TMEIC主传动（TMD-70）本次粗轧技改中将对粗轧机R2、立辊、精轧机F0、F1、F2主传动进行改造，采用的设备为TMEIC传动系列，TMEIC是东芝、三菱电气公司的缩写；TMEIC 传动系列包括TMD-10，TMD-30、TMD-70、TMD-80（以上简称是对整个变频器而言的，如TMD-70包括逆变器TMdrive-70、整流器Tmdrive-P70、励磁装置等），本次技改中传动的型号涉及前面三种，传动所采用的功率器件有可控硅、IGBT、IEGT，IEGT是东芝最新开发的大功率半导体器件。

以上变频器类型为交－直－交变频器，控制对象为交流异步电机和交流同步电机。

本教材中对TMEIC传动的结构、工作原理、维护等方面作了一些介绍，同时对传动的选型、电机、IEGT冷却装置以及最新功率器件IEGT作了简要说明。

第一章传动类型和电机本次粗轧技改中采用的TMEIC传动系列包括TMD-10，TMD-30、TMD-70，TMD-10采用的IGBT功率器件，主要用于低电压传动和辅传动；主要用于精轧I8传动、CS前入口辊道传动、CB传动以及F0临时辊道传动。

TMD-30为三电平IGBT电压型PWM变频器，主要用于中压传动。

新飞剪传动就是采用的TMD-30传动，它的整流器为TMDrive-T30，采用晶闸管整流，逆频器为IGBT 的TMDrive-30，可以实现矢量控制和无传感器矢量控制。

R2、立辊、F0、F1、F2传动采用的TMD-70传动，为三电平IEGT电压型PWM变频器，均采用IEGT。

它包括整流器为TMDrive-P70，逆变器为TMDrive-70，均采用IEGT。

为了电机检修方便，R2、立辊、飞剪、F0~F2主传动逆变器和电机间增加了电机隔离盘，操作方式为手动；由于R2上下辊电机、飞剪电机为双线圈驱动，所以都配置了2台隔离盘。

1.1 主电机和传动的主要参数表 1.1 主电机、主传动列表项目用途电机数量电机功率速度电机类型传动类型电机备注1101 粗轧机 2 6000 kW 45/90 RPM SM TMD-70 双线圈1111 立辊 2 1300 kW 110/400 RPM IM TMD-70 立式安装1112 飞剪 1 980 kW 680 RPM IM TMD-30 双线圈1121 F0 1 5800 kW 150 / 365 rpm SM TMD-701122 F1 1 5800 kW 150 / 365 rpm SM TMD-701123 F2 1 5800 kW 150 / 365 rpm SM TMD-70备注：新改造的TMEIC传动与一级系统通讯采用的是IS-Bus通讯1.1.1两种传动配置F0~F2主传动采用的是一套TMD-70配置，配置示意图如下：R2采用的2套TMD-70配置，配置示意图如下：1.1.2 粗轧主电机粗轧主电机是双驱动的凸极式交流同步电机，由三电平PWM变频器驱动；具有较强的抗冲击转矩能力。

图1.1为粗轧机电机的安装示意图。

粗轧机数量： 2 (双线圈)电机结构类型类型SCCR-CHPCM功率：12 极- 6000 kW - 45 / 90 rpm –3000 /3000 V – PF 1.0 – F最小转矩1272 kNm过载能力：100% - 连续(B rise)115% - 连续(超过B rise.)225 % - 60 秒–重复250 % - 20 秒-重复275 % - 跳闸功率因子： 1.0标准：JEC-114 (1979) 、JEC-146 (1979)绝缘等级：在B级温升的情况下绕组绝缘为F级；在环境温度为40°C时电机允许连续过载能力为100 %。

图1.1 粗轧电机安装示意图1.1.3立辊电机立辊电机为交流异步电机，电机冷却采用强迫风冷方式，安装方式为立式。

主要数据有：数量：2电机类型：鼠笼式异步电机，ICK-CVKV功率：8极，1300KW－110/400rpm-1640/2000v过载能力：100%－连续（B极温升）115%－连续200%－60s重复表1.2为立辊速度、电流等电气数据表1.21.1.4F0、F1、F2电机精轧主传动电机为单驱动的凸极交流同步电机，主要数据见表1.3。

F1、F2主传动电机规格型号一样，F1、F2主电机安装时需要充分利用原有电机基础。

1.1.5TMEIC传动类型和容量图1.2中显示了TMEIC传动系列关于电压和容量的关系，此图可以用来参考TMEIC传动选型。

Main Drives Output VoltageIGBT Inverter 3 level IGBT Inverter 4,0001,0008,0002,000CapacitykVA1250V 460V3300V575/690V 3 level InverterTMDrive-30TMDrive-10TMDrive-80TMDrive-70TMDrive-图1.2 TMD 传动1.2 IEGT 冷却装置所有采用IEGT 变频器的TMD-70传动采用了纯水冷却系统，共2套；R2、立辊传动一套，F0~F2传动一套。

