《電子技術(shù)應(yīng)用》
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艾默生CT EV3000變頻器及其公用直流母線在滌綸短絲牽伸聯(lián)合機(jī)中的應(yīng)用
夏旺平
摘要: 本文介紹了艾默生CT EV3000變頻器及其公用直流母線在滌綸短絲牽伸聯(lián)合機(jī)中的應(yīng)用,克服了原系統(tǒng)的缺點(diǎn),完善了系統(tǒng)功能,提高了經(jīng)濟(jì)效益。
關(guān)鍵詞: 變頻器 艾默生
Abstract:
Key words :

1.滌綸短絲牽伸聯(lián)合機(jī)的工作原理及原設(shè)計(jì)的缺陷
滌綸短絲牽伸聯(lián)合機(jī)示意圖如圖1所示,,它是一種完成滌綸化學(xué)纖維牽伸卷曲成型的多單元傳動(dòng)的化纖聯(lián)合機(jī)械,,各單元機(jī)之間的運(yùn)行速度保持一定的比率關(guān)系,從而完成化學(xué)纖維牽伸卷曲成型,。第三牽伸機(jī)、卷曲機(jī)傳動(dòng)電機(jī)處于電動(dòng)工作狀態(tài),,而第一牽伸機(jī),、第二牽伸機(jī)
傳動(dòng)電機(jī)處于發(fā)電工作狀態(tài),也即控制第一牽伸機(jī),、第二牽伸機(jī)傳動(dòng)電機(jī)使其完成四象限運(yùn)行,。
傳統(tǒng)設(shè)計(jì)是由一臺(tái)變頻器控制一臺(tái)大功率電機(jī)通過(guò)機(jī)械長(zhǎng)邊軸拖動(dòng)四臺(tái)單元機(jī),,其問(wèn)題是:(1)機(jī)械長(zhǎng)邊軸安裝調(diào)整困難,靠機(jī)械無(wú)級(jí)變速器調(diào)節(jié)牽伸倍率精度差,,不直觀,;(2)單臺(tái)電機(jī)運(yùn)行參數(shù)無(wú)法準(zhǔn)確獲得;(3)難以實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行,,從而很難適應(yīng)較大牽伸倍率的需要,。
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2.系統(tǒng)組成
控制系統(tǒng)組成如圖2所示,系統(tǒng)由艾默生CT EV3000矢量型變頻器,、斬波制動(dòng)器,、制動(dòng)電阻器、接觸器K1,、K2,、K3、K4及一些快熔組成,。四臺(tái)變頻器的直流輸出相互連接構(gòu)成公用直流母線,,提供能量在傳動(dòng)直流母線流動(dòng)的通路,使聯(lián)合機(jī)的同步及制動(dòng)控制更為靈活,、方便,。
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為確保變頻器上電后順利地掛上DC母線,或是在變頻器故障后快速地與DC母線斷開(kāi)以進(jìn)一步縮小變頻器故障范圍,,使用在該場(chǎng)合的變頻器必須要有信號(hào)24VDC或干觸點(diǎn)信號(hào)輸出,,其輸出信號(hào)至少包括:(1)READY信號(hào):該信號(hào)輸出有效則表示變頻器無(wú)故障,母線電壓正常,,可以接受啟動(dòng)命令,;(2)FAULT信號(hào):該信號(hào)輸出表示變頻器故障。母線上的半導(dǎo)體快速熔斷器,,額定電壓通??蛇x700VDC,如Bussman的FWP系列或Gouldshawmut的A70P系列,,額定電流必須考慮到驅(qū)動(dòng)電機(jī)在電動(dòng)或制動(dòng)時(shí)的最大能量,,一般情況下可以額定負(fù)載的125%電流即可。K為直流接觸器,,如ABB的EHDB系列,,額定電壓650VDC,其額定電流同樣須根據(jù)驅(qū)動(dòng)電機(jī)制動(dòng)時(shí)的最大電流來(lái)定,,一     般情況下可以選額定負(fù)載的120%電流,。

