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中達電通公司AMD產品處 劉元剛
摘 要:weileshixianbianpinqiqudongdecushajishigudiaodianshibuduanxian,yaoqiuchuandongkongzhixitongjuyoutongbuzhidonggongneng。benwentichubianpinqiwaiguadianrongzaishengtongbuzhidongyuanlishejihecanshujisuanfangfa。
關鍵詞:台達變頻器 多電機掉電 同步製動 外掛電容
1 引言
在(zai)棉(mian)紡(fang)工(gong)藝(yi)過(guo)程(cheng)中(zhong),粗(cu)紗(sha)機(ji)的(de)主(zhu)要(yao)功(gong)能(neng)是(shi)對(dui)棉(mian)條(tiao)進(jin)行(xing)一(yi)定(ding)的(de)牽(qian)伸(shen),以(yi)使(shi)棉(mian)條(tiao)達(da)到(dao)一(yi)定(ding)的(de)牽(qian)伸(shen)倍(bei)數(shu)並(bing)製(zhi)成(cheng)一(yi)定(ding)的(de)卷(juan)繞(rao)形(xing)式(shi),便(bian)於(yu)儲(chu)存(cun)和(he)搬(ban)運(yun),適(shi)應(ying)細(xi)紗(sha)機(ji)的(de)喂(wei)入(ru)。粗(cu)紗(sha)工(gong)序(xu)粗(cu)紗(sha)機(ji)自(zi)動(dong)化(hua)係(xi)統(tong)構(gou)造(zao)目(mu)前(qian)市(shi)場(chang)主(zhu)要(yao)分(fen)為(wei)三(san)大(da)方(fang)案(an):其一,利用工業控製計算機、板卡、變頻器;其二,觸摸屏、PLC、變頻器;其三,觸摸屏、單片機模塊、變頻器。在這三個係統方案都必須麵臨的一個問題:就是掉電需要多電機同步停止。目前普遍采用了的是變頻器進入刹車狀態,產生再生能量來保證電機同步停止。
2 外掛母線電容儲能同步製動設計
2.1 原理設計
根(gen)據(ju)一(yi)般(ban)變(bian)頻(pin)器(qi)原(yuan)理(li),直(zhi)流(liu)母(mu)線(xian)電(dian)容(rong)用(yong)於(yu)濾(lv)除(chu)整(zheng)流(liu)器(qi)交(jiao)流(liu)成(cheng)分(fen)和(he)穩(wen)定(ding)逆(ni)變(bian)器(qi)供(gong)電(dian)電(dian)壓(ya)。對(dui)於(yu)多(duo)電(dian)機(ji)獨(du)立(li)變(bian)頻(pin)驅(qu)動(dong)的(de)粗(cu)紗(sha)機(ji),母(mu)線(xian)電(dian)容(rong)具(ju)有(you)在(zai)事(shi)故(gu)掉(diao)電(dian)時(shi)刻(ke)利(li)用(yong)存(cun)儲(chu)的(de)電(dian)能(neng)提(ti)供(gong)再(zai)生(sheng)製(zhi)動(dong)激(ji)勵(li)能(neng)源(yuan)的(de)潛(qian)在(zai)功(gong)能(neng)。由(you)於(yu)標(biao)準(zhun)母(mu)線(xian)電(dian)容(rong)容(rong)量(liang)通(tong)常(chang)僅(jin)僅(jin)是(shi)為(wei)滿(man)足(zu)濾(lv)波(bo)與(yu)穩(wen)壓(ya),難(nan)以(yi)滿(man)足(zu)掉(diao)電(dian)製(zhi)動(dong)能(neng)量(liang)需(xu)求(qiu),提(ti)出(chu)外(wai)掛(gua)大(da)容(rong)量(liang)母(mu)線(xian)電(dian)容(rong)儲(chu)能(neng)同(tong)步(bu)製(zhi)動(dong)方(fang)案(an)。外(wai)掛(gua)電(dian)容(rong)會(hui)對(dui)變(bian)頻(pin)器(qi)的(de)整(zheng)流(liu)器(qi)造(zao)成(cheng)巨(ju)大(da)的(de)啟(qi)動(dong)電(dian)流(liu)衝(chong)擊(ji),利(li)用(yong)粗(cu)紗(sha)機(ji)PLC實現軟啟動保護設計,原理類似於變頻器內部母線電容串聯啟動保護電阻。針對母線電容儲能同步製動設計,台達B係列變頻器針對粗紗機的應用特點進行了軟件的客製化修改設計。
2.2 台達B係列變頻器軟件客製化修改
台達B係列變頻器針對粗紗機的應用特點進行了軟件的修改設計。
(1)增加再生能量產生功能選擇。參數06-19進行再生能量產生的功能選擇,當06-19=0時變頻器和標準品變頻器一樣。當06-19=1 時檢測到低電壓時,變頻器立即閉合外部端子EF並且進入第二減速時間。
(2)設置外部端子EF檢測電壓準位。06-16為設置EF檢測電壓準位,在圖1中的 。06-17為電壓檢測的時間。整個過程是當變頻器檢測到直流母線上的電壓小於或者等於06-16的準位並且持續時間達到了 06-17設置時間。變頻器則立即進入減速刹車狀態,刹車時間是根據第二減速時間02-12來設定。
