ATV71的电机控制

施耐德（苏州）变频器有限公司市场部,ATV71M3motorcontrolR3,1,电机控制,2,施耐德（苏州）变频器有限公司市场部,ATV71M3motorcontrolR3,引言,ATV71包含多种电机控制模式.这些电机控制模式使得变频器适用于各种不同形式的异步电机，同步电机和机械.本模块描述他们的原理，应用，以及各自相关的功能.,3,施耐德（苏州）变频器有限公司市场部,ATV71M3motorcontrolR3,目录,I.电机控制模式II.电机控制菜单III.电机过压保护IV.特殊应用,4,施耐德（苏州）变频器有限公司市场部,ATV71M3motorcontrolR3,电机控制,I.电机控制模式磁通矢量控制基础电压磁通矢量控制模式SVCU电流磁通矢量控制模式SVCI电压频率比控制模式(U/f)同步电机控制模式II.电机控制菜单III.电机过压保护IV.特殊应用,5,施耐德（苏州）变频器有限公司市场部,ATV71M3motorcontrolR3,磁通矢量控制基础,电机控制模式,6,施耐德（苏州）变频器有限公司市场部,ATV71M3motorcontrolR3,磁通矢量控制基础,由于异步电机的电气参数（电流，电压，磁通）都是交变的，所以使得异步电机的控制变得比较困难.况且，磁通和转矩都取决于电流（直流电机的激磁电流和电枢电流是相互独立的）.磁通矢量控制的源流就要把电机的一些关系式进行变换：变量变成连续而不再交变的量（向量）简化计算公式，对磁通和转矩变量进行解耦磁通r=K1Id转矩C=K2sIq磁通正比于电流的直轴分量Id（称为无功分量或激磁电流）。在磁通恒定的情况下，转矩正比于电流的交轴分量Iq（称为有功分量或转矩电流）。,7,施耐德（苏州）变频器有限公司市场部,ATV71M3motorcontrolR3,磁通矢量控制基础,矢量控制将电流分为产生转矩的有功电流分量和产生磁通的无功电流分量这样异步电机就可以类比于一台他励式直流电机转矩可以保持恒定，在整个速度范围内可以获得恒转矩,矢量控制可以估算速度，从而实时校正转矩和磁通.这样相对于标量压频比模式，其低频转矩，动态相应，以及速度精度都有大幅度提高.,8,施耐德（苏州）变频器有限公司市场部,ATV71M3motorcontrolR3,磁通矢量控制基础,U/F和磁通矢量控制的比较,9,施耐德（苏州）变频器有限公司市场部,ATV71M3motorcontrolR3,磁通矢量控制,转矩/电流关系电流与转矩之间的关系取决于电机的类型和规格，以及控制曲线的优化。,典型值,10,施耐德（苏州）变频器有限公司市场部,ATV71M3motorcontrolR3,电机控制模式,电压磁通矢量控制模式SVCU,11,施耐德（苏州）变频器有限公司市场部,ATV71M3motorcontrolR3,电压磁通矢量控制模式（SVCU）,电压矢量控制综合考虑了性能和鲁棒性能.同ATV58的控制性能仅仅用于开环模式应用场合:提升一般的物料输送设备需要低速力矩的机械并联电机，磁阻同步电机不平衡负载，ENA功能取代ATV58,12,施耐德（苏州）变频器有限公司市场部,ATV71M3motorcontrolR3,电压磁通矢量控制模式（SVCU）,性能:有良好的动态性能过转矩能力从170%到超过200%,取决于电机及其参数自整定(电流限幅的范围在变频器额定输出电流In的150%至160%之间可调整）在电动机象限，在1Hz（电机参数优化后0.5Hz)提供额定转矩在发电机象限，在滑差频率可提供额定转矩最高输出频率500Hz速度精度=10%的滑差调速范围：电动机象限1:50，参数优化后可达1:100发电机象限，取决于电机的额定滑差可用于电机并联,13,施耐德（苏州）变频器有限公司市场部,ATV71M3motorcontrolR3,电压磁通矢量控制模式（SVCU）,性能:在发电机象限调速范围取决于电机的滑差使用编码器速度反馈可以改善静态速度精度，以及保证蠕动检测带宽:0.37to2.2kW15Hz3to7.5kW12Hz7.5to75kW10Hz280kW4Hz500kW2Hz.