3.控制功能的實(shí)現(xiàn)
3.1  EV3000變頻器的特點(diǎn)
EV3000系列變頻器是高品質(zhì)、多功能、低噪聲的矢量控制通用變頻器,,通過(guò)對(duì)電機(jī)的磁通電流和轉(zhuǎn)矩電流的解耦控制,,實(shí)現(xiàn)了對(duì)轉(zhuǎn)矩的快速響應(yīng)和準(zhǔn)確控制,能以很高的控制精度進(jìn)行寬范圍的調(diào)速運(yùn)行和轉(zhuǎn)矩控制,。具有過(guò)壓,、過(guò)流、缺相,、過(guò)熱,、過(guò)載、編碼器斷線等故障保護(hù)功能,,支持應(yīng)急運(yùn)行,。
3.2 控制原理
控制原理框圖如圖3所示。其原理是(1)速度給定信號(hào)由PLC通過(guò)運(yùn)算后由PROFIBUS總線送給各單元變頻器,;(2)利用變頻器內(nèi)置PID功能完成PI調(diào)節(jié),,在實(shí)際運(yùn)行中可根據(jù)運(yùn)行情況適當(dāng)改變;(3)編碼器選用日本光洋高可靠性集電極開(kāi)路輸出型旋轉(zhuǎn)編碼器,,1000P/R,,從而實(shí)現(xiàn)閉環(huán)運(yùn)行。
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3.3 變頻器的啟??刂?
變頻器的啟??刂频膯⑼?刂频倪壿媹D如圖四所示,,各單元機(jī)變頻器的啟停均由“變頻器無(wú)故障”,、“牽伸機(jī)油泵開(kāi)”、“電機(jī)冷卻風(fēng)機(jī)開(kāi)”,、“電機(jī)脫離制動(dòng)”,、“系統(tǒng)已啟動(dòng)”五路信號(hào)控制,五路信號(hào)的邏輯控制由PLC完成,,再由PLC輸出信號(hào)控制各單元變頻器,。
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3.4 聯(lián)合機(jī)速度控制
聯(lián)合機(jī)速度控制以第三牽伸機(jī)的速度為基準(zhǔn),通過(guò)設(shè)定相鄰單元機(jī)之間的倍率關(guān)系,,PLC通過(guò)運(yùn)算后由PROFIBUS總線將速度信號(hào)送給相應(yīng)變頻器,;運(yùn)行速度、倍率參數(shù)的設(shè)定,、顯示均在西門子TP177A觸摸屏上實(shí)現(xiàn),,大大方便了操作人員修改參數(shù)和監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行情況。
3.5變頻器主要參數(shù)設(shè)置
功能碼              設(shè)定參數(shù)                備注
F0.02                   1                  控制方式為閉環(huán)控制方式
F0.03                   6                  頻率設(shè)定方式為通訊給定
F0.05                   1                  運(yùn)行命令為端子控制
F0.10                   10S                加速時(shí)間設(shè)定
F0.11                   10S                減速時(shí)間設(shè)定
F5.11                   0                  變頻器準(zhǔn)備就緒
F9.00                   4:19200bps          波特率選擇
F9.01                   0                   數(shù)據(jù)格式
F9.03                   4                   PPO模式選擇
4.EV3000公用直流母線
4.1 EV3000公用直流母線
將電壓型變頻器的二極管整流橋的直流輸出端之間連接起來(lái),輸入到逆變部分,這種配置稱為公用直流母線,。EV3000公用直流母線是將多個(gè)EV3000變頻器的直流輸出相互連接形成公用直流母線結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)配置,,其作用是提供能量在傳動(dòng)直流母線間流動(dòng)的通路,,使一部分處于電動(dòng)狀態(tài)而另一部分處于逆變狀態(tài),,系統(tǒng)的應(yīng)用更為靈活方便,。
4.2 公用直流母線的優(yōu)點(diǎn)
當(dāng)一臺(tái)單元機(jī)處于電動(dòng),另一臺(tái)處于逆變狀態(tài)時(shí),,由于公用直流母線的作用,,可使能量在傳動(dòng)直流母線間流通,實(shí)現(xiàn)能量的回饋互補(bǔ),,優(yōu)化系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性,,由于使用公用直流母線可采用單一制動(dòng)器對(duì)多個(gè)進(jìn)行制動(dòng),比單個(gè)傳動(dòng)單獨(dú)使用制動(dòng)單元更經(jīng)濟(jì)且維修方便,。公用直流母線的中間直流電壓恒定,,電容儲(chǔ)存并聯(lián)容量大,可以提高系統(tǒng)功率因數(shù),,降低電網(wǎng)諧波電流,,提高系統(tǒng)用電效率。
5.結(jié)束語(yǔ)
EV3000變頻器及其公用直流母線在滌綸短絲牽伸聯(lián)合機(jī)中的應(yīng)用,,實(shí)現(xiàn)了:(1)一臺(tái)變頻器拖動(dòng)一臺(tái)單元機(jī)電機(jī),,可以準(zhǔn)確檢測(cè)各單元機(jī)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)參數(shù),使聯(lián)合機(jī)系統(tǒng)的控制和保護(hù)性能更完善,;(2)調(diào)速系統(tǒng)可靠性高,、控制靈活、操作方便,;(3)實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行,,能適應(yīng)較大牽伸倍率的需要;(4)公用直流母線的使用,,優(yōu)化了系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性,,提高了系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性。

參  考  文  獻(xiàn)
(1)艾默生CT EV3000高性能矢量控制變頻器用戶手冊(cè),。
(2)李方圓著《淺談變頻器的兩種制動(dòng)方式》,。

[作者簡(jiǎn)介] 夏旺平:  湖南邵陽(yáng)紡織機(jī)械有限公司化纖研究所電氣高級(jí)工程師,主要從事化纖機(jī)械的電氣自動(dòng)控制設(shè)計(jì)工作,。


 

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