微能WIN变频器应用案例及参数.doc

微能WIN-VB高性能无感矢量型变频器的典型的应用收藏此信息 打印该信息 添加：深圳微能科技有限公司 丘曾红 来源：未知1 引言由深圳微能科技有限公司强势推出的一款高性能无感矢量型变频器产品win-vb系列，具备进口产品所拥有的诸多优异功能和小巧的外形，是众多oem客户配套和电气节能工程的最佳选择之一。win- vb高性能无速度传感器矢量控制变频器的特点：它是一款采用正弦波spwm、无速度传感器矢量控制方式的灵巧、智能型变频器，可实现三种优秀的v/f、v /f+pg、svc控制模式；双额定负载特性选择(恒转矩和递减转矩)；内置pid、简易plc计时功能；多达17段多段速度控制；脉冲输出、多功能端子 输出功能；内置rs-485modebus通讯功能；内置pg卡可进行高精度的速度闭环控制；可在线监视及调整多种参数；超强的200%的过载能 力；15k的高载波超静音稳定运行；采用对话式lcd键盘，中、英文显示可切换；启动转矩高，具有自动转矩提升、自动转差补偿、参数拷贝及电机参数自学习 等高级功能；出色的节能运行功能可最大限度提高电机功率因数及效率。下面介绍win-vb产品几个优异功能在3个场所的使用情况。2 应用案例之一：在高速数控雕铣机上的应用高 速数控雕铣机以其极高的静态、动态、热稳定刚度、精度、响应速度快等性能，现已广泛应用于铝手板、小型钢模、紫铜电极各类钢模铝合金产品，以及非金属产品 的加工。使产品小批量，精细快速加工成为可能，通过cnc编程可完成复杂的加工过程，加工的材料达数十种，使用的雕刻刀具达近百种。因此，随着新技术的革 新其应用范围还将不断扩大。电脑雕铣机由计算机，雕铣机控制器(以西门子、三菱为主)和雕铣机主机三部分组成。其工作原理是：通过计算机内配置的 专用软件进行设计和排版，并由计算机把设计与排版的信息传送至雕铣机控制器中，再由控制器把这些信息转化成能驱动步进电机或伺服电机的脉冲信号，控制雕铣 机主机生成x，y，z三轴的雕铣走刀路径，同时，雕铣机上的高速旋转雕铣头，通过按加工材质配置的刀具，对固定于主机工作台上的加工材料进行加工，实现自 动化作业。2.1 雕铣机的功能需求 (1) 控制方式选择任意v/f控制，多段vf曲线； (2) 需要端子控制作为命令源，二线式端子控制：只需一个正转命令fwd(主控板端子1)； (3) 频率源为模拟量设定(电脑控制板输出010vdc)，只需要从vin口输入频率指令即可； (4) 最高运行转速一般在24000r/min，换算变频器的运行频率为400hz(2级的高速电机)，最低的加工转速为2000r/min； (5) 加速和减速时间根据客户自身需求，一般在1015s，柔性s型加减速控制能使机床更好地满足高精度加工要求，特别是在高速加工中，加减速控制功能就显得 尤为重要，在cnc装置中，为了保证机床在起动或停止时不产生冲击、失步、超程或振荡，必须对进给电机的脉冲频率或电压进行加减速控制，即在机床加速起动 时保证加在伺服电机上的脉冲频率或电压逐渐增加，而当机床减速停止时保证加在伺服电机上的脉冲频率或电压逐渐减小。因运行的转速比较高，所以变频器需要带 制动电阻； (6) 需要故障信号输出信号和故障复位信号(主控板端子3和端子4输入)。2.2 雕铣机的性能需求 (1) 全速度范围内速度波动小；(2) 低速力矩大，可以保证低转速切削； (3) 加减速的时间尽量短。 最低的加工转速可以在300r/min以下。微能公司的9gvb矢量型变频器可以做多段v/f曲线，可以很好的控制高低速的不同转矩提升，因此能很好的满足高速雕铣机上述要求。2.3 变频器的使用(1) 调试参数v/f曲线如图1所示。图1 v/f曲线具体的调试参数(针对额定频率400hz，额定电压380v，额定转速24000 r/min)：sn-67 0：控制模式(v/f)； sn-04 1：外部端子命令通道；sn-05 1：外部vin主速给定；cn-02 400：最大频率hz；cn-18 400：上限频率hz；bn-01 2030s：加速时间；bn -02 2030s：减速时间。 (2) 电机参数根据高速电机铭牌输入sn-02 15：多点v/f曲线的设定 cn-07 v/f频率点1 0.0hz； cn-08 v/f电压点1 2 .04.0%；cn-05 v/f频率点2 100.0hz；cn-06 v/f电压点2 26.030.0%； cn-02 v/f频率点3 300.0hz； cn-03 v/f电压点3 75.080.0%。根据实际情况进行适当调整v/f曲线各个点的电压、频率设定值，可保证雕铣机在高速工作不过流。3 应用案例之二：在外圆磨床的应用标 准机械加工所使用的外圆磨床，砂轮电动机均按传统电机降压启动，满速运行。在电网电压发生波动时，砂轮和工件的磨擦负载大小就会不断的变化，就会影响到电 动机的转速误差，进而影响到加工精度和产品的合格率，造成不必要的原材料和人力、电能的浪费，增加了用户的生产成本。标准砂轮电动机只有一种加工速度，难 以适应不同工件大小所要求的不同加工相对线速度，难于保证加工工件的加工精度。因此，从提高产品加工质量和加工效率，节约能源等方面考虑，将现阶段交流电 机最优秀的交流驱动技术矢量变频调速技术应用于外圆磨床中，将使产品表面光洁成像度、成品合格率大为提高，可以收到非常满意的效果。 3.1 外圆磨床的负载特性 由 于在机械加工行业中，外圆磨床所加工的产品种类繁多，工件大小尺寸不同，要求加工精度各异，相对的要求砂轮转速与主轴的线速度不同，单纯的调整主轴的转速 来满足工件的加工线速度，很难调整到理想状态。又由于轴、杆类在加工过程中所产生的应力弯曲，在磨削过程中会产生砂轮进给的力矩不恒定，这样就带来砂轮输 出转速、力矩不同的变化，相应的会使工件产生振动、烧糊等现象，磨削精度很难保证，由此造成生产效率低，精品率低等现象。 根据不同的轴杆类直径 的大小，主砂轮电动机的转速等于砂轮输出的转速，磨削力的大小取决于砂轮电动机的输出转矩。在驱动工件旋转的主轴电动机的高速阶段，相对于砂轮输出转速不 变，所加工的工件直径小，磨削进给少；加工大直径，长轴类工件时，工件旋转的电动工作在低速阶段，砂轮进给量大，砂轮磨削力也在变大，电动机很难在恒转矩 /恒速度下运行。速度的变化就产生了如振刀纹、烧糊纹，影响加工精度。通过win-vb变频器工作在无感矢量模式下，驱动电动机实现无级调速，其强有力的 转矩输出特点恰能弥补上述缺陷。 3.2 变频器的使用原理考虑砂轮启动时的惯性，变频器启动时间设 定为10s，停止时间设定为12s，可通过设定直流制动功能，使主砂轮电动机快速停止下来。根据不同类型的砂轮启动力矩可在50%80%调节设定。主砂 轮电动机的速度可通过外接可调电位器调节频率，根据工件直径不同的适应进行速度调整，因受电动机高速时的机械强度、噪音、振动等因素的限制，电动机最高频 率设定为60hz；因低速时电动机散热效果差，考虑工件旋转的变速因素和实际最大加工工件尺寸，最低频率设定为30hz，基准频设定为50hz。由负载特 性分析可知，高速阶段50hz以上为恒功率性质，低速段50hz以下为恒转矩性质，且低转速时负载要求转矩大，过载能力强。在电动机基准频率以上工作时， 采用恒压变频调速。由电动机理论可知，当电压不变，频率增大时，电动机每极下的磁通随着频率的增大而减小；当电动机电流为额定电流时，最大允许输出转矩减 小，容许输出功率不变，属恒功率调速，适用于恒功率负载。基频以下为保证电动机每极下磁通不变，当电动机的电流为额定电流时，电动机容许输出转矩不变，属 于恒转矩调速，适用于恒转矩负载。但当速度较低时因电动机内阻不可忽略，若仍保持v/f为常数，则电动机转矩将减小，无法满足低速时负载要求的转矩大，过 载能力强的性能，因此采用win-vb变频器所具有的转矩自动补偿功能，选择补偿后的v/f曲线加以修正。或者变频器选择工作在无感矢量模式下，在对电机 自学习后建立电机的数学模型，也可达到系统所要求的控制要求。3.3 变频器接线图及参数设置图2 win-vb变频器原理图图2示出win-vb变频器原理图。参数设定如下： sn-04 1：外部端子命令通道 ;sn-05 1：外部vin主速给定;cn-06 2: 全领域直流制动停止;cn-08 1: 禁止反转;sn-67 0/1：控制模式(v/f模式或svc模式);cn-02 60：最大频率hz ;cn-18 60：上限频率hz; cn-40 2.0秒：转差补偿控制;cn-61 1.00：转差补偿增益;bn-01 10s：加速时间;bn-02 12s：减速时间 ;bn-11 1:自动转矩提升增益。