變頻器產生的傳導干擾

1、電動機知識變頻器產生的傳導干擾在工程機械控制系統(tǒng)中,對電動機當前轉速的測量監(jiān)控是必須存在的?，F(xiàn)在對轉速的測定使用脈沖編碼器的方式。如果變頻器運行時,脈沖編碼器就發(fā)生錯誤動作,發(fā)生停止位置的偏羞,當電動機的動力線和編碼器信號線一起被包捆狀況時,這種干擾變得容易發(fā)生。如果把動力線和編碼器的信號線分離,就能降低感應干擾、輻射干擾的影響。再有,在變頻器的輸入輸出端設置抗干擾濾波器,這樣的對策也有效果。電動機的空載電流Fujifilm變頻器過流跳閘及原因分析四象限矢量變頻器的應用技術綜述電動機的保護電器及導線選用變頻器容量的選擇變頻器電動機不轉的原因分析變頻器使用過程中的參數(shù)調試一種適用于變頻器的電機熱

2、保護算法的研正確使用變頻器的注意事項變頻器的其他功能有哪些?現(xiàn)代變頻器的速度控制功能和振動影響變頻器在高爐卷揚系統(tǒng)中的應用選擇問題晶閘管電流型變頻器電路形式PLC管理變頻器處理機械故障選擇電動機主要考慮哪些因素變頻器的應用及運行過程中的問題處理(西門子變頻器440指令源及頻率設定通用變頻器的基本結構功能變頻器的現(xiàn)場調試FR-A240E變頻器在方坯連鑄機高效改造中各種變頻器的負載匹配介紹ATV71變頻器設置步驟(二門子MicroMaster430變頻器YCCH電動機節(jié)能柜的研制變頻器維修選擇電動機的依據(jù)變頻器工頻電源自動切換到變頻器運行及三相異步電動機(二電動機的保護方式直線電機的應用匿名隨著起

3、重機的不斷發(fā)展,傳統(tǒng)控制技術難以滿足起重機越來越高的調速和控制要求。在電子技術飛速發(fā)展的今天,起重機與電子技術的結合越來越緊密,如采用PLC取代繼電器進行邏輯控制,交流變頻調速裝置取代傳統(tǒng)的電動機轉子串電阻的調速方式等。在選型對比基礎上,本項目電動機調速裝置采用了先進的變頻調速方案,變頻器最終選型為ABB變頻器ACS800,電動機選用專用鼠籠變頻電動機。在眾多交流變頻調速裝置中,ABB變頻器以其性能的穩(wěn)定性,選件擴展功能的豐富性,編程環(huán)境的靈活性,力矩特性的優(yōu)良性和在不同場合使用的適應性,使其在變頻器高端市場中占有相當重要的地位。ACC800變頻器是ACS800系列中具有提升機應用程序的重要一

4、員,它在全功率范圍內統(tǒng)一使用了相同的控制技術,例如起動向導,自定義編程,DTC控制等,非常適合作為起重機主起升變頻器使用。本文結合南京梅山冶金發(fā)展有限公司設備分公司所負責維修管理的寶鋼集團梅鋼冷軋廠27臺橋式起重機變頻調速控制系統(tǒng),詳細介紹ACC800變頻器在起重機主起升中的應用。1DTC控制技術DTC(直接轉矩控制,DirectTorqueControl技術是ACS800變頻器的核心技術,是交流傳動系統(tǒng)的高性能控制方法之一,它具有控制算法簡單,易于數(shù)字化實現(xiàn)和魯棒性強的特點。其實質是利用空間矢量坐標的概念,在定子坐標系下建立異步電動機空間矢量數(shù)學模型,通過測量三相定子電壓和電流(或中間直流電