(3)滿足係統需求的製約因素分析。 06-16檢測電壓準位,02-12減速時間與外部電容容量。06-16檢測電壓準位設定越高,則越有足夠的能量保留,但是電壓準位太高將無法滿足粗紗機中電網正常電壓偏低運行性能;02-12減速時間設置越短越有利停車,但是過短造成機械的震動;外部電容容量越大則越有利停車,但是過大則成本和體積就會隨之增大。因此這三個方麵要取一個適中的點。
3 外掛母線電容量計算
3.1 計算目的
(1)計算需要外掛電容容量多少,才能保證滿負載粗紗機在掉電時能夠同步停止。
(2)設計外部軟啟動電路,保證在加大變頻器電容情況下減少上電的衝擊。
3.2 計算步驟
(1)電容端口電壓曲線分析
電容端口電壓曲線分析參見圖1。母mu線xian電dian壓ya包bao絡luo線xian衰shuai落luo代dai表biao電dian機ji機ji械xie能neng量liang在zai刹sha車che過guo程cheng中zhong轉zhuan化hua衰shuai減jian。母mu線xian電dian壓ya鋸ju齒chi曲qu線xian說shuo明ming刹sha車che過guo程cheng中zhong的de間jian歇xie製zhi動dong是shi根gen據ju電dian壓ya準zhun位wei值zhi判pan定ding實shi現xian的de。

其中:
――――電容端口電壓
――――台達B係列變頻器EF檢測電壓準位
――――B係列變頻器進入刹車之後能量開始回饋時,電容兩端電壓
―――從EF檢測電壓到能量開始回饋的時間
―――粗紗機發現掉電後能夠同步停車的時間
―――為電容端口電壓方程的常數
(2)計算常數
台達B係列變頻器通過修改內部軟件,縮短EF檢測電壓到進入減速刹車狀態的時間。
現在暫時認為 =80ms(此數據目前隻能估計),設置參數06-16=495即 =495,估
計 =452。也就是當電網電壓為AC350,係統認為開始掉電,進入刹車狀態,當電容端
口電壓降為DC452也可以認為直流母線電壓為452。係統開始有再生能量回饋。據此可以
計算常數 。
(負號表示電容在放電)
(3)電容端口電壓和端口電流之間的關係
(4)電容量計算
根據實際情況,粗紗機在滿負載情況下需要的電流大約10-15A,現在粗略估算i=13A,則:
F
因此可以選擇的滿負載時,外掛電容在2-3萬微法。
這是一個實際的例子,可以根據實際的需要通過改動相關的參數,根據上麵的計算公式就可以完成其它電容容量的選擇。
4 軟啟動保護電阻設計
4.1 軟啟動原理
在zai任ren何he電dian壓ya型xing變bian頻pin器qi中zhong都dou有you大da容rong量liang電dian容rong的de存cun在zai,當dang上shang電dian瞬shun間jian相xiang當dang於yu給gei電dian容rong兩liang端duan一yi個ge階jie躍yue信xin號hao。如ru果guo直zhi接jie加jia入ru電dian容rong兩liang端duan則ze電dian容rong的de充chong電dian電dian流liu很hen大da,將jiang嚴yan重zhong影ying響xiang電dian容rong的de壽shou命ming。對dui此ci大da部bu分fen變bian頻pin器qi在zai整zheng流liu部bu分fen之zhi後hou加jia入ru了le軟ruan啟qi動dong電dian路lu。根gen據ju這zhe個ge思si想xiang在zai粗cu紗sha機ji中zhong由you於yu除chu了le三san台tai變bian頻pin器qi的de本ben身shen的de電dian容rong之zhi外wai,還hai在zai直zhi流liu母mu線xian上shang外wai掛gua了le大da容rong量liang電dian容rong,因yin此ci需xu要yao設she計ji軟ruan啟qi動dong電dian路lu來lai保bao證zheng變bian頻pin器qi的de壽shou命ming。主zhu要yao思si想xiang如ru下xia:在變頻器的直流母線上外加電容如圖2所示,接觸器的控製端由PLC來控製,當上電時PLC延時一段時間,等電容通過電阻R充電之後,接觸器閉合旁路電阻R。

4.2 軟啟動電氣參數計算
根據上例計算結果,如果粗紗機外掛電容為 0.024F,對0.024F電容充電電流希望控製
在1.2A以內,則:
歐; 瓦;充電時間常數 秒。
選擇軟啟動電阻470歐功率不低於600瓦。PLC上電之後延時時間要有15S以上。旁路接觸器選擇通過電流在25A/50A。
5結束語
變bian頻pin器qi驅qu動dong粗cu紗sha機ji多duo電dian機ji掉diao電dian同tong步bu製zhi動dong是shi紡fang織zhi工gong業ye的de特te殊shu問wen題ti。掉diao電dian時shi刻ke係xi統tong已yi經jing完wan全quan失shi去qu外wai部bu能neng源yuan供gong應ying,一yi般ban意yi義yi上shang的de變bian頻pin器qi製zhi動dong完wan全quan失shi效xiao,導dao致zhi上shang百bai根gen紗sha錠ding斷duan線xian,需xu要yao長chang時shi間jian的de人ren工gong接jie線xian恢hui複fu作zuo業ye。因yin此ci本ben文wen討tao論lun的de外wai掛gua母mu線xian電dian容rong同tong步bu製zhi動dong方fang案an具ju有you積ji極ji的de實shi用yong意yi義yi。項xiang目mu已yi經jing通tong過guo研yan發fa階jie段duan,投tou入ru工gong程cheng應ying用yong。
作者簡介
劉元剛 男 中達電通股份有限公司北京分公司AMD產品處技術支持工程師
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