正弦变频器在收卷中的应用

1、正弦变频器在切带收卷中的应用天水铁路电缆有限责任公司 马立富摘要：本文主要介绍了我公司切带机收卷系统变频改造的情况，详细分析了利用EM303B变频器力矩控制方式的技改方案、调试过程和节能效果，为其它行业中类似应用提供了一定的理论和实践经验。关键字:切带机收卷 正弦变频器 调试一概述我厂切带机收卷辊电机原是四台4KW三相异步电动机，电机起动控制采用固态继电器控制电动机直接启动方式。直接启动的缺点：起动电流大造成张力冲击，瞬间大扭矩输出不但对机械传动冲击大、而且对电机寿命有损坏，而且根据铝带收卷负载的变化电机输出不能自动调节，造成电能源浪费。为了提高设备正常使用率及降低能耗，公司决定对该设备收卷系

2、统进行变频改造。通过对国内变频器市场的了解，最终选用深圳市正弦电气股份有限公司的正弦变频器EM303B产品。该变频器相对其它产品性价比高、产品质量性能稳定，最主要可采用无速度传感器开环矢量控制技术，不仅使异步电动机的调速性能可以达到与直流电动机特性相媲美的效果，而且能使普通异步电动机输出力矩达到力矩电机的控制性能，适合切带机现场使用条件。二改造方案（1）原有收卷电机参数：电机型号：Y132M -4，额定功率：4KW,额定电流：8.8A图2-1改造前电气原理图（2） 现有方案采用触摸屏+ PLC+变频器控制方式:图2-2改造后控制结构框图威纶通触摸屏型号：TK6100iPLC型号：西门子S7-2

3、00CN CPU224xpcn变频器型号：EM303B-5R5G-3B开环矢量控制变频器电机型号：YVP1121-4说明：根据原有电机技术参数以及这么多年现场使用情况一直良好，这次改造选择电机容量变频器容量初步仍然考虑4KW;在人机界面里设置张力参数，经PLC运算输出作为收卷变频器的给定值。因涉及软件编程，这个部分不作重点介绍。下面着重介绍变频器调试过程。三正弦303B矢量型变频器安装、参数设置及调试1.变频器初始安装平面图：图3-1控制柜变频器初始安装平面图2.变频器外围设备安装及注意事项（1）变频器前端加交流输入电抗器，降低有变频器产生的谐波分量,抑制尖峰电流,电压而且还能改善系统的功率因

4、数。出入电抗器即能阻止来自电网的干扰，又能减少整流器产生的谐波电流对电网的污染。（2）变频器输出侧加噪声滤波器。电磁感应使信号线上载有噪声,而导致控制设备吴动作;变频器本身及电缆发射的高频电磁波,会对附近的无线电设备产生干扰,因此在变频器的输出侧连接噪声滤波器,可降低感应干扰和无线电干扰。（3）导线穿金属管。为了抑制输出侧感应干扰，采用将变频器到电机的连线全部导入接地金属管，输出连线全部用屏蔽线。（4）控制回路接线注意事项：将控制回路连接线与其他导线分开走；为避免干扰引起的误动作，控制回路连线采用绞合的屏蔽线；切勿将屏蔽网接触到其他信号线及设备外壳；3.变频器控制回路的基本接线图3-2变频器控

5、制回路基本接线图4.变频器通电前检测：（1）输入电源电压与变频器匹配正确,变频器可靠接地；（2）输入电源线正确接变频器的R.S.T电源输入端子； （3）变频器的输出端子U.V.W与电机的输入端子正确连接；（4）控制回路端子与控制设备连接正常，端子处于断开状态；（5）负载电机空载；通电前检查一切正常，给变频器上电，电源指示灯亮，操作面板显示正常，无故障报警信息说明上电变频器一切正常。5.变频器主要参数设置，其它参数选择系统默认。（1）F0-02 3 （驱动方式设置为无PG矢量控制即无转速反馈矢量控制方式(将交流异步电动机转变为交流力矩电机)）控制方式说明：正弦303B矢量型变频器可以实现无转速反

6、馈矢量控制。不仅对速度实时估算，而且进行反馈控制，速度电流全程均实时闭环控制，不仅能够实现速度控制，还能够实现力矩控制，在这选用力矩控制。（2） F0-031 （参数输入方式为力矩输入）给定方式说明：变频器的给定方式指变频器驱动电机时，以电机的力矩电流为被控目标，所以选力矩给定方式。（3）F0-080（电机运转方向为只允许正转）F0-041（启动停车控制方式为端子控制）F0-1750（上限频率设置为50HZ）F2-001（多功能输入X1设为运行）F5-112（通用力矩给定为VS）说明：模拟量输入端子VS输入的电压作为力矩电流给定值 F5-140 说明：力矩控制上限频率限定为上限频率50HZ（用

