全數(shù)字交-交變頻矢量控制的應(yīng)用(二)調(diào)試

1、西門(mén)子6SE70矢量控制變頻器的調(diào)試及其在冶金行業(yè)的應(yīng)用特點(diǎn)隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)代控制理論向交流電氣傳動(dòng)領(lǐng)域的滲透，變頻器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于交流電動(dòng)機(jī)的速度控制和對(duì)控制精度、動(dòng)態(tài)特性要求不嚴(yán)的轉(zhuǎn)矩控制，在目前的市場(chǎng)上，各種用于交流傳動(dòng)的通用變頻器形形色色，主導(dǎo)的產(chǎn)品主要有富士的g11/p11系列，安川的cimr-g7系列，西門(mén)子公司的6se70/6se71系列，ab公司的plus ii/impact系列，abb公司的acs600/acs800系列及ge公司的av-300系列，在這些產(chǎn)品中有些是專(zhuān)門(mén)針對(duì)高性能的交流傳動(dòng)開(kāi)發(fā)的，如ab公司的1336 impact變頻器、西門(mén)子公司的6

2、se70/6se71變頻器，abb公司的acs600/acs800變頻器，它們基本上都解決了交流傳動(dòng)中的兩個(gè)難題:(1)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩達(dá)額定轉(zhuǎn)矩1.5倍以上;(2)低速運(yùn)行時(shí)能實(shí)現(xiàn)高精度的轉(zhuǎn)矩控制。但就傳動(dòng)控制的軟件開(kāi)放程度來(lái)講，只有西門(mén)子公司的6se70/6se71矢量控制變頻器最高，它幾乎公開(kāi)了所有的傳動(dòng)控制電路，并將系統(tǒng)中可以由用戶(hù)修改的數(shù)值和對(duì)控制結(jié)構(gòu)的修改都以參數(shù)、連接量的形式提供給用戶(hù)，這給用戶(hù)工程師帶來(lái)了最大的自由度，但同時(shí)也給初學(xué)者的完成調(diào)試工作帶來(lái)了一定的難度。26se70變頻器的調(diào)試調(diào)試前，6se70所有的選件板都已經(jīng)安裝到位，并檢查裝置的以下功率設(shè)置參數(shù)是否與裝置銘牌一致，否則

3、應(yīng)設(shè)p060=8，重新完成功率部分的定義。p070:裝置的訂貨號(hào)，在在裝置的銘牌數(shù)據(jù)中有定義 p071:裝置電壓p072:裝置電流p073:裝置功率如果還需要增加其他選件板，在安裝到位后，需執(zhí)行p060=4完成選件板的參數(shù)配置，選件板是否安裝成功，可以通過(guò)參數(shù)r826.1r826.8進(jìn)行檢查。根據(jù)筆者對(duì)6se70變頻器的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，一般將調(diào)試工作分為兩步:2.1粗調(diào)完成對(duì)變頻器基本控制參數(shù)的現(xiàn)場(chǎng)化，使被傳動(dòng)設(shè)備能夠運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)。(1)恢復(fù)缺省設(shè)置，只對(duì)變頻器的設(shè)定值和命令源進(jìn)行選擇。 p053=6 允許通過(guò)pmu和串行接口op1s變更參數(shù)p060=2 選擇恢復(fù)出廠(chǎng)設(shè)置功能p366=0 0:具有p

4、mu的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置1:具有op1s的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置p970=0 執(zhí)行參數(shù)復(fù)位恢復(fù)出廠(chǎng)設(shè)置完成后p970自動(dòng)變?yōu)椤?”(2)快速參數(shù)化，將變頻器主要的控制參數(shù)現(xiàn)場(chǎng)化，完成后電機(jī)可以運(yùn)轉(zhuǎn)，但由于速度反饋沒(méi)有標(biāo)定，也沒(méi)有用p115完成電機(jī)參數(shù)識(shí)別和控制參數(shù)優(yōu)化，控制效果不好。p60=3 選擇簡(jiǎn)單應(yīng)用參數(shù)設(shè)置p071 進(jìn)線(xiàn)電壓(變頻器設(shè)400v ac / 逆變器設(shè)540v dc，即交流進(jìn)線(xiàn)電壓的1.35倍)p95=10 符合iec標(biāo)準(zhǔn)的異步或同步電機(jī)p100= 0:帶速度反饋的v/f開(kāi)環(huán)控制 (很少使用)1:v/f開(kāi)環(huán)控制2:紡織專(zhuān)用v/f開(kāi)環(huán)控制3:無(wú)測(cè)速機(jī)的速度控制4:有測(cè)速機(jī)的速度控制5:轉(zhuǎn)矩控制p101

