【中國傳動網(wǎng) 新品新聞】 《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》、《中國制造2025規(guī)劃綱要》和《國家重大技術裝備》都正式提出了加快推進高端技術裝備發(fā)展，加速高端裝備國產(chǎn)化進程。作為高端裝備的動力來源，高性能變頻器是高端裝備不可或缺的核心部分，已經(jīng)上升到國家戰(zhàn)略的高度。由國家發(fā)展改革委牽頭，科技部、工業(yè)和信息化部、司法部、財政部、國資委、知識產(chǎn)權局等共同推動的《重大技術裝備30年之大型冶金成套設備》和《重大技術裝備30年之電子專用設備》，將電力電子和高端冶金裝備相結合，從多角度、多方面推進高端裝備、高性能變頻器的國產(chǎn)化發(fā)展。

CERI高性能變頻器是由中冶京誠工程技術有限公司旗下北京京誠瑞達電氣工程技術有限公司研發(fā)的一款高性能變頻器，具備完全自主知識產(chǎn)權，適用于高動態(tài)性能、高精度、高可靠性、大沖擊性負載等復雜工業(yè)應用領域，打破了國外進口變頻器的技術壟斷，在中厚板和棒線材生產(chǎn)線、飛剪、轉爐等國產(chǎn)高端冶金裝備得到應用，總計裝機容量達到200MW。

CERI高性能變頻器攻克了矢量控制、多機并聯(lián)、電機參數(shù)自動辨識、模型參數(shù)自整定、非線性補償、負荷觀測器、實時以太網(wǎng)、快速數(shù)據(jù)采集分析技術等多項難題，共計獲得4項發(fā)明專利，2項實用新型專利，6項軟件著作權，發(fā)表國內外學術論文5篇，獲得省部級優(yōu)秀論文一等獎，被國內核心期刊、EI、IEEE收錄，通過國際TüV的2項認證和CCS中國船級社認證，經(jīng)中國機械工業(yè)聯(lián)合會鑒定處于國際先進水平。

2008年立項研發(fā)至今，CERI高性能變頻器已形成了全系列整流、逆變模塊化產(chǎn)品，包括晶閘管整流器、IGBT整流器、變頻器、逆變器，滿足各類應用場合靈活多變的需求。變頻器功率：4~3000kW，電壓等級：AC400V和AC690V；整流器最大功率可達6030kW。

國內首創(chuàng)X86CPU變頻控制器引領發(fā)展趨勢

使用X86CPU作為低壓變頻器的核心控制器，實現(xiàn)了高性能變頻器的硬件平臺控制方案，CPU模塊采用COMExpress工業(yè)級處理器，主頻達到1.6GHz，集成了Profibus總線、PCI總線、SPI總線、高速光纖以太網(wǎng)等網(wǎng)絡技術，將FPGA、DSP、ARM等多系列CPU進行有機統(tǒng)一。采用便攜式CF卡，裝載軟件平臺程序和應用程序，整流和逆變的控制器硬件完全統(tǒng)一。整個硬件系統(tǒng)實時性強、對外接口豐富、易于擴展、通用性好，代表了未來控制平臺技術的發(fā)展趨勢。（如圖1）

開發(fā)了基于RT-Linux實時多任務操作系統(tǒng)的軟件控制平臺，RT-Linux是完全開源的操作系統(tǒng)，保證了所有軟件的自主可控性，實時多任務調度機制，使得控制任務可以自由分配，大大減小了CPU的負荷率。變頻器應用軟件按實時性和功能劃分任務，使得電流、轉矩、速度、磁通等被控量的快速性得到嚴格保證，最小控制周期可以縮短為100μs，可用于快速響應的伺服控制。

圖1變頻器核心技術

通過在變頻器控制器中建立“交流異步電動機”數(shù)學模型，實現(xiàn)了變頻器的實時仿真功能，協(xié)助用戶完成系統(tǒng)仿真或培訓工作。通過負荷觀測器功能，使得軋鋼機等需要快速動態(tài)響應的設備，能夠獲得較好的抗負載擾動性能。采用變頻器的自由編程功能，實現(xiàn)了用戶自定義功能的開發(fā)，以適應各個行業(yè)的應用需求。