水冷却方式具有低震动、无噪音、传热效果好的特点，大大降低传动设备的维护工作量。

冷却装置有外循环和内循环，外循环连接工业用水，内循环为传动柜之间循环，采用纯水，所以对水质量有要求。

表1.4为工业用水的水质要求：Item Reference Value RemarksTurbidity <10 ppmpH 6.5 < < 8.5Conductivity < 500 S/cmTotal Hardness < 200 ppm ppm as CaCO2< 500 ppmEvaporation Residues(TDS)M Alkalinity < 100 ppm ppm as CaCO2Chlorine lon (Cl-) < 200 ppmSulfate Ion (SO4--) < 150 ppmSilica(SiO2) < 50 ppmAll irons(Fe) < 0.5 ppmAmmonium Ion(NH4+) NiSulfurate Ion(S--) Ni第二章主传动特点介绍2.1 简介：TMD-70传动属于三电平PWM IEGT逆变器，为全数字化、矢量控制交流电机传动系统；适用于大型传动如轧钢厂主传动。

TMD-70变频器主回路主要由TMdrive-70和整流器TMdrive-P70组成。

对于大容量的交流电机的调速控制中具有更高的准确性和高效性；IEGT结构的整流器可以把交流电转换为直流电提供给逆变器。

TMD－70变频器对电网污染较小。

IEGT （注入增强栅晶体管）是新型电压型功率元件，具有高压、大容量、低电压触发和开关频率高等特点。

IEGT是把IGBT和GTO器件二者的优点结合起来，与IGCT功率器件特点类似，下面是IEGT实物图。

适用于鼠笼式异步电机、同步电机的各种控制。

三电平逆变器：三电平PWM 电压控制可实现输出正弦波电压，可减少电机侧的高次谐波，从而可以减少转矩脉动现象。

一套IEGT逆变器可以输出3000KV的电压，输出电压越高，动力电缆的成本相对较低。

三电平整流器：三电平的IEGT整流源可以达到功率因子为1.0，同时可以大大减小高次谐波电流，对电网污染较小，从而不需要额外增加高次谐波过滤器和SVC。

处理器：高性能的32位处理器“PP7”，可以满足工厂复杂、高速、准确的传动控制。

2.2 术语简介为了大家便于理解，将一些重要的术语进行简要说明，列表如下：2.3 逆变器和整流器的特征描述2.3.1 特征(1) 高性能和高稳定性使用大容量的IEGT可以获得高的稳定性，减少开关损耗和提高控制性能。

控制回路采用新开发的计算机微处理器，它由8层电路板焊接而组成，具有高集成性和高稳定性。

(2) 高精度速度控制（逆变器）使用全数字和矢量控制确保高精度速度控制和高速度响应，（ωc = 60 rad/s，对于无速度传感器控制ωc = 20 rad/s ）。

(3) 较高的瞬间响应和稳定性(4) 高的功率因子(5) 良好的维护调试工具(6) 支持多种通讯协议支持TOSLINE-S20、ISBUS、PROFIBUS、DEVICENET等多种通讯方式。

(7) 能量回馈2.3.3 逆变器的相关电气参数说明：整流器相关电气参数说明：电机为同步电机，速度传感器为Resolver。

第三章TMD-70工作原理本节将以交流同步电机为控制对象对TMD－70传动的控制原理作一些介绍，主要涉及主回路结构、IEGT的工作原理、速度控制、电流转矩控制、励磁控制等方面内容。

3.1 主回路工作原理3.1.1 三电平逆变器工作原理图3.1显示了三电平IEGT逆变器的工作原理：在下面的示意图中，只表示了三相电源中的一相回路上的四个IEGT的工作状态，通过它们的通断来获得比较理想的正弦波电压，带箭头的划线为回路中电流。

Q1～Q4分别表示4个IEGT，ON、OFF表示IEGT的通、断状态，与IEGT反并联的4个二极管为续流二极管；D5、D6为钳位二极管；一个标准的IEGT组件还应有DC钳位浪涌电路，它由二极管、电容、电阻等组成，以下示意图中没有表示出来。

A：当Q1、Q2为ON时（正向电流）B：当Q2、Q3为ON时（正向电流）C：当Q3、Q4为ON时（正向电流）D：当Q1、Q2为ON时（反向电流）E：当Q2、Q3为ON时（反向电流）F：当Q3、Q4为ON时（反向电流）图3.1三电平IEGT逆变器的工作原理在三电平逆变器中，通过使4个IEGT按Q1~Q4组合顺序通断（图A、B、C、D、E、F）就可以最终得到平均输出电压为正弦波，所谓三电平是指P电位（正）、C电位（0）、N电位（负）。

图3.2显示由IEGT通断产生的矩形波以及图3.3显示逆变器最终输出的正弦波电压。

图3.2矩形波图3.3 PWM控制下的正弦波3.1.2 三电平整流器工作原理同样，在图3.4中清楚的表明了三电平IEGT整流器的工作原理，示意图如下：A：当Q1、Q2为ON时（正向电流）B：当Q2、Q3为ON时（正向电流）C：当Q3、Q4为ON时（正向电流）D：当Q1、Q2为ON时（反向电流）E：当Q2、Q3为ON时（反向电流）F：当Q3、Q4为ON时（反向电流）图3.4整流源的IEGT工作原理3.1.3 励磁整流器主回路工作原理励磁整流器由一套晶闸管整流桥组成，给同步电动机的励磁绕组线圈供电，见图3.5；根据交流侧的每一相的同步脉冲触发，晶闸管整流桥可以把交流电整流为任意大小的磁场电压。

若脉冲触发角度为PHCF°，输入交流电压为V AC，输出的磁场电压为V DC，则存在下列关系：图3.5励磁整流器3.2 TMD-70传动系统结构图图3.6中比较详细地显示了整流器的IEGT主回路结构和控制回路、逆变器的IEGT主回路结构和控制回路、励磁回路以及整个系统中各个部分的关系。