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控制系統(tǒng)

西門(mén)子變頻器參數(shù)設(shè)置的探討

星之球激光 來(lái)源:佳工機(jī)電網(wǎng)2012-08-14 我要評(píng)論(0 )   

1引言 近十多年來(lái),隨著大規(guī)模集成電路、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)以及現(xiàn)代控制理論的發(fā)展,特別是矢量控制技術(shù)的應(yīng)用,使得交流變頻調(diào)速技術(shù)逐步具備了寬調(diào)速范圍、高穩(wěn)速精度、...

 

1引言

 

近十多年來(lái),隨著大規(guī)模集成電路、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)以及現(xiàn)代控制理論的發(fā)展,特別是矢量控制技術(shù)的應(yīng)用,使得交流變頻調(diào)速技術(shù)逐步具備了寬調(diào)速范圍、高穩(wěn)速精度、快動(dòng)態(tài)響應(yīng),以及在四象限作可逆運(yùn)行等良好的技術(shù)性能,調(diào)速特性可與直流電氣傳動(dòng)相媲美。在交流調(diào)速技術(shù)中,由于變頻調(diào)速的調(diào)速性能與可靠性等性能在不斷完善,價(jià)格也在不斷降低,特別是它的節(jié)電效果明顯,實(shí)現(xiàn)交流電機(jī)調(diào)速極為方便,因此,在一切需要速度控制的場(chǎng)合,變頻器以其操作方便、體積小、控制性能高而獲得廣泛的應(yīng)用。變頻器在使用中出現(xiàn)的一些問(wèn)題,很多情況下都是因?yàn)樽冾l器參數(shù)設(shè)置不當(dāng)引起的。西門(mén)子micromaster440變頻器可設(shè)置的參數(shù)有幾千個(gè),只有系統(tǒng)地、合適地、準(zhǔn)確地設(shè)置參數(shù)才能充分利用變頻器性能。

 

2控制方式選擇

 

變頻器控制方式的選擇由負(fù)荷的力矩特性所決定,電動(dòng)機(jī)的機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性根據(jù)下列關(guān)系式?jīng)Q定:

 

p= t n/ 9550

 

式中:p——電動(dòng)機(jī)功率(kw)

 

t——轉(zhuǎn)矩(n. m)

 

n——轉(zhuǎn)速(r/ min)

 

轉(zhuǎn)矩t與轉(zhuǎn)速n的關(guān)系根據(jù)負(fù)載種類(lèi)大體可分為3種[2]。

 

(1)即使速度變化轉(zhuǎn)矩也不大變化的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載,此類(lèi)負(fù)載如傳送帶、起重機(jī)、擠壓機(jī)、壓縮機(jī)等。

 

(2)隨著轉(zhuǎn)速的降低,轉(zhuǎn)矩按轉(zhuǎn)速的平方減小的負(fù)載。此類(lèi)負(fù)載如風(fēng)機(jī)、各種液體泵等。

 

(3)轉(zhuǎn)速越高,轉(zhuǎn)矩越小的恒功率負(fù)載。此類(lèi)負(fù)載如軋機(jī)、機(jī)床主軸、卷取機(jī)等。

 

變頻器提供的控制方式有v/f控制、矢量控制、力矩控制。v/f控制中有線性v/f控制、拋物線特性v/f控制。將變頻器參數(shù)p1300設(shè)為0,變頻器工作于線性v/f控制方式,將使調(diào)速時(shí)的磁通與勵(lì)磁電流基本不變。適用于工作轉(zhuǎn)速不在低頻段的一般恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速對(duì)象。

 

將p1300設(shè)為2,變頻器工作于拋物線特性v/f控制方式,這種方式適用于風(fēng)機(jī)、水泵類(lèi)負(fù)載。這類(lèi)負(fù)載的軸功率n近似地與轉(zhuǎn)速n的3次方成正比。其轉(zhuǎn)矩m近似地與轉(zhuǎn)速n的平方成正比。對(duì)于這種負(fù)載,如果變頻器的v/f特性是線性關(guān)系,則低速時(shí)電機(jī)的許用轉(zhuǎn)矩遠(yuǎn)大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩,從而造成功率因數(shù)和效率的嚴(yán)重下降。為了適應(yīng)這種負(fù)載的需要,使電壓隨著輸出頻率的減小以平方關(guān)系減小,從而減小電機(jī)的磁通和勵(lì)磁電流,使功率因數(shù)保持在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。

