不同的负载类型应选择不同类型的变频器

电动机知识 不同的负载类型应选择不同类型的变频器 生产机械的种类繁多 性能和工艺要求各异 其转矩特性不同 因此应用变频器前首先要搞清楚电动机所带负载的性质 即负 载特性 然后再选择变频器和电动机 负载有三种类型 恒转 矩负载 风机泵类负载和恒功率负载 不同的负载类型 应选 择不同类型的变频器 1 恒转矩负载 恒转矩负载又是分为摩擦类负载和位能式负载 摩擦类负载的起动转矩一般要求额定转矩的 150 左右 制动 转矩一般要求额定转矩的 100 左右 所以变频器应选择具有 恒定转矩特性 而且起动和制动转矩都比较大 过载时间过载 能力大的变频器 位能负载一般要求大的起动转矩和能量回馈功能 能够快速实 现正反转 变频器应选择具有四象限运行能力的变频器 2 风机泵类负载 负机泵类风载是典型的平方转矩负载 低速下负载非常小 并 与转速平方成正比 通用变频器与标准电动机的组合最合适 这类负载对变频器的性能要求不高 只要求经济性和可靠性 所以选择具有 U f const 控制模式的变频器即可 如果将变频 器输出频率提高到工频以上时 功率急剧增加 有时超过电动 机变频器的容量 导致电动机过热或不能运转 故对这类负载 转矩 不要轻易将频率提高到工频以上 3 恒功率负载 恒功率负载指转矩与转速成反比 但功率保持恒定的负载 如 卷取机 机床等 对恒功率特性的负载配用变频器时 应注意 的问题 在工频以上频率范围内变频器输出电压为定值控制 所以电动机产生的转矩为恒功率特性 使用标准电动机与通用 变频器的组合没有问题 而在工频以下频率范围内为 U f 定 值控制 电动机产生的转矩与负载转矩又相反倾向 标准电动 机与通用变频器的组合难以适应 因此要专门设计 变频器常见问题产生的原因分析及处理方 学会选用变频器的技巧 变频器的非线性 变频器的选型 变频器输入输出设备维护 一 变频器的六大调速方法 变频器主电路的接线 信号隔离器在变频器谐波干扰防治实例 变频器使用滤波器注意要点 变频器瞬停再起动运行方式 应如何选择及使用西门子变频器 变频器按照工作原理进行分类 Domain dnf 辅助 More d2gs2f 变频器频率跨跳 过负载率及电动机参数 变频器调速是电机调速方式中的最佳选择 高压变频器维修的切换 变频器控制系统过电流故障诊断分析 变频器对周边设备的影响及故障防范 浅析变频器的低频特性 基于 DSP 的矿用电机车 DTC 控制方法的研究 变频器的过流故障及排除 二 变频器额定参数如何选择 不同负载时变频器的选择 变频器按直流电源的性质分类 如何选择变频器主电路外围设备 变频器调速的基本概念及其作用原理 变频器负载匹配办法 变频器常见的错误处理 矢量变频器的直接转矩控制 变频器维修怎样处理过电压保护 OUd 变频器控制电动机停车制动方式 匿名 随着起重机的不断发展 传统控制技术难以满足起重机越 来越高的调速和控制要求 在电子技术飞速发展的今天 起重 机与电子技术的结合越来越紧密 如采用 PLC 取代继电器进 行逻辑控制 交流变频调速装置取代传统的电动机转子串电阻 的调速方式等 在选型对比基础上 本项目电动机调速装置采 用了先进的变频调速方案 变频器最终选型为 ABB 变频器 ACS800 电动机选用专用鼠笼变频电动机 在众多交流变频 调速装置中 ABB 变频器以其性能的稳定性 选件扩展功能 的丰富性 编程环境的灵活性 力矩特性的优良性和在不同场 合使用的适应性 使其在变频器高端市场中占有相当重要的地 位 ACC800 变频器是 ACS800 系列中具有提升机应用程序的 重要一员 它在全功率范围内统一使用了相同的控制技术 例如起动 向导 自定义编程 DTC 控制等 非常适合作为起重机主起 升变频器使用 本文结合南京梅山冶金发展有限公司设备分公 司所负责维修管理的宝钢集团梅钢冷轧厂 27 台桥式起重机变 频调速控制系统 详细介绍 ACC800 变频器在起重机主起升中 的应用 1DTC 控制技术 DTC 直接转矩控制 DirectTorqueControl 技术是 ACS800 变频器的核心技术 是交流传动系统的高性能控制方 法之一 它具有控制算法简单 易于数字化实现和鲁棒性强的 特点 其实质是利用空间矢量坐标的概念 