停产风险最少。其电机和整流器、逆变器参数见表3。
表3 某热轧生产线中等容量的变频器配置及主要参数
Table 3 The main parameters and alLOCAIION of middle capacity frequency converter 
2.3 低压小容量的变频装置
对于热轧轧线其它调速负载，因其电机电压低、功率小，但数量多，一般都采用公用整流器进行整流、然后通过直流母排将直流电压送到的许多逆变器柜内，再通过以IGBT为主回路功率元件的逆变器给电机供电，其控制技术采用二电平PWM矢量控制技术。为了方便电机检修或绝缘检测，一般在逆变器与电机之间增设空气开关或逆变器内增设输出接触器，低压小容量的变频装置原理示意图见图5。
图5 一个公用整流器带多个逆变器供电实例图
Fig 5 A actual example of one common converter with many inverter
从图5可知，T1212单元表示用可控硅作为功率元件的公用整流器，其容量为1440KW，输入交流电压为630V，频率为50Hz ,整流器的输出为直流低压600V,额定电流为2400A,装置过载倍数为150％，60秒。其输出直流电压通过600V直流母排送到各逆变器，根据逆变器功率大小，小于125KVA的不设直流进线开关，大于125KVA设置直流进线开关，在INV装置的输出都设有出线断路器，方便检修。图5只画出该公用整流器带的部分逆变器负载，上述负载既有独立逆变器给单台电机供电方式，也有给成组辊道供电方式。实际工程中，该整流器下带3种类型的逆变器（125型、200型和300型），共计逆变器12套，电机2种（22KW、37KW）共计103辊道电机和2台转盘驱动电机。
2.3.1 整流器的配置
配置的原则是单机容量不宜太大（否则增加投资和占地）、也不能太少（不便于检修和停送电等），要考虑以下几个因素：电气室和变频器设置在用户的中心或附近，以降低电缆长度和电压降；整流器自身容量；故障范围影响最少；工艺设备的区域和检修停电的方便性。案例1为某热轧厂把板坯库和加热炉与粗轧SSP和R1轧机附近的辅助设备共用1套公用整流器，常出现SSP和R1附件辅机在检修，而板坯库和加热炉区域辅机检修后必须提前4小时以上收料和装钢，造成一半负荷要停电检修、另一半负荷需要运行工作的矛盾。案例2未考虑整流器一旦故障，造成全线停产。某热轧线卷取区配有两套独立运转的卷取设备，若两套辅机设备共用一套公用整流置，曾发生该装置出现6小时以上故障，结果造成全线也停产6个小时，因此有必要对其负载进行分离，保证在一套公用整流器故障后另一套供电的卷取机还能继续卷钢。若负载远离负荷中心，宁愿在负载附近增设小型整流器电源，如板坯库和运输链此类的辊道或辅助负载，以保证电机供电电压，同时可以大大降低到电机电缆长度和截面
积。某热轧生产线共设置了10套公用整流器装置（板坯库加热炉3套，粗轧2套，精轧1套，卷取和运输链4套），三种类型，装置的参数额定容量－直流电压－额定电压分别为720KW-600V-1200A和1440KW-600V-2400A及2880KW-600V-4800A。2.3.2 逆变器的配置或选型
热轧辅机逆变器选择原则：（1）装置容量有一定的富裕度；（2）重要负载宜独立供电，普通辊道可以成组供电，该成组辊道的各电机处于同一工艺速度段，具有相同的转速和线速度，该组各电机参数尽可能接近或相同；（3）全厂尽可能减少逆变器的种类，以减少备件的数量；（4）小容量逆变器INV尽可能采用类似马达控制中心抽屉式结构。
