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數(shù)控機床

西門子變頻器參數(shù)設置的探討

星之球激光 來源:中國自動化網(wǎng)2012-02-02 我要評論(0 )   

1 引言 近十多年來,隨著大規(guī)模集成電路、計算機控制技術以及現(xiàn)代控制理論的發(fā)展,特別是矢量控制技術的應用,使得交流變頻調速技術逐步具備了寬調速范圍、高穩(wěn)速精度、...

1 引言
              近十多年來,隨著大規(guī)模集成電路、計算機控制技術以及現(xiàn)代控制理論的發(fā)展,特別是矢量控制技術的應用,使得交流變頻調速技術逐步具備了寬調速范圍、高穩(wěn)速精度、快動態(tài)響應,以及在四象限作可逆運行等良好的技術性能,調速特性可與直流電氣傳動相媲美。在交流調速技術中,由于變頻調速的調速性能與可靠性等性能在不斷完善,價格也在不斷降低,特別是它的節(jié)電效果明顯,實現(xiàn)交流電機調速極為方便,因此,在一切需要速度控制的場合,變頻器以其操作方便、體積小、控制性能高而獲得廣泛的應用。變頻器在使用中出現(xiàn)的一些問題,很多情況下都是因為變頻器參數(shù)設置不當引起的。西門子micr.master
            440變頻器可設置的參數(shù)有幾千個,只有系統(tǒng)地、合適地、準確地設置參數(shù)才能充分利用變頻器性能【1】。
            2 控制方式選擇
              變頻器控制方式的選擇由負荷的力矩特性所決定,電動機的機械負載轉矩特性根據(jù)下列關系式決定:
            p= t n/ 9550
            式中:p——電動機功率(kw)
            t——轉矩(n. m)
            n——轉速(r/ min)
              轉矩t與轉速n的關系根據(jù)負載種類大體可分為3種【2】。
            (1)即使速度變化轉矩也不大變化的恒轉矩負載,此類負載如傳送帶、起重機、擠壓機、壓縮機等。
            (2)隨著轉速的降低,轉矩按轉速的平方減小的負載。此類負載如風機、各種液體泵等。
            (3)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設為0,變頻器工作于線性v/f控制方式,將使調速時的磁通與勵磁電流基本不變。適用于工作轉速不在低頻段的一般恒轉矩調速對象。
              將p1300設為2,變頻器工作于拋物線特性v/f控制方式,這種方式適用于風機、水泵類負載。這類負載的軸功率n近似地與轉速n的3次方成正比。其轉矩m近似地與轉速n的平方成正比。對于這種負載,如果變頻器的v/f特性是線性關系,則低速時電機的許用轉矩遠大于負載轉矩,從而造成功率因數(shù)和效率的嚴重下降。為了適應這種負載的需要,使電壓隨著輸出頻率的減小以平方關系減小,從而減小電機的磁通和勵磁電流,使功率因數(shù)保持在適當?shù)姆秶鷥取?br />               可以進一步通過設置參數(shù)使v/f控制曲線適合負載特性。將p1312在0至250之間設置合適的值,具有起動提升功能。將低頻時的輸出電壓相對于線性的v/f曲線作適當?shù)奶岣咭匝a償在低頻時定子電阻引起的壓降導致電機轉矩減小的問題。適用于大起動轉矩的調速對象。
              變頻器v/f控制方式驅動電機時,在某些頻率段,電機的電流、轉速會發(fā)生振蕩,嚴重時系統(tǒng)無法運行,甚至在加速過程中出現(xiàn)過電流保護,使得電機不能正常啟動,在電機輕載或轉矩慣量較小時更為嚴重??梢愿鶕?jù)系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩的頻率點,在v/f曲線上設置跳轉點及跳轉頻帶寬度,當電機加速時可以自動跳過這些頻率段,保證系統(tǒng)能夠正常運行。從p1091至p1094可以設定4個不同的跳轉點,設置p1101確定跳轉頻帶寬度。
              有些負載在特定的頻率下需要電機提供特定的轉矩,用可編程的v/f控制對應設置變頻器參數(shù)即可得到所需控制曲線。設置p1320、p1322、p1324確定可編程的v/f