在定子坐标系下建 立异步电动机空间矢量数学模型 通过测量三相定子电压和电 流 或中间直流电压 直接计算电动机转矩和磁链的实际值 并与给定转矩和磁链进行比较 开关逻辑单元根据磁链比较器 和转矩比较器的输出选择合适的逆变器电压矢量 开关状态 定子给定磁链和对应的电磁转矩的实际值 可以用定子电压和 电流测量值直接计算得到 在计算中 只需要一个电动机参 数 定子电阻 这一点和几乎需要全部电动机参数的直接 转子磁链定向控制 矢量控制 形成了鲜明对比 极大地减轻 了微处理器的计算负担 提高了运算速度 直接转矩控制结构较为简单 可以实现快速的转矩响应 不大于 5ms 2 防止溜钩控制 作为起重用变频系统 其控制重点之一是在电动机处于回 馈制动状态下系统的可靠性 回馈 是指电动机处于发电状态 时通过逆变桥向变频器中间直流回路注入电能 尤其需要引 起注意的是主起升机构的防止溜钩控制 溜钩是指在电磁制动 器抱住之前和松开之后的瞬间 极易发生重物由停止状态出现 下滑的现象 电磁制动器从通电到断电 或从断电到通电 需要的时间大约为 016s 视起重机型号和起重量大小而 定 变频器如过早停止输出 将容易出现溜钩 因此变频器 必须避免在电磁制动器抱闸的情况下输出较高频率 以免发生 过流 而跳闸的误动作 防止溜钩现象的方法是利用变频器零速全转矩功能和直流 制动励磁功能 零速全转矩功能 即变频器可以在速度为零的 状态下 保持电动机有足够大的转矩 从而保证起重设备在速 度为零时 电动机能够使重物在空中停止 直到电磁制动器将 轴抱住为止 以防止溜钩的发生 直流制动励磁功能 即变频 器在起动之前自动进行直流强励磁 使电动机有足够大的起动 转矩 维持重物在空中的停止状态 以保证电磁制动器在释放 过程中不会发生溜钩 3 系统硬件配置 梅钢冷轧桥式起重机上应用的 ACS800 变频器调速系统由 电控柜 大小车变频控制柜 起升变频控制柜 联动控制台等 组成 主起升采用 1 台 ACC800 变频器驱动 1 台起升专用电动 机 并在电动机轴尾安装 1 台速度编码器 做速度反馈用 该速度编码器用来提高低速状态下电动机模型的速度和转 矩计算精度 保证转矩验证 开闭闸等功能 主起升采用斩波 器加制动电阻实现制动功能 斩波器与制动电阻串联后接入变 频器整桥与逆变桥之间的直流回路中 并由变频器根据中间直 流回路电压高低控制斩波器接通与否 即控制制动电阻的投切 变频器配有 RPBA201 接口卡件 提供标准的 Profibus2DP 现场总线接口 用于与 PLC 通信控制 并接收 PLC 发来的开 停车命令和速度设定值等控制参数 4 起升变频器功能参数设置 ABB 变频器在出厂时 所有功能码都已设置 但是 起重机变频调速系统的要求与工厂设定值不尽相同 所以 ACC800 中一些重要的功能参数需要重新设定 1 起动数据 参数组 99 参数 99102 用于提升类传动 但不包括主 从总线通信 功能 CRANE 参数 99104 电动机控制模式 DTC 直 接转矩控制 参数 99105 99109 电动机常规铭牌参数 按照电动机的铭牌参数输入 2 数字输入 参数组 10 参数 10101 10113 数字输入接口预置参数 按照变频 器外围接口定义进行设置 限于篇幅 不再赘述 3 限幅 参数组 20 参数 20101 运行范围的最小速度 1000 r min 根据 实际电动机参数进行设定 参数 20102 运行范围的最大速 度 1000r min 根据实际电动机参数进行设定 参数 20103 最大输出电流 120 参数 20104 最大正输出转 矩 150 参数 20104 最大负输出转矩 150 参数 20106 直流过压控制器参数 OFF 本例中 ACC800 变频 器使用了动力制动方式 此参数设为 OFF 后 制动斩波器才 能投入运行 4 脉冲编码器 参数组 50 参数 50101 脉冲编码器每转脉冲数 1024 参数 50103 编码器故障 FAULT 如果监测到编码器故障或编 码器通信失败时 ACC800 变频器显示故障并停机 5 提升机 参数组 64 参数 64101 独立运行选择 FALSE 64103 高速值 1 98 64106 给定曲线形状 0 直线 参数 64110 