性能保证于与变频器相同规格或至多小一规格的电机.为了获得最佳的性能，必须输入电机的铭牌，并进行自整定,14,施耐德（苏州）变频器有限公司市场部,ATV71M3motorcontrolR3,电压磁通矢量控制模式（SVCU）,ref=给定磁通Id=测量的激磁电流Iq=测量的转矩电流Id=激磁电流给定Iq=转矩电流给定est=估算速度cons=速度设定点s=静态频率s=静态角度Vd,Vq=施加电压Va,Vb,Vc=调制电压,15,施耐德（苏州）变频器有限公司市场部,ATV71M3motorcontrolR3,电压磁通矢量控制模式（SVCU）,转矩曲线(11kW400V电动机象限）,16,施耐德（苏州）变频器有限公司市场部,ATV71M3motorcontrolR3,电压磁通矢量控制模式（SVCU）,转矩曲线(11kW400V电动机象限，0-5Hz),17,施耐德（苏州）变频器有限公司市场部,ATV71M3motorcontrolR3,电压磁通矢量控制模式（SVCU）,ATV71/ATV58的对比(7.5kW400V电动机象限),18,施耐德（苏州）变频器有限公司市场部,ATV71M3motorcontrolR3,电机控制模式,电流磁通矢量控制SVCI和FVC,19,施耐德（苏州）变频器有限公司市场部,ATV71M3motorcontrolR3,电流磁通矢量控制,电流磁通矢量控制可获得更好的静态和动态性能，用于速度和转矩控制.需要电机的精确的特性和模型这种模型兼容ATV58F作用于开环或闭环控制应用:垂直提升运动高速处理机械快速物料输送定位对转矩控制功能的基本模型,20,施耐德（苏州）变频器有限公司市场部,ATV71M3motorcontrolR3,电流磁通矢量控制,性能:具有很好的动态速度和转矩特性过转矩能力从170%到超过200%,取决于电机和设置的优化（电流限幅调整范围为150%至165%的变频器额定输出电流最高输出频率500Hz需要详细的电机铭牌数据以及参数优化.由于有了磁通反馈，从而可以改善不带制动电阻时的制动性能,21,施耐德（苏州）变频器有限公司市场部,ATV71M3motorcontrolR3,电流磁通矢量控制（CTT=VCSI）,开环特性总体性能与电压磁通矢量控制可比.总是具有更好的速度精度和更好的弱磁制动.可用于驱动并联连接的规格相同的电机在电动机象限，1Hz以上（电机参数优化后0.5Hz以上）提供额定转矩在发电机象限，滑差频率以上提供额定转矩速度精度=10%的电机额定滑差电动机象限调速范围：1：50（参数优化后可达1:100)发电机象限的调速范围取决于电机的额定滑差转矩控制:精度：15%可设定到额定转矩的+/-300%,22,施耐德（苏州）变频器有限公司市场部,ATV71M3motorcontrolR3,电流磁通矢量控制（CTT=VCSI）,开环,ref=磁通给定Id=测量的激磁电流Iq=测量的转矩电流Id=给定激磁电流Iq=给定转矩电流est=估算速度cons=速度设定点s=定子频率s=定子角度Vd,Vq=施加电压Va,Vb,Vc=调制电压,(d,q)(a,b,c),速度估算,电压计算电流调节,电流测量(d,q)(a,b,c),电机,速度斜坡,速度调节,电流/转矩限制,Iqref,磁通计算,电流传感器,Vd,Vq,PWM,Iq,s,ref,Idref,积分,est,IdIq,滑差补偿,+,+,cons,Id,Vc,Va,Vb,s,23,施耐德（苏州）变频器有限公司市场部,ATV71M3motorcontrolR3,电流磁通矢量控制（CTT=VCSI）,开环下的转矩曲线(电动机象限11kW),24,施耐德（苏州）变频器有限公司市场部,ATV71M3motorcontrolR3,SVCU,SVCI,电流磁通矢量控制（CTT=VCSI）,开环下的转矩曲线(电动机象限11kW0-5Hz),25,施耐德（苏州）变频器有限公司市场部,ATV71M3motorcontrolR3,电流磁通矢量控制（CTT=FVC）,闭环特性不管在电动机象限还是在发电机象限，都有零速转矩速度精度为额定速度的0,02%*调速范围为1：1000*(可以高达5000,取决于编码器)带宽:0.37to2.2kW50Hz3to7.5kW30Hz7.5to75kW15Hz280kW8Hz500kW5Hz不能用于电机并联.