变频原理EU(YCH).ppt

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1、1Summary Bertrand Guarinos STIE ATV71工业生产中对变速驱动的需求工业生产中对变速驱动的需求VSD 市场部市场部郁陈华郁陈华2Summary Bertrand Guarinos STIE ATV71变速驱动的需求变速驱动的需求n日常生活中的调速需求 车辆 洗衣机 空调 冰箱3Summary Bertrand Guarinos STIE ATV71变速驱动的需求变速驱动的需求n工业生产中的变速驱动要求 1。工艺需要变速，要求能调速，在低速时有足够出力，速度精度要求不高 传送带、流水线 高炉上料 水泥回转窑 破碎机 风机水泵 4Summary Bertrand G

2、uarinos STIE ATV71n工业生产中的变速驱动要求2. 工艺需要变速，要求能调速，在低速时有足够出力，速度精度要求不高，需要一些特殊的功能 起重 电梯 转炉5Summary Bertrand Guarinos STIE ATV71n工业生产中的变速驱动要求3. 高精度、高动态响应造纸冶金（轧线和处理线）6Summary Bertrand Guarinos STIE ATV71变速驱动系统的指标变速驱动系统的指标n静态指标1. 调速范围2. 静差率n动态指标 （一）动态跟随性能 阶越响应 上升时间 超调量 调节时间（过渡过程时间） （二）动态抗扰性能 抗负载扰动 动态速降，恢复时间

3、抗电网扰动7Summary Bertrand Guarinos STIE ATV71多点传动的配合：多点传动的配合：1.同步 速度同步； 带位置修正的速度同步； 电子齿轮 （电轴系统）2.负荷平衡 刚性连接 柔性连接 速度精度的要求3.收放卷控制 恒线速度、恒张力材料、张力范围、卷径比、最高线速度S=S=位置控制S=S=8Summary Bertrand Guarinos STIE ATV71变频器的基本原理变频器的基本原理9Summary Bertrand Guarinos STIE ATV71直流母线互连直流母线互连10Summary Bertrand Guarinos STIE ATV7

4、1标致标致206总装流水线示意总装流水线示意辊道的速度曲线辊道的速度曲线11Summary Bertrand Guarinos STIE ATV7112Summary Bertrand Guarinos STIE ATV71M斜桥斜桥料车料车卷扬机卷扬机减速机减速机斜桥式料车上料机主要由斜桥、料车、卷扬电机三部分组成。斜桥式料车上料机主要由斜桥、料车、卷扬电机三部分组成。由一台卷扬机拖动两台料车，料车位于斜桥轨道上由一台卷扬机拖动两台料车，料车位于斜桥轨道上 高炉上料工艺描述高炉上料工艺描述13Summary Bertrand Guarinos STIE ATV71工作过程中，当装满炉料的料车

5、上升时，空料车下行，空工作过程中，当装满炉料的料车上升时，空料车下行，空 车重量相当于一个平衡锤，平衡了重料车的自重。两料车车重量相当于一个平衡锤，平衡了重料车的自重。两料车 交替上料，即其中一台料车载料上行，另一台为空车下行交替上料，即其中一台料车载料上行，另一台为空车下行 料车在斜桥上的运动分为起动、加速、稳定运行、减速、料车在斜桥上的运动分为起动、加速、稳定运行、减速、 倾翻和制动六个阶段。倾翻和制动六个阶段。 工艺描述工艺描述14Summary Bertrand Guarinos STIE ATV7115HZ45HZ加速区高速运行区第二减速区低速运行区第一减速区18S14S13SHZT