控制类型选择 FBJOYSTICK 6 逻辑处理器 参 数组 65 参数 65101 电动机停止后是否保持电动机磁场选择 TRUE 在电动机停止后保持电动机磁场为 ON 参数 65102 ON 脉冲延时时间 5s 7 转矩验证 参数组 66 参数 66101 转矩验证选择 TRUE 转矩验证有效 要求有脉冲编码器 8 机械制动控制 参数组 67 参数 67106 相对零速值 3 参数 67109 起动转矩 选择器 AUTOTQMEM 自动转矩记忆 9 给定处理器 参数组 69 参数 69101 对应 100 给定设置电动机速度 980r min 根据实际电动机参数进行设定 参数 69102 正向 加速时间 3s 参数 69103 反向加速时间 3s 参数 69104 正向减速时间 3s 参数 69105 反向减速时间 3s 10 可选模块 参数组 98 参数 98101 脉冲编码器模块选择 RTAC2 SLOT2 脉 冲编码器模块类型为 RTAC 连接接口为传动控制单元的选件 插槽 2 参数 98102 通信模块选择 FIELDBUS 激活外 部串行通信并选择外部串行通信接口 5 试运行 变频调速系统的功能参数设定完后 就可进行系统试运行 应先在变频器操作盘上进行速度给定 手动起动变频器 让起 升电动机空载运转一段时间 并且这种试运行可以在 5 10 15 20 25 35 50Hz 等几个频率点进行 注意观察 电动机的运转方向是否正确 转速是否平稳 显示数据是否正 确 温升是否正常 加减速是否平滑等 单台变频器试运行正确后 再接入脉冲编码器模块进行 速度闭环调试 试运行起升机构变频调速系统 起升变频器手动运行无误后 就可接入 PLC 控制系统 进行整机联调 整机联调中 关键要注意观察变频器起动与停 止时 主起升机械制动器的开闭反应是否快速 钩头是否存在 溜钩现象等 其次还要注意观察钩头在下降过程中 制动单元和制动电 阻投运后 其温升是否正常 在重物下放过程中 重物的势能 会释放出来 此时电动机将工作在反向发电状态 在钩头下降 过程中 电动机通过逆变桥向变频器中间直流回路充电 当直 流回路的电压高于变频器系统设定值时 变频器控制斩波器接 通 进而使制动电阻投入工作 以消耗变频器中间直流回路多 余的电能 确保变频器中间直流回路电压稳定在一个特定电压 范围内 随着起重机的不断发展 传统控制技术难以满足起重机越 来越高的调速和控制要求 在电子技术飞速发展的今天 起重 机与电子技术的结合越来越紧密 如采用 PLC 取代继电器进 行逻辑控制 交流变频调速装置取代传统的电动机转子串电阻 的调速方式等 在选型对比基础上 本项目电动机调速装置采 用了先进的变频调速方案 变频器最终选型为 ABB 变频器 ACS800 电动机选用专用鼠笼变频电动机 在众多交流变频 调速装置中 ABB 变频器以其性能的稳定性 选件扩展功能 的丰富性 编程环境的灵活性 力矩特性的优良性和在不同场 合使用的适应性 使其在变频器高端市场中占有相当重要的地 位 ACC800 变频器是 ACS800 系列中具有提升机应用程序的 重要一员 它在全功率范围内统一使用了相同的控制技术 例如起动 向导 自定义编程 DTC 控制等 非常适合作为起重机主起 升变频器使用 本文结合南京梅山冶金发展有限公司设备分公 司所负责维修管理的宝钢集团梅钢冷轧厂 27 台桥式起重机变 频调速控制系统 详细介绍 ACC800 变频器在起重机主起升中 的应用 1DTC 控制技术 DTC 直接转矩控制 DirectTorqueControl 技术是 ACS800 变频器的核心技术 是交流传动系统的高性能控制方 法之一 它具有控制算法简单 易于数字化实现和鲁棒性强的 特点 其实质是利用空间矢量坐标的概念 在定子坐标系下建 立异步电动机空间矢量数学模型 通过测量三相定子电压和电 流 或中间直流电压 直接计算电动机转矩和磁链的实际值 并与给定转矩和磁链进行比较 开关逻辑单元根据磁链比较器 和转矩比较器的输出选择合适的逆变器电压矢量 开关状态 定子给定磁链和对应的电磁转矩的实际值 可以用定子电压和 电流测量值直接计算得到 在计算中 只需要一个电动机参 数 定子电阻 这一点和几乎需要全部电动机参数的直接 