转矩调节模式:精度5%设定高达额定转矩的+/-300%*典型值，取决于编码器的分辨率,26,施耐德（苏州）变频器有限公司市场部,ATV71M3motorcontrolR3,电流磁通矢量控制（CTT=FVC）,闭环,ref=磁通给定Id=测量的激磁电流Iq=测量的转矩电流Id=给定激磁电流Iq=给定转矩电流est=估算速度cons=速度设定点s=定子频率s=定子角度Vd,Vq=施加电压Va,Vb,Vc=调制电压,s,实际速度,27,施耐德（苏州）变频器有限公司市场部,ATV71M3motorcontrolR3,电流磁通矢量控制（CTT=FVC）,Closedlooptorquecurves,闭环下的转矩特性曲线(电动机象限11kW),28,施耐德（苏州）变频器有限公司市场部,ATV71M3motorcontrolR3,电流磁通矢量控制（CTT=FVC）,闭环下的转矩特性曲线(电动机象限11kW0-5Hz),SVCI,FVC,29,施耐德（苏州）变频器有限公司市场部,ATV71M3motorcontrolR3,电流磁通矢量控制,转矩控制模式,速度斜坡,符号+/-,转矩给定,速度给定,TSD=LIx,比例X,TRT,TRP,ACC/DEC,速度反馈,+,-,Applytorque,速度环,转矩/电流限幅,TSS=LIx,转矩斜坡,转矩控制,TR1=Aix,bus.,ref-DBN100Hz时提高速度精度可以以0.1KHz为分辨率设定如果输出频率FRS开关频率自动增加随机调制频率NRD能使谐振频率衰减.两种情况:低频1kHzto2.5-4kHz(取决于电机的大小*)EMC等级获得保证无降容高频2.5-4kHz直至10-16kHz(取决于电机的大小*)根据变频器的热状态自动调整开关频率.推荐根据环境温度的函数降容，以便保持固定的开关频率.*4kHz30KW以下*16kHz75KW以下,57,施耐德（苏州）变频器有限公司市场部,ATV71M3motorcontrolR3,相序,对于大功率变频器，为了迎合正转和反转运行命令，调转主回路的两相来改变转向是非常困难的。.相序颠倒功能可以使得改变转向变得异常简单，只需调整一个参数就可以了PHR=ABC，按照原始的方向运转PHR=ACB按照原始方向的反方向运转本参数只有当电机处于停车状态才可以改变改变转向的符号，并不改变显示速度的符号.在闭环模式，编码器的信号必须调转，（例如A和A/),必须在终端上手动.,58,施耐德（苏州）变频器有限公司市场部,ATV71M3motorcontrolR3,电机控制菜单,编码器,59,施耐德（苏州）变频器有限公司市场部,ATV71M3motorcontrolR3,编码器的配置,编码器的每转脉冲数可以在100to5000之间调整(PGI)考虑的信号可以配置(A,A-,B,B-/A,B/A)(ENS).信号最大频率=300kHz利用ENC功能编码器可以测试和预读(这时有必要使电机转动).编码器可以有不同的功能(ENU):安全(SEC):速度反馈用来速度反馈，速度监视以防止超速和蠕动，跟踪旋转负载（所有控制模式）调节(REG):速度反馈用量调节(FVC),速度显示和监控，用以防止超速和蠕动（在SVCU模式下也可用于静态的速度校正）给定(PGR):用作给定信号（例如主从速度跟随）未设定(No)可以有多种类型的编码器，RS422,推挽式，开路集电极输出等,60,施耐德（苏州）变频器有限公司市场部,ATV71M3motorcontrolR3,建议,使用带有3对双绞线的屏蔽电缆.双端屏蔽接地.未限制压降，使用足够截面积的电缆.最大限度地分开电机电缆和编码器电缆.