6、加速区：料车起动，重料车开始上行，同时空料车自炉顶极限加速区：料车起动，重料车开始上行，同时空料车自炉顶极限 位置下行位置下行高速运行区：料车以最大速度高速运行区：料车以最大速度45HZ稳定运行。稳定运行。第一减速区：重料车进入卸料曲轨道之前的第一次减速，将之第一减速区：重料车进入卸料曲轨道之前的第一次减速，将之 前的高速给定前的高速给定4545HZHZ转为低速给定转为低速给定1515HZHZ低速运行区：重料车在卸料曲轨段的运行速度。低速运行区：重料车在卸料曲轨段的运行速度。第二减速区：重料车到达卸料终端制动停车卸料第二减速区：重料车到达卸料终端制动停车卸料 工艺描述工艺描述15Summary

7、 Bertrand Guarinos STIE ATV71M变频器选用变频器选用ATV71HC31N4两台，为一备一用状态，两台，为一备一用状态， 通过切换柜中的三刀双掷刀开关完成备用切换通过切换柜中的三刀双掷刀开关完成备用切换变频器配置了制动单元与制动电阻变频器配置了制动单元与制动电阻传动逻辑控制由传动逻辑控制由PLC给定给定 主令控制器记录料车在上行和下行过程中的特定位置，主令控制器记录料车在上行和下行过程中的特定位置， 将这些位置信号以开关量的形式传送至将这些位置信号以开关量的形式传送至PLC卷扬机处装有卷扬机处装有主令控制器主令控制器配置配置16Summary Bertrand Gua

8、rinos STIE ATV71概念概念 回转窑是一个斜置在数对托轮上的回 转钢筒体，筒体内壁镶砌耐火材料，它是一种以化学反应、燃料煅烧及传热为主要功能的水泥熟料生产设备。窑速的控制 变频此部分一般采用直流调速较为常见，采用变频有但不多见。 采用变频需注意窑的启动属重载启动，需配制动电阻。 选型要注意窑的启动转矩达运行转矩的2.5倍。 回转窑17Summary Bertrand Guarinos STIE ATV71旋窑燃烧工况旋窑燃烧工况旋窑外观旋窑外观窑头喷煤燃烧工况窑头喷煤燃烧工况18Summary Bertrand Guarinos STIE ATV71 鄂式破碎机、圆锥破碎机、菌形破

9、碎机、锤式破碎机 球磨机、自磨机鄂式破碎机圆锥破碎机锤式破碎机球磨机变频器选型要点：大起动转矩，过载能力要强，ATV71系列变频器。19Summary Bertrand Guarinos STIE ATV71风机水泵的变速需求风机水泵的变速需求送风风机采用流量调节的方法及效果比较送风风机采用流量调节的方法及效果比较n图示四种流量调节方法节能效果比较n在80% 流量处:挡板控制 吸收 93% 电动机功率IGV 控制 吸收 70% 电动机功率涡流耦合控制 吸收 67% 电动机功率VSD 控制 吸收 51% 电动机功率20Summary Bertrand Guarinos STIE ATV71风机水

10、泵的变速需求风机水泵的变速需求风机水泵的变速是为了节能；风机水泵的变速是为了节能；节能来源于通过变速来变流量节能来源于通过变速来变流量21Summary Bertrand Guarinos STIE ATV71制动逻辑管理着电机机械制动的顺序。 打开和抱闸被控制以确保在任何情况下负载维持.它适用于水平和垂直运动(或回转)合适的设置能平滑地起动和停止负载。n应用 :起升起重机行车电梯升降机Palettizers.起重驱动需要的特殊功能：抱闸逻辑起重驱动需要的特殊功能：抱闸逻辑:22Summary Bertrand Guarinos STIE ATV71起重驱动需要的特殊功能：抱闸逻辑起重驱动需要

11、的特殊功能：抱闸逻辑:BED=NOJump frequency JDCBED= YES The brake sequence is activated as speedpasses through 0 upon a change of directionIf BCI=Lix the Brake Contact is used to control the state of the brake.In the Expert Menu it is possible to give the contact priority over the timers BRT, BETIBR can be :-Si