3.4 使用变频器时的注意事项及优点 磨 削砂轮平衡的精度需提高：如电动机在额定转速上运行时，为了减小高速时的振动，应提高电动机转子和砂轮的动平衡度，并加以校正。低速时的散热情况：因电动 机为自冷风扇方式散热冷却，低速时散热条件变差，而负载转矩较大，电动机温度会增加，因此最低转速的设定以电动机表面温差不超过容许值为依据。变频器的参 数设定项目重要需将反转、最高频率、失速等功能锁定，防止可能发生的事故。使用了win-vb矢量变频器后，可任意加工大小不一、精度要求不同的各种工件，以前电机在高速工作时产生的震动及噪音明显减小，砂轮出力恒定，在调速过程中产生振刀纹、烧糊纹变少，延长了砂轮片寿命，保证了产品的良好加工品质。4 应用案例之三：在自动扶梯上的应用自 动扶梯和自动人行道在酒店、商场、地铁、火车站、会馆、机场等公共场所应用的非常普遍，在方便顾客和提高服务质量等方面起到了相当重要的作用。但实际的情 况是客流量不均匀，甚至经常出现空转的现象，浪费了大量的电能，同时也使扶梯配件(电机、减速箱、传动链条、扶手带)磨损严重，提高了用户的运营和维护成 本。因此对其进行节能改造是十分有意义的。4.1 控制原理及要求 自动扶梯的动力由单速交流电机拖动，经减速机后输出，运行速度一般在0.5m/s。在保证改造后不对扶梯运行产生任何负面影响的情况下，通过红外传感器感应人体信号，来控制触发变频器，在有人时扶梯工作在正常速度下，没人时扶梯工作在低速或停止。系统的要求：变频器在启动、运行时平稳，加速性能好；启动转矩大，过载能力强，保证原有的舒适性；并自带工/变频转换，在变频器出现故障时可自动转换到原系统运行，确保现场运行正常。4.2 方案实现(1) 应用变频器多段速度控制功能，并设定主速频率(低速)，多段速度1(高速运行)。(2) 需安装2对红外传感器在进、出口处，控制变频器工作，可实现上行、下行控制，有客流时工作在正常速度，无客流时工作在低速或停止。(3) 应用变频器内置计数器功能，变频器被触发后开始工作在正常速度并计数，计数到达后进入低速运行或停止；如在计数过程中红外传感器重新被触发，则计数重新开始，如此循环。(4) 在下行过程中电机有时处在发电状态，需加制动电阻，可保证安全运行。4.3 参数设定(1) 参数设定an-01 现场设定：低速；an-02 50：高速；bn-01 3s：加速时间；bn-02 5s：减速时间；bn-37 现场设定：计时功能接通(on)延时时间；bn-38 现场设定：计时功能接通(off)延时时间；sn-04 1：运转指令选择；sn-05 1：主速指令选择；sn-25 2：多段速度；sn-27 9：计时器功能输入；sn-67 1：无传感器矢量控制 模式。(2) 方案示意图方案示意图如图3所示。图3 方案示意图(3) 动作示意图自动计时功能输入/输出信号图如图4所示。图4 自动计时功能输入/输出信号图4.4 调试注意事项及优点(1) sn-66设为1，电机自学习有效,电机参数cn-09至cn-13根据电机铭牌输入；(2) 加减速时间需设定合适，保证在乘客登上扶梯前已起动完毕；(3) 变频器具有完善的过流、过热、过载、过压等20几种保护功能，无忧调试，可有效保证系统安全运行；(4) 工/变频转换回路与原系统正确互锁连接，在变频器故障时可切换回原系统继续工作；(5)确保红外传感器安装正确、牢固。win- vb变频器工作在无传感器矢量模式下，在低速下起动转矩强劲有力，响应速度快，过载能力强，转速调节精度高，在0.5hz其输出转矩可达150%的额定转 矩。且消除了电机在起动时的冲击，减小了扶手带等传动配件的磨损，延长了设备的寿命，工作安全、可靠。变频器在起动、停止、速度转换过程中速度平稳、顺 畅，舒适度好，完全满足电梯工作要求。5 调试提示关于提高微能win-vb高性能无感矢量型变频器在无感矢量控制模式下，低频转矩的几个参数设定的说明：(1) bn-11参数。此值调大时，起动转矩可以增大，但参数设定过大会造成电机电流过大、电机振动；(2) cn-02cn-08参数。在运行频率在3hz以下时，适当提高v/f曲线电压，可以得到比较大的转矩。但v/f曲线电压设定过高容易造成变频器故障，此参数组应合理设定。(3) cn-57cn-60