变频器监控编码器的电气和机械连接,61,施耐德（苏州）变频器有限公司市场部,ATV71M3motorcontrolR3,电机控制模式,速度反馈环,62,施耐德（苏州）变频器有限公司市场部,ATV71M3motorcontrolR3,速度反馈环,原理:Tobecompatiblewithstandardregulationtechniques,thespeedfeedbackloopoftheATV58hasbeenmodified.ThegainsFLG,STAhavebeenreplacedbyaproportionalgainSPGandanintegraltimeconstantSIT(1/integralgain).Itisfamiliartopersonsusedtoregulation,butremainseasytoset-upfornon-specialists.Thespeedfeedbackloopsettingsareonlyaccessibleinthevectorcontrollaw.Thefactorysettingisanintermediatesettingthatworksformostcurrentapplications.,Lix=TSD,TRT,63,施耐德（苏州）变频器有限公司市场部,ATV71M3motorcontrolR3,PI速度反馈环,速度环的结构现在在速图调节环中，有:比例增益设定(SPG)积分时间常数(SIT1/积分时间)如果需要，速度给定滤波的系数SFC允许选择PI或IP结构或两者的结合.PI结构更加适合于低惯量的快速系统IP结构各家适合于需要平滑性和高稳定性的结构出厂设定比较中立，适于绝大多数情形,64,施耐德（苏州）变频器有限公司市场部,ATV71M3motorcontrolR3,速度反馈环PI,高惯量负载(x15motorinertia)的设定,积分时间常数SIT(SFC=65),比例增益SPG,工厂设定3x电机惯性,优化的阿设定,65,施耐德（苏州）变频器有限公司市场部,ATV71M3motorcontrolR3,速度反馈闭环PI,低惯量负载(x1电机惯量),IntegraltimeconstantSIT(SFC=65),比例增益SPG,工厂设定3x电机惯性,优化的设定,66,施耐德（苏州）变频器有限公司市场部,ATV71M3motorcontrolR3,速度反馈环IP,系统惯量=15x电机惯量,系统惯量=1x电机惯性,PI和IP结构SFC=0=IP结构(平滑，稳定)SFC=100=PI结构(相应时间)SFC=65=工厂设定,67,施耐德（苏州）变频器有限公司市场部,ATV71M3motorcontrolR3,电机控制菜单,停机模式,直流注入,制动,68,施耐德（苏州）变频器有限公司市场部,ATV71M3motorcontrolR3,停机模式,一旦接到停机命令，变频器可以按照几种预先定义的方法停车:每种停车模式也可以分配给逻辑输入,运行命令,69,施耐德（苏州）变频器有限公司市场部,ATV71M3motorcontrolR3,停机时自动直流注入,接到停车命令后，当转速趋近0时，直流注入实施本功能由ADC激活,注入时间由TDC1设定电流水平由SDC1设定若ADC=CT，经过时间段TDC2后，直流注入保持稳定，其大小由SDC2规定在闭环模式，注入水平由变频器自动设定，时间为TDC1,70,施耐德（苏州）变频器有限公司市场部,ATV71M3motorcontrolR3,逻辑输入激活的直流注入,本功能由DCI=Lix激活,一旦LIx或相关的命令字被激活，直流注入保持有效。电流水平在时间TDI内由参数IDC调整，然后自动减少为IDC2DCI相对于运行命令具有优先权，并保持电机停止.在直流注入前，电机自动去磁,71,施耐德（苏州）变频器有限公司市场部,ATV71M3motorcontrolR3,制动斜坡的自适应,在没有制动电阻的情况下，可以采取两种模式:BRA=YES:斜坡自适应(同A