 

可以進(jìn)一步通過(guò)設(shè)置參數(shù)使v/f控制曲線適合負(fù)載特性。將p1312在0至250之間設(shè)置合適的值,具有起動(dòng)提升功能。將低頻時(shí)的輸出電壓相對(duì)于線性的v/f曲線作適當(dāng)?shù)奶岣咭匝a(bǔ)償在低頻時(shí)定子電阻引起的壓降導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)矩減小的問(wèn)題。適用于大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的調(diào)速對(duì)象。

 

變頻器v/f控制方式驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí),在某些頻率段,電機(jī)的電流、轉(zhuǎn)速會(huì)發(fā)生振蕩,嚴(yán)重時(shí)系統(tǒng)無(wú)法運(yùn)行,甚至在加速過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)電流保護(hù),使得電機(jī)不能正常啟動(dòng),在電機(jī)輕載或轉(zhuǎn)矩慣量較小時(shí)更為嚴(yán)重。可以根據(jù)系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩的頻率點(diǎn),在v/f曲線上設(shè)置跳轉(zhuǎn)點(diǎn)及跳轉(zhuǎn)頻帶寬度,當(dāng)電機(jī)加速時(shí)可以自動(dòng)跳過(guò)這些頻率段,保證系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行。從p1091至p1094可以設(shè)定4個(gè)不同的跳轉(zhuǎn)點(diǎn),設(shè)置p1101確定跳轉(zhuǎn)頻帶寬度。

 

有些負(fù)載在特定的頻率下需要電機(jī)提供特定的轉(zhuǎn)矩,用可編程的v/f控制對(duì)應(yīng)設(shè)置變頻器參數(shù)即可得到所需控制曲線。設(shè)置p1320、p1322、p1324確定可編程的v/f特性頻率座標(biāo),對(duì)應(yīng)的p1321、p1323、p1325為可編程的v/f 特性電壓座標(biāo)。

 

參數(shù)p1300設(shè)置為20,變頻器工作于矢量控制。這種控制相對(duì)完善,調(diào)速范圍寬,低速范圍起動(dòng)力矩高,精度高達(dá)0.01%,響應(yīng)很快,高精度調(diào)速都采用svpwm矢量控制方式。

 

參數(shù)p1300設(shè)置為22,變頻器工作于矢量轉(zhuǎn)矩控制。這種控制方式是目前國(guó)際上最先進(jìn)的控制方式,其他方式是模擬直流電動(dòng)機(jī)的參數(shù),進(jìn)行保角變換而進(jìn)行調(diào)節(jié)控制的,矢量轉(zhuǎn)矩控制是直接取交流電動(dòng)機(jī)參數(shù)進(jìn)行控制,控制簡(jiǎn)單,精確度高。

 

3快速調(diào)試

 

在使用變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)前,必須進(jìn)行快速調(diào)試。參數(shù)p0010設(shè)為1、p3900設(shè)為1,變頻器進(jìn)行快速調(diào)試,快速調(diào)試完成后,進(jìn)行了必要的電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)的計(jì)算,并將其它所有的參數(shù)恢復(fù)到它們的缺省設(shè)置值。在矢量或轉(zhuǎn)矩控制方式下,為了正確地實(shí)現(xiàn)控制,非常重要的一點(diǎn)是,必須正確地向變頻器輸入電動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù),而且,電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)的自動(dòng)檢測(cè)參數(shù)p1910必須在電動(dòng)機(jī)處于常溫時(shí)進(jìn)行。當(dāng)使能這一功能(p1910 =1)時(shí),會(huì)產(chǎn)生一個(gè)報(bào)警信號(hào)a0541,給予警告,在接著發(fā)出on 命令時(shí),立即開(kāi)始電動(dòng)機(jī)參數(shù)的自動(dòng)檢測(cè)。