12、gned, according to direction BIP=NO - Always positive BIP=YES- Different on ascent (IBR) and descent (IRD) BIP=2IBr- A function of weight BIP=NO + weight BIR,JDC,BEN =Automatically set as a function of slip AscendDescendOutput FrequencyCurrentRx or LOBrake StatefluxingTorque RegulationSpeed Regulati

13、onBRTBETBRRTTR10Disengagedpwm offBRREngagedFluxingBrake release current IBRBrake release frequency BIRJump frequency JDCBrake engage Frequency BENBrake Contact23Summary Bertrand Guarinos STIE ATV71 当负载很轻或空在时，本功能可以实现运行周期的优化 这时变频器运行于恒功率模式，在输出电流不超过电机额定电流的前提下，使速度超过额定值n典型应用 : 天车的提升运动 起重机 绞盘 0f maxf nomf

14、max上升f nom下降起重驱动需要的特殊功能：高速提升起重驱动需要的特殊功能：高速提升:24Summary Bertrand Guarinos STIE ATV71最高频率最高频率 HSP额定频率额定频率 FrS恒功率恒功率C=k FrS/F恒转矩恒转矩C=k U/F瞬态过转矩瞬态过转矩额定转矩额定转矩CnFRSHSP 转矩转矩 频率频率可能运行于某高于给定的转速，但可能运行于某高于给定的转速，但提供的力矩减少了提供的力矩减少了有两种模式可以限制最高提升速度有两种模式可以限制最高提升速度电流限幅电流限幅以负载为函数的速度限制以负载为函数的速度限制起重驱动需要的特殊功能：高速提升起重驱动需要的

15、特殊功能：高速提升:25Summary Bertrand Guarinos STIE ATV71起重驱动需要的特殊功能：其他复杂功能起重驱动需要的特殊功能：其他复杂功能防摇防抖动纠偏多钩同步主从驱动26Summary Bertrand Guarinos STIE ATV71n配合抱闸逻辑的称重功能配合抱闸逻辑的称重功能 本功能靠外加的重量测量传感器来调整抱闸释放时维持负载相上所需的必要转距. 使得上升下降启动时无一点震动.电梯应用所需的特殊功能：电梯应用所需的特殊功能：27Summary Bertrand Guarinos STIE ATV71 本功能与抱闸制动逻辑紧密相关. 它改变负载在停止

16、位置抱闸释放打开前的电流水平IBR . 停止位置重量的测量由一个外加的4-20mA输出传感器（比例）与一个已定义此作用(PES=Aix)的模拟逻辑输入口相连。 一组参数用来对应实测重量与抱闸释放前的电流. 本功能对电动像限和再生发电像限都有效. 如果重量信号丢失, 抱闸释放时的IBR 自动地设置为安全保护应用所取决的值.电梯应用所需的特殊功能：称重补偿电梯应用所需的特殊功能：称重补偿28Summary Bertrand Guarinos STIE ATV71IBR 抱闸释放电流抱闸释放电流比例信号比例信号 PES=AIxLP2LP1CP1CP2零负载点零负载点100%0由于平衡重锤的作用，轿厢

17、的由于平衡重锤的作用，轿厢的非零负载点可对电机认为是零非零负载点可对电机认为是零负载点负载点.电梯应用所需的特殊功能：称重补偿电梯应用所需的特殊功能：称重补偿29Summary Bertrand Guarinos STIE ATV71n称重功能的优点抱闸打开时严重窜动抱闸打开时严重窜动IBR 作用于负载所以作用于负载所以无大的窜动无大的窜动抱闸状态抱闸状态打开打开额定负载额定负载Low load无称重功能无称重功能IBRImotImotIBR闭合闭合有称重功能有称重功能抱闸状态抱闸状态打开打开额定负载额定负载Low loadIBR=ImotIBR=Imot闭合闭合30Summary Bertr