5、壓直接計算電動機轉矩和磁鏈的實際值,并與給定轉矩和磁鏈進行比較,開關邏輯單元根據(jù)磁鏈比較器和轉矩比較器的輸出選擇合適的逆變器電壓矢量(開關狀態(tài)。定子給定磁鏈和對應的電磁轉矩的實際值,可以用定子電壓和電流測量值直接計算得到。在計算中,只需要一個電動機參數(shù)定子電阻,這一點和幾乎需要全部電動機參數(shù)的直接轉子磁鏈定向控制(矢量控制形成了鮮明對比,極大地減輕了微處理器的計算負擔,提高了運算速度。直接轉矩控制結構較為簡單,可以實現(xiàn)快速的轉矩響應(不大于5ms。2防止溜鉤控制作為起重用變頻系統(tǒng),其控制重點之一是在電動機處于回饋制動狀態(tài)下系統(tǒng)的可靠性("回饋"是指電動機處于發(fā)電狀態(tài)時通過逆

6、變橋向變頻器中間直流回路注入電能,尤其需要引起注意的是主起升機構的防止溜鉤控制。溜鉤是指在電磁制動器抱住之前和松開之后的瞬間,極易發(fā)生重物由停止狀態(tài)出現(xiàn)下滑的現(xiàn)象。電磁制動器從通電到斷電(或從斷電到通電需要的時間大約為016s(視起重機型號和起重量大小而定,變頻器如過早停止輸出,將容易出現(xiàn)溜鉤,因此變頻器必須避免在電磁制動器抱閘的情況下輸出較高頻率,以免發(fā)生"過流"而跳閘的誤動作。防止溜鉤現(xiàn)象的方法是利用變頻器零速全轉矩功能和直流制動勵磁功能。零速全轉矩功能,即變頻器可以在速度為零的狀態(tài)下,保持電動機有足夠大的轉矩,從而保證起重設備在速度為零時,電動機能夠使重物在空中停止,

7、直到電磁制動器將軸抱住為止,以防止溜鉤的發(fā)生。直流制動勵磁功能,即變頻器在起動之前自動進行直流強勵磁,使電動機有足夠大的起動轉矩,維持重物在空中的停止狀態(tài),以保證電磁制動器在釋放過程中不會發(fā)生溜鉤。3系統(tǒng)硬件配置梅鋼冷軋橋式起重機上應用的ACS800變頻器調速系統(tǒng)由電控柜,大小車變頻控制柜,起升變頻控制柜,聯(lián)動控制臺等組成。主起升采用1臺ACC800變頻器驅動1臺起升專用電動機,并在電動機軸尾安裝1臺速度編碼器,做速度反饋用。該速度編碼器用來提高低速狀態(tài)下電動機模型的速度和轉矩計算精度,保證轉矩驗證,開閉閘等功能。主起升采用斬波器加制動電阻實現(xiàn)制動功能,斬波器與制動電阻串聯(lián)后接入變頻器整橋與逆

8、變橋之間的直流回路中,并由變頻器根據(jù)中間直流回路電壓高低控制斬波器接通與否(即控制制動電阻的投切。變頻器配有RPBA201接口卡件,提供標準的Profibus2DP 現(xiàn)場總線接口,用于與PLC通信控制,并接收PLC發(fā)來的開,停車命令和速度設定值等控制參數(shù)。4起升變頻器功能參數(shù)設置ABB變頻器在出廠時,所有功能碼都已設置。但是,起重機變頻調速系統(tǒng)的要求與工廠設定值不盡相同,所以,ACC800中一些重要的功能參數(shù)需要重新設定。(1起動數(shù)據(jù)(參數(shù)組99參數(shù)99102(用于提升類傳動,但不包括主/從總線通信功能:CRANE;參數(shù)99104(電動機控制模式:DTC(直接轉矩控制;參數(shù)9910599109

