ИНЖИНИРИНГ ЗЛЕКТРОПРИВОДОВ

Библиотека программ стандартных функций управления

Производим и продаем электроприводы ЭТУ, ЭПУ для двигателей постоянного тока, тел./email +38 050 4571330 / rashid@msd.com.ua

Привод ЭПУ 25А с дросселем - 5500грн

Функции систем разомкнутого и замкнутого управления частотой враще­ния и моментом двигателя и функции обмена данными по сетевым интерфей­сам, диагностики и оперативного управления электроприводом реализуются в программном обеспечении преобразователей частоты с помощью функцио­нальных блоков. Эти блоки могут параметрироваться и соединяться друг с другом в различных комбинациях посредством связующих цифровых сигна­лов — битов, 16- или 32-разрядных слов. Назначение функциональных блоков определяют исполняемые ими функции. Блоки содержат в своей структуре входы, выходы и параметры. Микропроцессорная система управления приво­да производит расчет функциональных блоков в заданной последовательности за определенные временные интервалы. Параметры обеспечивают адаптацию блоков к прикладным задачам, служат для построения связей между ними с помощью цифровых сигналов и визуализации внутренних сигналов системы управления привода.

В общем случае параметры бывают изменяемыми (настроечными) и неиз­меняемыми (индикационными). Каждый параметр имеет индивидуальный цифровой или буквенный идентификационный код. Некоторые параметры могут содержать индексы для хранения нескольких вариантов настроек. Обяза­тельными атрибутами параметра являются также значение настройки по умол­чанию (заводская установка) и диапазон настройки/индикации. Примерами настроечных параметров функционального блока являются нормирование вход­ного сигнала, темп разгона/торможения в блоке генератора темпа изменения задания частоты (задатчика интенсивности), коэффициенты пропорциональ­ной и интегральной составляющих ПП-регулятора частоты и т. д.

Пользовательское меню преобразователя частоты для удобства настройки и диагностики разбивается на функциональные группы — подпункты, в кото­рые входят параметры, относящиеся к взаимосвязанным функциональным блокам. В качестве примера можно назвать группы настройки преобразовате­ля, двигателя, дискретных и аналоговых входов/выходов, технологических функций, формирования задания, диагностики неисправностей, обмена дан­ными по встроенным сетевым протоколам и т. д.

Производители поставляют преобразователи с исходными (заводскими) установками параметров, содержащими некоторые базовые настройки. Изме­нения, внесенные в настройки параметров, всегда можно отменить, вернув­шись к заводским установкам.

Для быстрого ввода в эксплуатацию преобразователя можно выполнить его упрощенную параметризацию, что допустимо для простых применений, когда условия работы привода четко определены и не требуется проведения его тестирования под нагрузкой с детальной настройкой параметров. Процедура быстрой параметризации включает в себя установку параметров, определя­ющих номинальные данные двигателя (его тип, частоту и напряжение пита­ния, ток, мощность, costp, КПД, частоту вращения вала, ток намагничива­ния, тип охлаждения), тип нагрузки на валу (с постоянным или переменным моментом), допустимую перегрузочную способность, источники подачи сиг­налов задания и команд управления, ограничения выходной частоты преоб­разователя (минимальное и максимальное значения), темпы разгона и тормо­жения, выбор алгоритма управления частотой или моментом (скалярное, век­торное с датчиком скорости или без датчика).

Если условия работы преобразователя заранее не определены и его на­стройка осуществляется непосредственно при пуске приводного механизма, требуется выполнение детальной параметризации. Назовем основные ее шаги.

1. Настройка силовой части — запись в определенный параметр системы управления привода кода, соответствующего конкретному заказному номеру силовой части преобразователя, что необходимо в случае замены платы уп­равления или перестановки ее на другой силовой блок.

2. Настройка дополнительных плат и опций — осуществление конфигура­ции и настройки дополнительных плат расширения и обмена данными по стандартным сетевым протоколам.