转子磁链定向控制 矢量控制 形成了鲜明对比 极大地减轻 了微处理器的计算负担 提高了运算速度 直接转矩控制结构较为简单 可以实现快速的转矩响应 不大于 5ms 2 防止溜钩控制 作为起重用变频系统 其控制重点之一是在电动机处于回 馈制动状态下系统的可靠性 回馈 是指电动机处于发电状态 时通过逆变桥向变频器中间直流回路注入电能 尤其需要引 起注意的是主起升机构的防止溜钩控制 溜钩是指在电磁制动 器抱住之前和松开之后的瞬间 极易发生重物由停止状态出现 下滑的现象 电磁制动器从通电到断电 或从断电到通电 需要的时间大约为 016s 视起重机型号和起重量大小而 定 变频器如过早停止输出 将容易出现溜钩 因此变频器 必须避免在电磁制动器抱闸的情况下输出较高频率 以免发生 过流 而跳闸的误动作 防止溜钩现象的方法是利用变频器零速全转矩功能和直流 制动励磁功能 零速全转矩功能 即变频器可以在速度为零的 状态下 保持电动机有足够大的转矩 从而保证起重设备在速 度为零时 电动机能够使重物在空中停止 直到电磁制动器将 轴抱住为止 以防止溜钩的发生 直流制动励磁功能 即变频 器在起动之前自动进行直流强励磁 使电动机有足够大的起动 转矩 维持重物在空中的停止状态 以保证电磁制动器在释放 过程中不会发生溜钩 3 系统硬件配置 梅钢冷轧桥式起重机上应用的 ACS800 变频器调速系统由 电控柜 大小车变频控制柜 起升变频控制柜 联动控制台等 组成 主起升采用 1 台 ACC800 变频器驱动 1 台起升专用电动 机 并在电动机轴尾安装 1 台速度编码器 做速度反馈用 该速度编码器用来提高低速状态下电动机模型的速度和转 矩计算精度 保证转矩验证 开闭闸等功能 主起升采用斩波 器加制动电阻实现制动功能 斩波器与制动电阻串联后接入变 频器整桥与逆变桥之间的直流回路中 并由变频器根据中间直 流回路电压高低控制斩波器接通与否 即控制制动电阻的投切 变频器配有 RPBA201 接口卡件 提供标准的 Profibus2DP 现场总线接口 用于与 PLC 通信控制 并接收 PLC 发来的开 停车命令和速度设定值等控制参数 4 起升变频器功能参数设置 ABB 变频器在出厂时 所有功能码都已设置 但是 起重机变频调速系统的要求与工厂设定值不尽相同 所以 ACC800 中一些重要的功能参数需要重新设定 1 起动数据 参数组 99 参数 99102 用于提升类传动 但不包括主 从总线通信 功能 CRANE 参数 99104 电动机控制模式 DTC 直 接转矩控制 参数 99105 99109 电动机常规铭牌参数 按照电动机的铭牌参数输入 2 数字输入 参数组 10 参数 10101 10113 数字输入接口预置参数 按照变频 器外围接口定义进行设置 限于篇幅 不再赘述 3 限幅 参数组 20 参数 20101 运行范围的最小速度 1000 r min 根据 实际电动机参数进行设定 参数 20102 运行范围的最大速 度 1000r min 根据实际电动机参数进行设定 参数 20103 最大输出电流 120 参数 20104 最大正输出转 矩 150 参数 20104 最大负输出转矩 150 参数 20106 直流过压控制器参数 OFF 本例中 ACC800 变频 器使用了动力制动方式 此参数设为 OFF 后 制动斩波器才 能投入运行 4 脉冲编码器 参数组 50 参数 50101 脉冲编码器每转脉冲数 1024 参数 50103 编码器故障 FAULT 如果监测到编码器故障或编 码器通信失败时 ACC800 变频器显示故障并停机 5 提升机 参数组 64 参数 64101 独立运行选择 FALSE 64103 高速值 1 98 64106 给定曲线形状 0 直线 参数 64110 控制类型选择 FBJOYSTICK 6 逻辑处理器 参 数组 65 参数 65101 电动机停止后是否保持电动机磁场选择 TRUE 在电动机停止后保持电动机磁场为 ON 参数 65102 ON 脉冲延时时间 5s 7 转矩验证 参数组 66 参数 66101 转矩验证选择 TRUE 转矩验证有效 要求有脉冲编码器 8 机械制动控制 参数组 67 参数 67106 相对零速值 3 参数 67109