模塊化功率單元優(yōu)化備件、減少庫存

變頻器功率單元采用層疊母線式結構，體積小，結構緊湊，整機可以離線狀態(tài)維修，減小了由于設備故障引起的生產(chǎn)線停機時間；采用底吹離心渦輪風機，鋁板或銅板散熱器，冷卻效率高，噪音??；通過功率單元并聯(lián)，變頻器最大容量達4800KW，故障情況下可以實現(xiàn)減容運行，同時減少了備件種類，便于維護。

中冶京誠研發(fā)了晶閘管整流器和IGBT整流器并聯(lián)運行不均流的控制方法。通過主回路進線電抗器的優(yōu)化配置和IGBT整流器自適應模式的運行，可以實現(xiàn)二者不均流并聯(lián)運行。采用這種技術，可以實現(xiàn)大容量晶閘管整流器和小容量IGBT整流器在整流狀態(tài)的不均流運行，增強了系統(tǒng)配置的靈活性，降低了傳動系統(tǒng)的一次性投資。

高速以太網(wǎng)及多變頻器對等通訊提升高端裝備核心能力

基于光纖以太網(wǎng)的變頻器功率單元通訊技術（如圖2），中冶京誠自主開發(fā)了軟件通信協(xié)議，實現(xiàn)了變頻器并聯(lián)功率單元高精度時鐘同步、IGBT同步觸發(fā)、大數(shù)據(jù)量高速傳輸?shù)墓δ堋Ｔ摷夹g可實現(xiàn)最快通信周期100μs，可同時驅動8個功率單元，各功率單元的同步觸發(fā)脈沖偏差時間小于150ns。

圖2變頻器柔性網(wǎng)絡架構

基于POWERLINK實時以太網(wǎng)技術，中冶京誠研發(fā)了變頻器專用通訊主站和從站的軟、硬件產(chǎn)品，可構成星形或總線型網(wǎng)絡，實現(xiàn)多套變頻器之間對等通訊。該技術可以實現(xiàn)8個變頻器從站之間自由交叉通訊，每個站可同時接收和發(fā)送16個WORD數(shù)據(jù)，最小通訊周期小于1ms，適用于多套變頻器之間的主從控制和負荷平衡控制，應用于轉爐多電機同步傾動、中厚板雙邊剪電氣同步控制等領域。

記錄高端裝備全生命周期的實時數(shù)據(jù)和故障數(shù)據(jù)

中冶京誠研發(fā)出變頻器實時數(shù)據(jù)記錄方法，在標準以太網(wǎng)硬件配置的基礎上，完全自主開發(fā)了核心軟件算法，實現(xiàn)變頻器32個通道的實時數(shù)據(jù)，按照1ms采樣間隔連續(xù)記錄，并進行曲線分析，該方法超越了國外同類產(chǎn)品的性能指標。

以實時數(shù)據(jù)采集為基礎，將變頻器故障前后2秒鐘的100個關鍵運行數(shù)據(jù)以1ms的采樣間隔存儲成文件，形成變頻器黑匣子故障記錄文件，將此文件采用數(shù)據(jù)壓縮技術打包后上傳進行數(shù)據(jù)分析。一臺控制器可存儲最新的10次故障歷史記錄，可按故障發(fā)生時間索引，協(xié)助用戶實現(xiàn)故障分析。

突破距離限制，遠程服務高端裝備

任何時間、地點都可通過互聯(lián)網(wǎng)和VPN技術連接到遠程維護服務器，可以對變頻器實現(xiàn)遠程監(jiān)控和故障診斷；為用戶提供細致、周到的產(chǎn)品服務，提高對用戶需求的響應速度，降低維護人員的技術門檻，提高技術人員的工作效率。

作為高新技術企業(yè)的核心自主產(chǎn)品，CERI高性能變頻器成功替代國外進口產(chǎn)品，應用于寶鋼、河鋼、天鋼、珠?；浽ＸS、福建三鋼、湘潭鋼鐵、新?lián)徜?、九江萍鋼?0余用戶的生產(chǎn)線，工程覆蓋了軋鋼、煉鋼、公輔等多個大型、高端冶金生產(chǎn)工藝，一舉打破了國外技術壟斷，為民族高端裝備制造業(yè)的發(fā)展做出了巨大貢獻。作為國產(chǎn)高端裝備的典范和示范推廣產(chǎn)品，CERI高性能變頻器已成功推廣到冶金、市政、科研等多個行業(yè)，研發(fā)單位被中國設備管理協(xié)會評為“國產(chǎn)化設備用戶滿意單位”。（圖3和圖4）

圖3典型變頻器控制柜

圖4變頻器工程應用現(xiàn)場