            特性頻率座標,對應的p1321、p1323、p1325為可編程的v/f 特性電壓座標。
              參數(shù)p1300設置為20,變頻器工作于矢量控制。這種控制相對完善,調速范圍寬,低速范圍起動力矩高,精度高達0.01%,響應很快,高精度調速都采用svpwm矢量控制方式。
              參數(shù)p1300設置為22,變頻器工作于矢量轉矩控制。這種控制方式是目前國際上最先進的控制方式,其他方式是模擬直流電動機的參數(shù),進行保角變換而進行調節(jié)控制的,矢量轉矩控制是直接取交流電動機參數(shù)進行控制,控制簡單,精確度高。
            3 快速調試
              在使用變頻器驅動電機前,必須進行快速調試。參數(shù)p0010設為1、p3900設為1,變頻器進行快速調試,快速調試完成后,進行了必要的電動機數(shù)據(jù)的計算,并將其它所有的參數(shù)恢復到它們的缺省設置值。在矢量或轉矩控制方式下,為了正確地實現(xiàn)控制,非常重要的一點是,必須正確地向變頻器輸入電動機的數(shù)據(jù),而且,電動機數(shù)據(jù)的自動檢測參數(shù)p1910必須在電動機處于常溫時進行。當使能這一功能
            (p1910 =1)時,會產生一個報警信號a0541,給予警告,在接著發(fā)出on 命令時,立即開始電動機參數(shù)的自動檢測。
            4 加減速時間調整
              加速時間就是輸出頻率從0上升到最大頻率所需時間,減速時間是指從最大頻率下降到0所需時間。加速時間和減速時間選擇的合理與否對電機的起動、停止運行及調速系統(tǒng)的響應速度都有重大的影響。加速時間設置的約束是將電流限制在過電流范圍內,不應使過電流保護裝置動作。電機在減速運轉期間,變頻器將處于再生發(fā)電制動狀態(tài)。傳動系統(tǒng)中所儲存的機械能轉換為電能并通過逆變器將電能回饋到直流側?;仞伒碾娔軐е轮虚g回路的儲能電容器兩端電壓上升。因此,減速時間設置的約束是防止直流回路電壓過高。加減速時間計算公式為:
            加速時間:ta=(jm+jl)n/9.56(tma-tl)
            減速時間:tb=(jm+jl)n/9.56(tmb-tl)
            式中: jm 一 電機的慣量
            jl — 負載慣量
            n — 額定轉速
            tma— 電機驅動轉矩
            tmb — 電機制動轉矩#p#分頁標題#e#
            tl — 負載轉矩
              加減速時間可根據(jù)公式算出來,也可用簡易試驗方法【3】進行設置。首先,使拖動系統(tǒng)以額定轉速運行(工頻運行),然后切斷電源,使拖動系統(tǒng)處于自由制動狀態(tài),用秒表計算其轉速從額定轉速下降到停止所需要的時間。加減速時間可首先按自由制動時間的1/2~1/3進行預置。通過起、停電動機觀察有無過電流、過電壓報警,調整加減速時間設定值,以運轉中不發(fā)生報警為原則,重復操作幾次,便可確定出最佳加減速時間。
            5 轉動慣量設置
        電機與負載轉動慣量的設置往往被忽視,認為加減速時間的正確設置可保證系統(tǒng)正常工作【4】。其實,轉動慣量設置不當會使得系統(tǒng)振蕩,調速精度也會受到影響。轉動慣量公式:
            j=t/dω/dt
          電機與負載轉動慣量的獲得方法一樣,讓變頻器工作頻率在合適的值,5~10hz。分別讓電機空載和帶載運行,讀出參數(shù)r0333額定轉矩和r0345 電動機的起動時間,再將變頻器工作頻率換算成對應的角速度,代入公式,計算得出電機與負載轉動慣量。設置參數(shù)p0341(電動機的慣量)與參數(shù) p0342(驅動裝置總慣量
            / 電動機慣量的比值),這樣變頻器就能更好的調速。
            6 結束語
           變頻器的品牌愈來愈多,功能也不斷完善和加強。如何正確地設置參數(shù),對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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