7、来限制力控制时的极限转速）变频器工作在无PG矢量控制1模式下，变频器的最高输出频率受力矩控制上限频率（F5-14）的限制。FA-06=0（通用力矩选择设为通用力矩输入，有F5-11的设定决定）6.变频器参数自辨识（1）设置电机基本参数：F1-00=0 （电机型号交流异步电动机）F1-01=4 （电机额定功率4KW）F1-02=380 （电机额定电压380V）F1-03=8.8 （电机额定电流8.8A）F1-04=50 （电机额定频率50HZ）F1-05=1440 （电机额定转速1440转）F1-06=1 （电机连接方法三角形连接）（2）电机基本参数设置完成后对电机进行自辨识：将F0-040（启

8、动停止方式设为键盘控制）；F1-151（参数自辨识设为电机静止自辨识，自辨识是电机获得最佳的运行特性）时，变频器即开始对电机进行静止自辨识。电机自辨识完成，界面退回到初始上电状态。7.收卷空载单动调试： （1）每一个收卷单独空载运行检查，电机空载用控制端子启动变频器运行，检查确认驱动系统的运行状态正常；（2）电机运行平稳，旋转正常，方向正确，加减速过程正常，无异常震动与噪音；（3）变频器操作面板显示数据正常，输入输出正常；（4）触摸屏输入张力给定，变频器面板显示跟着触摸屏给定变化而变化；8.收卷空载联动调试单个收卷调试完成后，开始四个收卷联动空车调试。选择联动状态，输入张力给定，同时启动四台收

9、卷发现总会有一台而且是不固定的收卷变频器无输出，经检查发现变频器启动正常，给定正常，但就是没有输出。原因分析：尽管安装时做了充分的抗干扰工作，但由于受现场安装条件限制，四台变频器安装在在同一控制柜内距离较近，同时运行时存在非常严重的自身及相互干扰的问题。解决方法：1、将模拟量给定线换为屏蔽线并在上面加抗干扰磁环，变频器输出到电机的连线也换为屏蔽线，屏蔽线一端牢靠接地变频器也牢靠接地。2、将两台变频器安装到另外一台操作柜内，因柜体（金属外壳）的屏蔽作用，将干扰消除。技术措施完成后，再次运行系统，四台收卷同时正常启动，再没出现以上现象。9.收卷带负载联动调试空车运行正常后，上铝带带负载调试。实际运

10、行中，曾出现以下两个问题：（1）当四道收卷给定张力设定一致时，发现第一道辊收卷张力合适，后面三个收卷辊张力一道比一道松，这样就造成铝带收不紧，卷径大到一定直径时铝带自动倒落。原因分析：因第一道辊位置靠前，当它的张力最大时，铝带处于崩紧状态，切带的负载主要落在第一道辊上，其它辊的收卷不需要大负载，满足被动收卷就可以了。经过反复试验，最终给定参数设置后道比前道大2%，这样的经验值能保证每道辊上的铝卷收卷张力保持相同的运行参数，同步运行，为后道工序生产提供了有力保障。（2）带负载运行过程中，四台变频器不固定时的会出现过流报警停车（HOC瞬时过流），主机因不能及时停车会造成铝带卷收到切刀中，不仅会造成

11、铝带的浪费，严重时造成切刀的损坏。原因分析：在运行过程中，通过对电机参数和变频器参数输出电流有效值（C0-13）的监控，发现变频器功率选型偏小一档，输出电流为10A，当电网或负载稍微有些波动时，变频器的过流冗余量略显偏小。将变频器更换为同型号5.5KW的(矢量控制方式时，电机容量与变频器容量不宜过大，否则可能造成控制性能下降或系统无法正常工作)。更换为5.5KW变频器后，将张力设定到100%（对应给定电压10V值），变频器输出电流为10A左右，而变频器额定电流为13A，过流倍数为1.5倍，这样保证负载即使满载时电流值也在变频器的额定范围里，变频器运行可靠。四变频改造后的切带机收卷，有以下优点：图4-1改造后正在运行中得收卷（1）收卷张力调整简单，张力与同步控制均在变频器