TigerPower變頻器應用在同步傳動上
| 近幾年，各種變頻器產品大量涌現(xiàn)。變頻器的迅速發(fā)展既與我國高科技技術的大量應用有關，又與我國電力資源緊缺，急需節(jié)能設備有關。變頻器一方面是向全數(shù)字化、功能齊全，特別是具有通信、聯(lián)網功能的高檔變頻器發(fā)展，如本文介紹的TP2200系列變頻器；另一方面是向小型、簡易變頻器發(fā)展，滿足設備基本的調速要求。無傳感器的矢量控制是主要發(fā)展方向。目前電流響應達到了0.1～0.7ms，速度響應達到了2～4ms。變頻技術的發(fā)展趨勢是提高控制精確度、范圍和運算能力，加強低速性能和可逆運行的穩(wěn)定性，驅動多臺電動機時的負荷平衡等。 一 TP2200變頻器功能簡介 TigerPower TP2200系列變頻器是應用電動機磁場定向控制理論、由德國原裝制造的新一代變頻器。從簡單的變頻控制到復雜、高性能的伺服應用，它都能提供合適的解決方案，可控制同步電動機、異步電動機、磁阻電動機、變壓器等。其額定容量范圍為0.55～800kW、寬電壓設計、額定輸入400V電壓，在-20%～+30%電源情況下均可正常工作。產品已取得CE、UL認證，符合歐盟要求的EMC規(guī)范。 變頻器已內置可定義的編碼器反饋接口，******頻率150kHz，可擴展的I/O及變頻器之間基于CAN的系統(tǒng)總線，可支持CANopen、Profibus-DP、LON、RS-485等各類總線，速度閉環(huán)控制精確度高達±0.01%，開環(huán)0Hz運行時可輸出大于100%的電動機額定轉矩。軟件包含4組運行參數(shù)，可隨時調用。內置智能PI控制器，可有效控制壓力、流量、速度等。 該系列變頻器可選輸入/輸出電抗器及EMC和正弦濾波器，特殊設計的散熱系統(tǒng)使變頻器的******適用環(huán)境溫度高達55℃；系統(tǒng)設計更安全穩(wěn)定。 多臺變頻器的特殊應用：按共交直流母線方案或共直流母線方案接線，可以把再生能源在系統(tǒng)內部吸收掉，避免保護跳閘而節(jié)約能源。 (1)TP2200A-200：0.55～3.0kW；TP2200A-400：0.55～18.5kW 體積小(如1.1kW外形尺寸只有60×190×175mm），可靠攏并列安裝，大大節(jié)約安裝空間。標準配置內置了編碼器接口，可直接連接外部的光電編碼器以組成閉環(huán)控制系統(tǒng)。 (2)TP2200V-400：4～800kW V系列變頻器選用全金屬外殼設計。有多種通信卡和功能卡供選擇使用。 二 石膏板生產線 同步傳動控制要求 紙面石膏板成型是把各種原料按配方配料，經攪拌混合后制成漿料，倒入下層護面紙，蓋上上層護面紙，擠壓成板狀。剛成型的紙面石膏板，通過1#、2#、3#凝固皮帶機初凝，送至輸送輥道，進一步凝固輸送，固化后測長切斷。生產線為全自動，所以上下護面紙的開卷拉出裝置、3條凝固皮帶機及4段輸送輥道的速度須保持同步一致，否則就會斷紙或起包，造成停產或出現(xiàn)廢品。 三 TP2200變頻器 在同步傳動控制上的應用 1. 控制系統(tǒng)配置  如圖所示，本段控制是年產3000萬平米石膏板機組全廠電控裝置的組成部分，控制配料及成型系統(tǒng)。主機PLC由一套SLC-5/05主機架及一套擴展機架構成。PLC與上位機通過以太網通信。PLC與變頻器之間，同步系統(tǒng)通過Profibus網通信，以保證同步精確度；PLC與其他原料粉料和紙漿、水等的變頻器之間通過模擬量4～20mA給定。系統(tǒng)采用PLC控制系統(tǒng)，PLC選用Rockwell公司的SLC-5/05，變頻器選用TigerPower TP2200系列產品。在人機界面上根據(jù)預先設定的生產速度，由PLC通過變頻器通信口指揮傳動設備的啟停和同步運行。同時生產設備模擬流程圖，變頻器各種運行參數(shù)，如實際輸出電壓、輸出功率、輸出頻率、電機運行電流、發(fā)生的各種故障等，在人機界面上均可顯示和記錄。 2. TP2200變頻器的通信選擇 變頻器和電動機的連線應遵守國家和國際規(guī)定。