5、:電機(jī)額定電壓p102:電機(jī)額定電流p104:電機(jī)額定功率因數(shù)p108:電機(jī)額定轉(zhuǎn)速p109:電機(jī)極對(duì)數(shù)(自動(dòng)計(jì)算完成)p113:電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩(9.55×p/n)p107:電機(jī)額定頻率hzp108:電機(jī)額定速度r/minp114:0，當(dāng)用于冶金行業(yè)沖擊型負(fù)載時(shí)，選擇3，同時(shí)p100應(yīng)設(shè)為3、4、5矢量控制模式p368:0先選擇設(shè)定和命令源為pmu+mop，以便于初步調(diào)試，當(dāng)最終采用通訊或端子方式給設(shè)定值和命令時(shí)，只需修改相關(guān)的連接量即可。p370:1啟動(dòng)簡(jiǎn)單應(yīng)用參數(shù)設(shè)置此時(shí)變頻器自動(dòng)執(zhí)行p115=1，根據(jù)已設(shè)的裝置和電機(jī)參數(shù)組合功能圖連接和參數(shù)設(shè)定，完成后p370自動(dòng)變?yōu)椤?”。p6

6、0:0 結(jié)束簡(jiǎn)單應(yīng)用參數(shù)設(shè)置，回到用戶(hù)指定的顯示參數(shù)方式。(3) 詳細(xì)參數(shù)化，完成速度反饋信號(hào)標(biāo)定、電流和速度限幅設(shè)置及電機(jī)的靜態(tài)辯識(shí)、空載測(cè)試及速度調(diào)節(jié)器優(yōu)化。p60:5 選擇系統(tǒng)參數(shù)化功能p068:輸出濾波器選擇0 沒(méi)有濾波器1 有正弦濾波器2 有dv/dt濾波器p103:電機(jī)定子勵(lì)磁電流，如果不知道，可設(shè)為“0”，用p115=2、3執(zhí)行優(yōu)化時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)計(jì)算。p115:1 自動(dòng)參數(shù)設(shè)置，同時(shí)將p350-p354電流、電壓、頻率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的參考值都自動(dòng)設(shè)為電機(jī)的額定值。p130:11 測(cè)速編碼器選擇，選擇用脈沖編碼器做速度反饋，因?yàn)槟M測(cè)速機(jī)的精度不能滿(mǎn)足矢量控制的需要。p151:脈沖編

7、碼器每轉(zhuǎn)的脈沖數(shù)p330:vvvf控制模式0:線(xiàn)性，用于常規(guī)傳動(dòng)1:拋物線(xiàn)特性，用于風(fēng)機(jī)和水泵的節(jié)能控制p340:pwm調(diào)制頻率p357:采樣時(shí)間，如果發(fā)生“f042”計(jì)算時(shí)間錯(cuò)誤，需要進(jìn)行調(diào)整，原則上采樣時(shí)間設(shè)置應(yīng)大于r829.01的0.5倍p382:電機(jī)冷卻方式0:自冷1:風(fēng)冷p383:電機(jī)熱時(shí)間常數(shù)(大于100s保護(hù)有效)p384.01:電機(jī)過(guò)載保護(hù)報(bào)警設(shè)置，一般設(shè)130%p384.02:電機(jī)過(guò)載保護(hù)跳閘設(shè)置，一般設(shè)150%p452:正向旋轉(zhuǎn)時(shí)的最大速度p453:反向旋轉(zhuǎn)時(shí)的最大速度p60:1 返回參數(shù)顯示方式，系統(tǒng)自動(dòng)檢查參數(shù)設(shè)置的合理性 p462:加速時(shí)間p463:加速時(shí)間單位p46