3. Настройка преобразователя — указание реального значения напряжения на входе преобразователя, номинальных данных двигателя и датчика скорости (при его наличии), алгоритма управления частотой или моментом, частоты коммутации ШИМ инвертора, нормирующих значений для сигналов тока, напряжения, частоты, частоты вращения и момента. Для режима одновре­менной работы преобразователя на группу двигателей в параметре, опреде­ляющем номинальный ток двигателя, указывается сумма номинальных токов всех двигателей. Номинальный ток намагничивания двигателя, как правило, неизвестен, и его значение рассчитывается автоматически при введении но­минальных данных двигателя. Для точного определения параметров двигателя необходимо выполнить процедуру его идентификации, т. е. определить пара­метры эквивалентной схемы замещения асинхронного двигателя (активные составляющие сопротивлений статора и ротора, индуктивности рассеяния статора и ротора, взаимную индуктивность), активную составляющую сопро­тивления кабеля двигателя, падение напряжения на IGBT-модулях и время запаздывания при подаче открывающих импульсов на IGBT-модули. Напри­мер, точное определение активного сопротивления обмотки статора суще­ственно влияет на устойчивость системы векторного управления с датчиком обратной связи по скорости; также оно необходимо в режиме скалярного уп­равления с увеличением выходного напряжения инвертора в области низких частот. Настраиваемые параметры показаны на эквивалентной схеме замеще­ния системы ПЧ —АД (рис. 3.33).

Помимо параметров эквивалентной схемы замещения при идентификации можно определить характеристику намагничивания двигателя, что позволит улучшить динамику привода. Характеристика должна сниматься при работе

Кабель і Двигатель

Сопротивление обмотки статора (КГ3...2000 Ом)

—А--------- N Индуктивность Индуктивность

Рассеяния рассеяния Сопоотивление

Обмотки статора обмотки ротора обмоРтки р0тора

(10 3...10J мГн) (10 ...10J мГн) (0...300 Ом)

|______ гДу^______ гуїо________ | |___

Ч

Взаимная г индуктивность L „ (0...3000 мГн) Ц

Рис. 3.33. Настроечные параметры эквивалентной схемы замещения системы ПЧ —АД

Системы ПЧ—АД в области ослабления поля (с выходной частотой более 50 Гц), особенно в режиме векторного управления.

Дальнейшая настройка привода подразумевает адаптацию параметров пре­образователя к типу нагрузки на валу двигателя. Для настройки высокоточных приводов, как правило, предусмотрены функциональные параметры (макро­конфигурации), определяющие в зависимости от типа нагрузки на валу дви­гателя базовые настройки набора параметров, отвечающих за динамические свойства привода.

Например, при настройке приводов серии Simovert VC можно выбрать ба­зовые макроконфигурации для следующих стандартных применений:

• стандартные приводы (насосы, вентиляторы);

• механизмы с упругими связями, редукторами и большим моментом инер­ции (например, бумагоделательные машины);

• механизмы, работающие в режиме резких ускорений/замедлений с по­стоянным моментом инерции (например, летучие ножницы);

• механизмы, режим работы которых характеризуется резкими набросами нагрузки (для диапазона регулирования частоты не более 1:5);

• механизмы с мягкой рабочей характеристикой в области низких частот (при регулировании скорости с импульсным датчиком с большим числом импульсов на оборот);

• механизмы с высоким пусковым моментом (тяжелым пуском);

• механизмы с высокой динамикой в области ослабления поля (например, приводы испытательных стендов).