9、(電動機常規(guī)銘牌參數(shù):按照電動機的銘牌參數(shù)輸入。(2數(shù)字輸入(參數(shù)組10參數(shù)1010110113(數(shù)字輸入接口預置參數(shù):按照變頻器外圍接口定義進行設置,限于篇幅,不再贅述。(3限幅(參數(shù)組20參數(shù)20101(運行范圍的最小速度:-1000 r/min(根據(jù)實際電動機參數(shù)進行設定;參數(shù)20102(運行范圍的最大速度: 1000r/min(根據(jù)實際電動機參數(shù)進行設定;參數(shù)20103(最大輸出電流:120%;參數(shù)20104(最大正輸出轉矩:150%;參數(shù)20104(最大負輸出轉矩:-150%;參數(shù)20106(直流過壓控制器參數(shù):OFF(本例中ACC800變頻器使用了動力制動方式,此參數(shù)設為OFF后,

10、制動斬波器才能投入運行。(4脈沖編碼器(參數(shù)組50參數(shù)50101(脈沖編碼器每轉脈沖數(shù):1024;參數(shù)50103 (編碼器故障:FAULT(如果監(jiān)測到編碼器故障或編碼器通信失敗時,ACC800變頻器顯示故障并停機。(5提升機(參數(shù)組64參數(shù)64101(獨立運行選擇:FALSE;64103(高速值1: 98%;64106(給定曲線形狀:0(直線;參數(shù)64110(控制類型選擇:FBJOYSTICK.(6邏輯處理器(參數(shù)組65參數(shù)65101(電動機停止后是否保持電動機磁場選擇: TRUE(在電動機停止后保持電動機磁場為"ON"參數(shù)65102 (ON脈沖延時時間:5s.(7轉矩驗證

11、(參數(shù)組66參數(shù)66101(轉矩驗證選擇:TRUE(轉矩驗證有效,要求有脈沖編碼器。(8機械制動控制(參數(shù)組67參數(shù)67106(相對零速值:3%;參數(shù)67109(起動轉矩選擇器:AUTOTQMEM(自動轉矩記憶。(9給定處理器(參數(shù)組69參數(shù)69101(對應100%給定設置電動機速度:980r/min (根據(jù)實際電動機參數(shù)進行設定;參數(shù)69102(正向加速時間: 3s;參數(shù)69103(反向加速時間:3s;參數(shù)69104(正向減速時間:3s;參數(shù)69105(反向減速時間:3s.(10可選模塊(參數(shù)組98參數(shù)98101(脈沖編碼器模塊選擇:RTAC2 SLOT2(脈沖編碼器模塊類型為RTAC,連接

12、接口為傳動控制單元的選件插槽2;參數(shù)98102(通信模塊選擇:FIELDBUS(激活外部串行通信并選擇外部串行通信接口。5試運行變頻調速系統(tǒng)的功能參數(shù)設定完后,就可進行系統(tǒng)試運行。應先在變頻器操作盤上進行速度給定,手動起動變頻器,讓起升電動機空載運轉一段時間,并且這種試運行可以在5,10, 15,20,25,35,50Hz等幾個頻率點進行,注意觀察電動機的運轉方向是否正確,轉速是否平穩(wěn),顯示數(shù)據(jù)是否正確,溫升是否正常,加減速是否平滑等。單臺變頻器試運行正確后,再接入脈沖編碼器模塊進行速度閉環(huán)調試,試運行起升機構變頻調速系統(tǒng)。起升變頻器手動運行無誤后,就可接入PLC控制系統(tǒng),進行整機聯(lián)調。整機聯(lián)

13、調中,關鍵要注意觀察變頻器起動與停止時,主起升機械制動器的開閉反應是否快速,鉤頭是否存在溜鉤現(xiàn)象等。其次還要注意觀察鉤頭在下降過程中,制動單元和制動電阻投運后,其溫升是否正常。在重物下放過程中,重物的勢能會釋放出來,此時電動機將工作在反向發(fā)電狀態(tài)。在鉤頭下降過程中,電動機通過逆變橋向變頻器中間直流回路充電,當直流回路的電壓高于變頻器系統(tǒng)設定值時,變頻器控制斬波器接通,進而使制動電阻投入工作,以消耗變頻器中間直流回路多余的電能,確保變頻器中間直流回路電壓穩(wěn)定在一個特定電壓范圍內。隨著起重機的不斷發(fā)展,傳統(tǒng)控制技術難以滿足起重機越來越高的調速和控制要求。在電子技術飛速發(fā)展的今天,起重機與電子技術的