18、and Guarinos STIE ATV71 本功能允许在主电源系统故障情况下可由备用紧急备用电源给传动供电. 例如，在电梯的轿厢因停电而停在两层楼之间，可将轿厢移到另一层.n应用 : 电梯电梯应用所需的特殊功能：备用电源电梯应用所需的特殊功能：备用电源31Summary Bertrand Guarinos STIE ATV71 当本功能有效时，传动可有一个简化的供应电源来操作（单相电源，蓄电池，低压发电机最低电压交流156V,或直流220v). 一个逻辑输入信号被设定来指示（通知变频器）辅助电源投入。 (RFT=Lix). 供电电源电压最小值可被固定设置(RSU) 在供电电源丢失时，变频器

19、会因欠压故障而掉闸(USF) ，当外部程序开关接通紧急备用电源，逻辑输入有效，设定变频在释放模式(IPL 和USF 无效) . 变频器可以再一次命令电机以额定转矩运行但由于能得到供电电压有限，限制最大转速 (RSP).电梯应用所需的特殊功能：备用电源电梯应用所需的特殊功能：备用电源32Summary Bertrand Guarinos STIE ATV71紧急备用电源投入紧急备用电源投入33Summary Bertrand Guarinos STIE ATV71转炉主体设备：由炉体、炉体支撑装置、炉体倾动机构组成。由于冶炼操作需要，转炉需倾动倾动到不同的角度，以便进行各项作业内容转炉一般有四台

20、交流电机（过去为直流电机）通过齿轮箱传动，有外部电机抱闸装置。三台电机就能使转炉运行，两台至少可以让转炉转一圈回到初始状态。转炉倾动要求：转炉倾动回转角度：+/-360度转炉倾动回转速度：1.0r/min0.2r/min转炉起、停以及转动过程中必须平稳流畅，四台倾动电机保证负荷平衡。转炉倾动的工艺要求转炉倾动的工艺要求34Summary Bertrand Guarinos STIE ATV71轧钢典型工艺流程轧钢典型工艺流程35Summary Bertrand Guarinos STIE ATV71The fastest newsprint paper machine in the world

21、 1800 m/min造纸造纸36Summary Bertrand Guarinos STIE ATV7137Summary Bertrand Guarinos STIE ATV7138Summary Bertrand Guarinos STIE ATV7139Summary Bertrand Guarinos STIE ATV71拉伸控制拉伸控制40Summary Bertrand Guarinos STIE ATV71压铸机搬运压铸机搬运41Summary Bertrand Guarinos STIE ATV71三维传送三维传送42Summary Bertrand Guarinos STI

22、E ATV71印刷机械印刷机械43Summary Bertrand Guarinos STIE ATV71滚筒供料器滚筒供料器44Summary Bertrand Guarinos STIE ATV71速度同步45Summary Bertrand Guarinos STIE ATV71n基本的功能和革新基本的功能和革新: 电机切换（2套电机参数） 电动电位器（+/- speed） 16预置速度 抱闸控制 限位开关管理 PI 调节器 使用远程控制面板上载和下载参数 存储设定和调整参数 用密码保护设定内容 外部故障亦可停止变频器 双电流限幅 直流电流注入46Summary Bertrand Gua

23、rinos STIE ATV71ATV71 速度同步方案速度同步方案速度给定1.速度给定由通讯给出。分辨率为TFR/32767.2.ATV71的速度精度在闭环情况下为0.01%.3.优异的速度环可保证良好的跟随性。47Summary Bertrand Guarinos STIE ATV71nController Inside卡分别通过内部连接和CANOPEN读取两台电机编码器的累计脉冲（代表了位置）。并做P调节。n位置误差实际取决于读取数据在时间上的抖动。n实践证明误差在200个脉冲左右。ATV71 速度同步方案速度同步方案48Summary Bertrand Guarinos STIE ATV71ATV71 负荷平衡控制负荷平衡控制刚性连接刚性连接1.主机工作于速度模式，将力矩信号输出给从机2.从机工作于力矩模式，力矩给定取自主机的力矩输出3.速度必须闭环力矩信号49Summary Bertrand Guarinos STIE ATV71