無輸出濾波器的電動機電纜******長度，無屏蔽電纜線為100m(4.0～18.5kW)和50m(0.55kW～3.0kW)，選用屏蔽電纜線為以上長度的一半。使用低電容電纜和輸出濾波器，導線長度可以適當加長。7.5kW及以下的變頻器均已內置了EMC濾波器。 但是本工程最遠點的電動機離本系統(tǒng)控制中心有350m左右，遠遠不能滿足要求。所以決定把變頻器放置在電動機旁邊，在每臺變頻器B口裝上一塊CM-PDP通信卡，通過Profibus-DP現(xiàn)場總線與PLC交換數(shù)據(jù)。每個AC380V供電電源就近選取即可，節(jié)省了動力電纜投資。而且PLC與變頻器間經過總線傳輸數(shù)據(jù)，比用模擬量信號4～20mA傳輸數(shù)據(jù)速度更快，精確度更高，同時變頻器還可傳輸更多的內部數(shù)據(jù)給PLC系統(tǒng)。 CM-PDP通信卡價格較貴。這里可以利用TP2200的系統(tǒng)總線功能，只須在每個變頻器C口安裝一塊EM-SYS總線卡，把與PLC連接的第一臺變頻器作為主控制器，其他作為從控制器，由第一臺變頻器向其他變頻器發(fā)送和接收指令，實現(xiàn)系統(tǒng)同步功能。第一臺變頻器在B口增加一塊CM-PDP卡，與PLC通過Profibus-DP通信，而其他變頻器與PLC的參數(shù)交換均通過第一臺變頻器完成。 3. TP2200變頻器的安裝和接線 變頻器是按照產品規(guī)范EN61800-3的要求和限定值來設計的，它有工業(yè)應用的抗電磁干擾要求。 變頻器和電抗器應專業(yè)地接到有地電位平面，并有良好導電性。變頻器的放電電流可能大于3.5mA，根據(jù)EN50178規(guī)范，必須提供永久的地線連接。接地保護導線橫截面至少10mm2，或者敷設專用接地裝置。應確保系統(tǒng)和設備內部有良好的等電勢焊接。電控柜、控制面板、機架等設備部件應通過一個平面與電力線連接，并有良好的導電性。 除變頻器和電動機之間的連線外，還有一些特別要求。電源動力線無長度限制，但它必須和控制線、數(shù)據(jù)線、電動機線隔離?？刂凭€的屏蔽應在一個大的范圍用良好的導電性在兩端都和地相連接。模擬數(shù)據(jù)線只需在一端與屏蔽電位連接。如果有直流連接，變頻器應連接到有相同的電源電動勢或者有共同的直流電壓源。線長大于300mm的線必須有屏蔽，并且兩端都連聯(lián)接端子。要避免安裝中不必要的線和浮接的敷設。 四 TP2200變頻器控制方式設置 TigerPower TP2200系列變頻器可以通過配置參數(shù)30，輕松地改變變頻器的控制方式及I/O的配置。 (1)V/f控制 配置110：無速度傳感器式控制，包含三相電動機變速控制的許多標準應用。電動機速度由額定電壓和頻率決定的V/f特性設置。 (2)智能PI控制 配置111：無速度傳感器式控制，智能PI控制器，通過軟件功能擴展了無速度傳感器控制的應用，設定值百分比和實際值百分比的PI控制，大大方便用戶。壓力、流量、液面控制和速度模擬量反饋都得到了相關應用。 (3)磁場定向無傳感器矢量控制 配置410：無速度傳感器磁場定向控制，包含三相電動機的無速度傳感器磁場控制功能。實時電動機速度的精確控制是結合當前電動機電流、電壓以及參數(shù)值通過電動機數(shù)學模型計算實現(xiàn)。 (4)磁場定向閉環(huán)速度矢量控制 配置210：磁場定向控制，包含三相電動機的速度控制和轉矩控制功能，并帶有速度檢測反饋裝置。負載很大時，轉矩和磁場電流的分離控制可以獲得更優(yōu)的動態(tài)性能。為獲得精確的速度和轉矩性能，速度傳感器的反饋必不可少。 (5)磁場定向閉環(huán)轉矩矢量控制 配置230：擴展了配置210的功能，實現(xiàn)獨立轉矩控制的磁場定向控制。應用時，設定轉矩以百分比表示，并傳遞給相關操作。速度控制和轉矩控制的轉換通過開關量輸入控制。 根據(jù)本生產線的現(xiàn)場實際工作要求，參數(shù)30設置為410，即磁場定向無傳感器矢量控制。      |