14、結合越來越緊密,如采用PLC取代繼電器進行邏輯控制,交流變頻調速裝置取代傳統(tǒng)的電動機轉子串電阻的調速方式等。在選型對比基礎上,本項目電動機調速裝置采用了先進的變頻調速方案,變頻器最終選型為ABB變頻器ACS800,電動機選用專用鼠籠變頻電動機。在眾多交流變頻調速裝置中,ABB變頻器以其性能的穩(wěn)定性,選件擴展功能的豐富性,編程環(huán)境的靈活性,力矩特性的優(yōu)良性和在不同場合使用的適應性,使其在變頻器高端市場中占有相當重要的地位。ACC800變頻器是ACS800系列中具有提升機應用程序的重要一員,它在全功率范圍內統(tǒng)一使用了相同的控制技術,例如起動向導,自定義編程,DTC控制等,非常適合作為起重機主起升變

15、頻器使用。本文結合南京梅山冶金發(fā)展有限公司設備分公司所負責維修管理的寶鋼集團梅鋼冷軋廠27臺橋式起重機變頻調速控制系統(tǒng),詳細介紹ACC800變頻器在起重機主起升中的應用。1DTC控制技術DTC(直接轉矩控制,DirectTorqueControl技術是ACS800變頻器的核心技術,是交流傳動系統(tǒng)的高性能控制方法之一,它具有控制算法簡單,易于數(shù)字化實現(xiàn)和魯棒性強的特點。其實質是利用空間矢量坐標的概念,在定子坐標系下建立異步電動機空間矢量數(shù)學模型,通過測量三相定子電壓和電流(或中間直流電壓直接計算電動機轉矩和磁鏈的實際值,并與給定轉矩和磁鏈進行比較,開關邏輯單元根據(jù)磁鏈比較器和轉矩比較器的輸出選擇

16、合適的逆變器電壓矢量(開關狀態(tài)。定子給定磁鏈和對應的電磁轉矩的實際值,可以用定子電壓和電流測量值直接計算得到。在計算中,只需要一個電動機參數(shù)定子電阻,這一點和幾乎需要全部電動機參數(shù)的直接轉子磁鏈定向控制(矢量控制形成了鮮明對比,極大地減輕了微處理器的計算負擔,提高了運算速度。直接轉矩控制結構較為簡單,可以實現(xiàn)快速的轉矩響應(不大于5ms。2防止溜鉤控制作為起重用變頻系統(tǒng),其控制重點之一是在電動機處于回饋制動狀態(tài)下系統(tǒng)的可靠性("回饋"是指電動機處于發(fā)電狀態(tài)時通過逆變橋向變頻器中間直流回路注入電能,尤其需要引起注意的是主起升機構的防止溜鉤控制。溜鉤是指在電磁制動器抱住之前和松

17、開之后的瞬間,極易發(fā)生重物由停止狀態(tài)出現(xiàn)下滑的現(xiàn)象。電磁制動器從通電到斷電(或從斷電到通電需要的時間大約為016s(視起重機型號和起重量大小而定,變頻器如過早停止輸出,將容易出現(xiàn)溜鉤,因此變頻器必須避免在電磁制動器抱閘的情況下輸出較高頻率,以免發(fā)生"過流"而跳閘的誤動作。防止溜鉤現(xiàn)象的方法是利用變頻器零速全轉矩功能和直流制動勵磁功能。零速全轉矩功能,即變頻器可以在速度為零的狀態(tài)下,保持電動機有足夠大的轉矩,從而保證起重設備在速度為零時,電動機能夠使重物在空中停止,直到電磁制動器將軸抱住為止,以防止溜鉤的發(fā)生。直流制動勵磁功能,即變頻器在起動之前自動進行直流強勵磁,使電動機有