 

4加減速時(shí)間調(diào)整

 

加速時(shí)間就是輸出頻率從0上升到最大頻率所需時(shí)間,減速時(shí)間是指從最大頻率下降到0所需時(shí)間。加速時(shí)間和減速時(shí)間選擇的合理與否對(duì)電機(jī)的起動(dòng)、停止運(yùn)行及調(diào)速系統(tǒng)的響應(yīng)速度都有重大的影響。加速時(shí)間設(shè)置的約束是將電流限制在過(guò)電流范圍內(nèi),不應(yīng)使過(guò)電流保護(hù)裝置動(dòng)作。電機(jī)在減速運(yùn)轉(zhuǎn)期間,變頻器將處于再生發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)。傳動(dòng)系統(tǒng)中所儲(chǔ)存的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能并通過(guò)逆變器將電能回饋到直流側(cè)?;仞伒碾娔軐?dǎo)致中間回路的儲(chǔ)能電容器兩端電壓上升。因此,減速時(shí)間設(shè)置的約束是防止直流回路電壓過(guò)高。加減速時(shí)間計(jì)算公式為:

 

加速時(shí)間:ta=(jm+jl)n/9.56(tma-tl)

 

減速時(shí)間:tb=(jm+jl)n/9.56(tmb-tl)

 

式中: jm 一 電機(jī)的慣量

 

jl — 負(fù)載慣量

 

n — 額定轉(zhuǎn)速

 

tma— 電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩

 

tmb — 電機(jī)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩

 

tl — 負(fù)載轉(zhuǎn)矩

 

加減速時(shí)間可根據(jù)公式算出來(lái),也可用簡(jiǎn)易試驗(yàn)方法[3]進(jìn)行設(shè)置。首先,使拖動(dòng)系統(tǒng)以額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行(工頻運(yùn)行),然后切斷電源,使拖動(dòng)系統(tǒng)處于自由制動(dòng)狀態(tài),用秒表計(jì)算其轉(zhuǎn)速?gòu)念~定轉(zhuǎn)速下降到停止所需要的時(shí)間。加減速時(shí)間可首先按自由制動(dòng)時(shí)間的1/2~1/3進(jìn)行預(yù)置。通過(guò)起、停電動(dòng)機(jī)觀察有無(wú)過(guò)電流、過(guò)電壓報(bào)警,調(diào)整加減速時(shí)間設(shè)定值,以運(yùn)轉(zhuǎn)中不發(fā)生報(bào)警為原則,重復(fù)操作幾次,便可確定出最佳加減速時(shí)間。

 

5轉(zhuǎn)動(dòng)慣量設(shè)置

 

電機(jī)與負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的設(shè)置往往被忽視,認(rèn)為加減速時(shí)間的正確設(shè)置可保證系統(tǒng)正常工作[4]。其實(shí),轉(zhuǎn)動(dòng)慣量設(shè)置不當(dāng)會(huì)使得系統(tǒng)振蕩,調(diào)速精度也會(huì)受到影響。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量公式:

 #p#分頁(yè)標(biāo)題#e#

j=t/dω/dt

 

電機(jī)與負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的獲得方法一樣,讓變頻器工作頻率在合適的值,5~10hz。分別讓電機(jī)空載和帶載運(yùn)行,讀出參數(shù)r0333額定轉(zhuǎn)矩和r0345電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)時(shí)間,再將變頻器工作頻率換算成對(duì)應(yīng)的角速度,代入公式,計(jì)算得出電機(jī)與負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。設(shè)置參數(shù)p0341(電動(dòng)機(jī)的慣量)與參數(shù)p0342(驅(qū)動(dòng)裝置總慣量/ 電動(dòng)機(jī)慣量的比值),這樣變頻器就能更好的調(diào)速。

 

6結(jié)束語(yǔ)

 

變頻器的品牌愈來(lái)愈多,功能也不斷完善和加強(qiáng)。如何正確地設(shè)置參數(shù),對(duì)于變頻器正確使用和發(fā)揮最佳性能是十分重要的

 

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