日本的逆变器装置常有多级抽屉式、三相合一独立成柜式、三相独立成柜式等，而德国西门子公司常常采用固定式。日本东芝辅机逆变器其按容量来分，多达17种：2、4、8、15、25、45、75、125、200、300、400、500、700、900、1000、1400、1800等，全部涵盖热轧所有辅机负荷，品种齐全。日本三菱电机上世纪90年代初推出Melvc-1200系列和德国西门子公司6SE70通用变频器系列两者均有许多容量各异的品种。某热轧生产线实际共使用了东芝公司TM-10系列全部17种产品中的15规格的逆变器，共计209套。其中容量最大的逆变器1800型，其输出容量为979KVA,输出交流电压为440V，电流为1285A,装置100％负载连续，225％过载60秒，250％过载15秒。而逆变器最小装置2型，其输出容量为2KVA,输出交流电压为440V，电流为2.6A,装置100％负载连续，150％过载60秒。
装置容量计算原则上独立驱动逆变器INV单元的容量乘上逆变器得过载倍数（日本东芝和三菱电机的逆变器按1.5倍计算，德国西门子6SE70系列为1.36倍过载倍数）的积，不得低于电机输出电磁功率乘以其最大允许工作的过载倍数。对于部分特殊的负载，如轧制高温硅钢的热轧生产线，对出炉辊道到粗轧机前的辊道，粗轧机入出口机架辊、精轧末机架出口机架辊、SSP有辊道升降装置的辊道、质检站地辊等特殊负载，要充分留有容量余量，否则会造成该类逆变器频繁跳电。因为除了考虑其起动过程中部分电机打滑外，还要考虑辊道的磨损不均匀、标高、板坯变形、硅钢的头尾塌腰及粗轧机翘扣头控制差，板坯爬坡等特征，有时一组13个辊道，只有2到3根辊道接触板坯。因此逆变器容量计算要留有余量，其需用系数不能考虑太小。一般地，对于热轧成组辊道逆变器输出的最大电流应满足下式：
IINVmax≤uINV＊IINVN 〔2〕
其中IINVmax为启动打滑时逆变器的最大输出电流，u为逆变器允许的输出电流过载倍数；IINVN 为逆变器输出电流的额定值，而IINVmax又可以用下式计算：
IINVmax＝n1＊IM1+n2＊IM2
其中该逆变器下n1台电机处于空载启动状态，此时该状态下的每台电机电流为IM1,而有n2台电机处于带载起动同时又有打滑情况，此时该n2台电机的单机电机电流为IM2。
除了考虑逆变器INV的容量计算外，对于逆变器其它元件配置也必须重点关注，若直流母排取电后进入逆变器前是否增设直流断路开关，INV装置输出后是否设置接触器或交流断路器、输出电抗器、装置内是否设置温度保护装置、自带风扇以及装置内的其它如电容器、电源装置等元器件的选取等。另外对于电机需要强制冷却风机供电，还必须考虑附加风机电源和联锁条件。在这一类小容量变频装置中，有的采用速度反馈的矢量控制技术，有的采用无速度反馈的矢量控制技术，必须根据控制对象的精度进行区分，防止选型不当，无法满足控制的需要。
3 结束语
热连轧生产线中各类变频器是该线重要的电气设备之一，除了正常生产中，设备维护得当外，在产品选型和设计等过程中要认真计算和验算，不能完全相信机械商提供的数据，对于上述提到的负载更要认真验算，防止选小。对于影响成本的条款或系数要在合同签订前明确，否则会后患无穷。当然在实际生产中，要精心护理好变频器。如严格控制好变频器的使
用环境，严格控制温度和湿度及粉尘，定期清灰（清洗过虑网和柜内清灰）和紧固，定期检查电解电容器外观是否变形或漏液，检查柜内风机运行状态、对电源和脉冲检查做精密测试或部分元器件进行性能检测，以倾向性作为劣化管理。目前热轧单元只有整流单元还可以国产化，其它还得引进，因此要适当备用部分组件或关键性的元器件。【参考文献】
〔1〕李崇坚，段巍.轧机传动交流调速机电振动控制〔M〕。北京：冶金工业出版社，2003。
〔2〕天津电气传动设计研究所，电气传动自动化技术手册〔M〕。北京：机械工业出版社，2005
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