18、足夠大的起動轉矩,維持重物在空中的停止狀態(tài),以保證電磁制動器在釋放過程中不會發(fā)生溜鉤。3系統(tǒng)硬件配置梅鋼冷軋橋式起重機上應用的ACS800變頻器調速系統(tǒng)由電控柜,大小車變頻控制柜,起升變頻控制柜,聯(lián)動控制臺等組成。主起升采用1臺ACC800變頻器驅動1臺起升專用電動機,并在電動機軸尾安裝1臺速度編碼器,做速度反饋用。該速度編碼器用來提高低速狀態(tài)下電動機模型的速度和轉矩計算精度,保證轉矩驗證,開閉閘等功能。主起升采用斬波器加制動電阻實現(xiàn)制動功能,斬波器與制動電阻串聯(lián)后接入變頻器整橋與逆變橋之間的直流回路中,并由變頻器根據(jù)中間直流回路電壓高低控制斬波器接通與否(即控制制動電阻的投切。變頻器配有RP

19、BA201接口卡件,提供標準的Profibus2DP 現(xiàn)場總線接口,用于與PLC通信控制,并接收PLC發(fā)來的開,停車命令和速度設定值等控制參數(shù)。4起升變頻器功能參數(shù)設置ABB變頻器在出廠時,所有功能碼都已設置。但是,起重機變頻調速系統(tǒng)的要求與工廠設定值不盡相同,所以,ACC800中一些重要的功能參數(shù)需要重新設定。(1起動數(shù)據(jù)(參數(shù)組99參數(shù)99102(用于提升類傳動,但不包括主/從總線通信功能:CRANE;參數(shù)99104(電動機控制模式:DTC(直接轉矩控制;參數(shù)9910599109(電動機常規(guī)銘牌參數(shù):按照電動機的銘牌參數(shù)輸入。(2數(shù)字輸入(參數(shù)組10參數(shù)1010110113(數(shù)字輸入接口預

20、置參數(shù):按照變頻器外圍接口定義進行設置,限于篇幅,不再贅述。(3限幅(參數(shù)組20參數(shù)20101(運行范圍的最小速度:-1000 r/min(根據(jù)實際電動機參數(shù)進行設定;參數(shù)20102(運行范圍的最大速度: 1000r/min(根據(jù)實際電動機參數(shù)進行設定;參數(shù)20103(最大輸出電流:120%;參數(shù)20104(最大正輸出轉矩:150%;參數(shù)20104(最大負輸出轉矩:-150%;參數(shù)20106(直流過壓控制器參數(shù):OFF(本例中ACC800變頻器使用了動力制動方式,此參數(shù)設為OFF后,制動斬波器才能投入運行。(4脈沖編碼器(參數(shù)組50參數(shù)50101(脈沖編碼器每轉脈沖數(shù):1024;參數(shù)50103

21、 (編碼器故障:FAULT(如果監(jiān)測到編碼器故障或編碼器通信失敗時,ACC800變頻器顯示故障并停機。(5提升機(參數(shù)組64參數(shù)64101(獨立運行選擇:FALSE;64103(高速值1: 98%;64106(給定曲線形狀:0(直線;參數(shù)64110(控制類型選擇:FBJOYSTICK.(6邏輯處理器(參數(shù)組65參數(shù)65101(電動機停止后是否保持電動機磁場選擇:TRUE（在電動機停止后保持電動機磁場為"ON"） ；參數(shù) 65102 （ON 脈沖延時時間） ：5s.（7）轉矩驗證（參數(shù)組 66） 參數(shù) 66101（轉矩驗證選擇） ：TRUE（轉矩驗證有效，要 求有脈沖編碼器） 。 （8）機械制動控制（參數(shù)組 67） 參數(shù) 67106（相對零速值） ：3%；參數(shù) 67109（起動轉矩選 擇器） ：AUTOTQMEM（自動轉矩記憶） 。 （9）給定處理器（參數(shù)組 69） 參數(shù) 69101（對應 100%給定設置電動機速度） ：980r/min （根據(jù)實際電動機參數(shù)進行設定） ； 參數(shù) 69102 （正向加速時間