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随着全球工业技术水平的进步，轧钢机械设备不断的向着大型、快速与高精度的方向发展。由于其迅速的发展，轧钢机械设备的自身重量增加了许多，这就给轧制过程带来了巨大的负荷。我们为了克服这种巨大负荷对生产设备带来的影响，在轧机的动力输出设备上做出了调整，即选用了大功率同步电机作为新型轧钢机械设备的动力输出单元。根据粗轧机的生产实际运行情况，粗轧机主传动控制系统的主要控制对象为大功率同步电机。本文以某钢厂粗轧生产线的R1四辊可逆粗轧机为例，对其主传动控制系统进行研究和设计。大功率同步电机具有机械特性好、转动惯量小、效率高、功率因数高、维护方便、控制性能好等优势。大功率同步电机启动和调速的难题曾一直制约着它在生产中的应用，但在交交变频调速技术逐渐发展起来后这两个难题就得以解决。本文结合变频器以及同步电机磁场定向控制理论，设计了交交变频同步电机调速系统的三相交交变频电路、变频器主电路以及电机主电路。设计内容包括：交交变频设计理论与方法，根据同步电机的参数完成了各电量（电压，电流）的计算；晶闸管选择的计算以及变压器参数的计算和各类保护的设计等。但在生产实际中大功率同步电机的控制仍然是一个大滞后的控制过程，为了解决这一问题本文在建立系统时选用了西门子公司的SIMATIC TDC（Technology and Drive Contro,简称工艺与传动控制）控制系统和SIMADYN_D全数字调速系统组成一套交交变频矢量控制系统。重点设计了，以西门子公司的SIMATIC TDC控制系统和SIMADYN_D全数字调速系统为基本框架的，粗轧机主传动控制系统以及粗轧机辊缝控制系统，并完成了系统的电路设计及其硬件组成。最后用WinCC对系统进行组态监控的设计，验证了整个系统的实际应用情况。