Приведенные макроконфигурации определяют настройки ряда парамет­ров, существенно влияющих на динамические характеристики привода:

Коэффициента Рр регулятора скорости, зависящего от суммарного момен­та инерции привода;

Постоянной времени интегрирования Тр регулятора скорости, определя­ющей точность поддержания заданной скорости и перерегулирование пере­ходного процесса по скорости;

Фильтрации сигнала измеренной скорости, используемой только в замкну­тых системах регулирования скорости или момента привода при наличии им­пульсных помех в сигнале скорости;

Оптимизации поддержания момента, компенсирующей влияние дискрет­ности цифровой замкнутой системы регулирования скорости и повышающей точность поддержания момента при разгоне. При этом сигнал измеренной скорости подвергается дифференцированию. Для использования этой функ­ции в сигнале датчика скорости не должно быть помех, обусловливающих возникновение колебаний в замкнутой системе;

Темпа нарастания сигнала задания активной составляющей тока статора снижение значения которого приводит к повышению динамики контура регулирования тока статора в области ослабления потокосцепления (при ра­боте на частотах выше 50 Гц), а увеличение — снижает перерегулирование активной составляющей тока статора при резких бросках момента;

Динамического момента — настройкой этого параметра обеспечивается до­полнительный динамический момент в области низких частот при работе без датчика обратной связи, который задействуется в режимах ускорения/замед­ления;

Фильтрации сигнала измеренного напряжения звена постоянного тока, снижение значения которого приводит к повышению динамики контура регу­лирования напряжения на звене постоянного тока;

Задания потокосцепления двигателя относительно номинального значения в диапазоне частот от 0 до 50 Гц;

Оптимизации работы при неполной нагрузке привода, позволяющей сни­зить потери в стали статора двигателя за счет задания снижения потокосцеп­ления пропорционально снижению нагрузки на валу;

Фильтрации сигнала задания потокосцепления двигателя, обеспечивающей устойчивость контура регулирования потокосцепления в режиме оптимиза­ции при частичной загрузке и в области частот выше номинальной;

Компенсации запаздывания срабатывания ключей инвертора, позволяющей компенсировать колебания момента в диапазоне частот выше 10 Гц.

Оптимизация настроек привода проводится вручную с использованием дальнейшей подстройки этих и ряда других параметров в соответствии с ин­дивидуальными требованиями в каждом конкретном случае.

Современные автоматизированные электроприводы на базе преобразо­вателей частоты обладают дополнительными функциями, расширяющими возможности настройки системы. Назовем наиболее распространенные из них.

Автоматический перезапуск — используется для автоматического сброса возникшей неисправности (пропадания питания) и перезапуска преобразо­вателя.

Кинетическое буферирование — позволяет осуществлять управление двига­телем при кратковременном пропадании питания за счет кинетической энер­гии вращения высокоинерционной нагрузки. При активации этой функции выходная частота преобразователя снижается до определенного уровня, т. е. привод работает в генераторном режиме, принимая энергию от нагрузки. При возобновлении питания преобразователь выводит двигатель на прежнюю час­тоту вращения.

Работа при пониженном напряжении — обеспечивает работу привода при просадках напряжения до 50 % от номинального значения. При этом соответ­ственно ограничивается максимальный выходной ток преобразователя.

Поддержание максимального напряжения звена постоянного тока 6'|;П1;|Х — обеспечивает безостановочную работу привода при возникновении генера­торных режимов в течение определенного времени. При этом регулирование выходной частоты преобразователя не позволяет двигателю перейти на над - синхронную частоту вращения.

Динамическое торможение — позволяет останавливать двигатель с нагруз­кой за минимально возможное время, т. е. подаваемый в статорные обмотки вращающегося двигателя постоянный ток создает тормозной момент. Однако при этом энергия торможения выделяется в обмотках двигателя, что создает опасность их перегрева при длительном процессе торможения.

Подхват на ходу — позволяет подключать к выходу преобразователя враща­ющийся двигатель, с которого до этого было снято силовое питание. При этом преобразователь осуществляет поиск текущей частоты вращения двига­теля и обеспечивает его плавный вывод на заданную частоту.

Температурная адаптация — служит для компенсации ошибки регулирова­ния частоты вращения или момента двигателя в замкнутой системе управле­ния, возникающей при температурных изменениях сопротивлений обмоток статора и ротора. При отсутствии встроенного датчика температуры обмоток статора расчет сопротивлений осуществляется по заложенным в преобразова­тель тепловой и электрической моделям двигателя.