8、4:減速時(shí)間p465:減速時(shí)間單位p466:off3快速減速時(shí)間，單位:sp128:150% 變頻器允許輸出的最大電流p492:150% 電機(jī)轉(zhuǎn)矩正限幅p498:-150% 電機(jī)轉(zhuǎn)矩負(fù)限幅p571:6 p572:7 使用pmu上的正反向按鈕完成電機(jī)正反向切換。依次執(zhí)行以下優(yōu)化過(guò)程，優(yōu)化運(yùn)行時(shí)按下p鍵選擇后，變頻器需要在20s之內(nèi)合閘。p115:2 靜態(tài)電機(jī)辨識(shí)p115:4 電機(jī)空載測(cè)量(只有p100=3、4、5矢量控制方式時(shí)執(zhí)行)p536:50% 速度環(huán)優(yōu)化快速響應(yīng)指標(biāo)p115:5 速度/頻率調(diào)節(jié)器優(yōu)化(只有p100=3、4、5矢量控制方式時(shí)執(zhí)行)優(yōu)化完成后，對(duì)變頻器的輸出信號(hào)進(jìn)行設(shè)置:通過(guò)p

9、651-p654設(shè)置對(duì)應(yīng)x101端子的4個(gè)控制輸出，如果端子已經(jīng)作為控制輸入，必須設(shè)為“0”。通過(guò)p640.01- p640.02設(shè)置對(duì)應(yīng)x101端子的2個(gè)模擬量輸出。2.2精調(diào)完成對(duì)整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)控制性能和功能的調(diào)試，包括啟停快速性、速度/轉(zhuǎn)矩響應(yīng)、直流制動(dòng)、抱閘控制等。(1)提高啟停快速性，這是在調(diào)試要求快速響應(yīng)的系統(tǒng)時(shí)經(jīng)常遇到的問(wèn)題。對(duì)于vvvf控制，主要調(diào)整以下參數(shù):p318:提升模式0:電流提升1:電壓提升p319:提升電流p325:提升電壓p326:提升截止頻率p322:加速電流(僅用于p100=0、1、2時(shí)的vvvf控制)p334:i×r補(bǔ)償控制增益(用于vvvf)對(duì)于矢

10、量控制，主要調(diào)整以下參數(shù):p602:勵(lì)磁建立時(shí)間，即在脈沖使能與斜坡函數(shù)發(fā)生器使能之間的等待時(shí)間。p603:異步電動(dòng)機(jī)從停止到再啟動(dòng)的去磁等待時(shí)間(對(duì)于同步電動(dòng)機(jī)必須設(shè)為0)，在該時(shí)間內(nèi)再啟動(dòng)被禁止，因此對(duì)于快速系統(tǒng)如軋機(jī)電動(dòng)壓下、軋機(jī)的機(jī)前機(jī)后輥道的啟停要通過(guò)設(shè)置p561，用逆變器使能信號(hào)控制。p604:0 取消平滑加速功能，以便電機(jī)內(nèi)的磁場(chǎng)盡快建立，但因電機(jī)內(nèi)部剩磁的影響，發(fā)出運(yùn)行命令后，電機(jī)開(kāi)始有可能反轉(zhuǎn)。p278:低速時(shí)的靜態(tài)加速轉(zhuǎn)矩(用于p100=3頻率控制)p279:低速時(shí)的動(dòng)態(tài)加速轉(zhuǎn)矩(用于p100=3頻率控制)p280:對(duì)低速時(shí)的加速轉(zhuǎn)矩分量的濾波。p471:大于0 ，使速度調(diào)

11、節(jié)器前饋控制起作用。p291:磁通設(shè)定值(用于p100=3、4、5時(shí)的矢量控制)，適當(dāng)增加可以提高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。(2) 加快速度/轉(zhuǎn)矩響應(yīng)，主要調(diào)整以下參數(shù):p235:速度調(diào)節(jié)器增益kp1p236:速度調(diào)節(jié)器增益kp2p240:速度調(diào)節(jié)器積分時(shí)間p283:電流調(diào)節(jié)器增益p284:電流調(diào)節(jié)器積分時(shí)間p536:速度調(diào)節(jié)器優(yōu)化目標(biāo)值，一般設(shè)50%p223:速度反饋實(shí)際值濾波(3) 直流制動(dòng)設(shè)置(當(dāng)執(zhí)行off3快速停車(chē)時(shí)或通過(guò)p394選擇的開(kāi)關(guān)量信號(hào)起作用)p395:直流制動(dòng)選擇0:不選1:選擇p396:直流制動(dòng)電流p397:直流制動(dòng)時(shí)間p398:直流制動(dòng)開(kāi)始頻率(4) 抱閘控制，主要調(diào)整以下參數(shù):u95

12、3.48=2 啟動(dòng)制動(dòng)功能塊p605 :1 ，抱閘控制方式，制動(dòng)起作用但不需要檢測(cè)返回點(diǎn)p607:1.20 s，抱閘關(guān)閉到取消變頻器使能信號(hào)的延時(shí)時(shí)間p608:b104(運(yùn)行)，抱閘打開(kāi)指令 p609:b105(沒(méi)有運(yùn)行)，抱閘關(guān)閉指令 p610 :k184(轉(zhuǎn)矩電流實(shí)際值)或k242(輸出電流信號(hào))，抱閘打開(kāi)連接量 p611:20%，抱閘打開(kāi)連接量的閥值 p615:kk148(速度實(shí)際值)，抱閘關(guān)閉連接量p616:1.5%，抱閘關(guān)閉連接量的閥值 p617: 0.50s，抱閘關(guān)閉命令延時(shí)p652:275 ，從端子4 輸出控制抱閘開(kāi)閉的信號(hào)p601:275，要求抱閘快速動(dòng)作時(shí)，可直接從x9的端子

13、4、5輸出。p561=278 ，逆變器使能控制p564=277 ，設(shè)定值允許控制p800=0.5 ，實(shí)際速度的0.5%作為裝置脈沖封鎖門(mén)限p801=0.2s，與p800對(duì)應(yīng)脈沖封鎖功能的等待時(shí)間36se70變頻器的應(yīng)用特點(diǎn)從6se70變頻器的傳動(dòng)控制原理可以看出，它的pwm調(diào)制脈沖形成環(huán)節(jié)對(duì)于vvvf控制和矢量控制是一樣的，該環(huán)節(jié)對(duì)于vvvf控制需要調(diào)制深度和頻率兩個(gè)輸入量，當(dāng)采用矢量控制只是增加了一個(gè)關(guān)于轉(zhuǎn)矩電流分量相對(duì)于定子總電流矢量夾角的相移調(diào)整量，這就從原理上保證了加到電機(jī)上的三相電壓的對(duì)稱(chēng)性，在矢量控制時(shí)電機(jī)不會(huì)因矢量運(yùn)算錯(cuò)誤或定向不準(zhǔn)確而導(dǎo)致脈振，這一特點(diǎn)也使得6se70變頻器能夠

14、在成組傳動(dòng)(一臺(tái)變頻器帶多臺(tái)電機(jī))中采用矢量控制，從而使傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能提高，在冶金行業(yè)軋機(jī)機(jī)前機(jī)后輥道、矯直機(jī)輸入輸出輥道的成組傳動(dòng)中這一特點(diǎn)得到了的體現(xiàn)。在四象限運(yùn)行的變頻器中，由于整流回饋單元的逆變繞組通過(guò)自耦變壓器的高壓側(cè)再接入電網(wǎng)，逆變電路獲得了高的交流輸入電壓，提高了換向能力和換向的可靠性，使得變頻器獲得了更高的有源逆變能力，保證了變頻器制動(dòng)運(yùn)行時(shí)的快速性，附圖給出了按這種形式配置的6se70變頻器的電路原理圖。在熱連扎卷取機(jī)的傳動(dòng)中，由于在一個(gè)工作周期中卷取機(jī)大多數(shù)時(shí)間運(yùn)行下制動(dòng)條件下，一般的變頻器靠制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻提供的能耗制動(dòng)能力是不能滿(mǎn)足要求的，而采用整流回饋單元的6se70變頻器獲得了成功的應(yīng)用。在轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)控制中，要求4臺(tái)電機(jī)以1主3從的方式共同完成對(duì)轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)控制，同時(shí)在部分電機(jī)出故障時(shí)，可以通過(guò)通訊改變主從運(yùn)行的配置，維持生產(chǎn)運(yùn)