同步机专用变频器在同步传动上的应用案例

概述：

最近几年，各种各样的变频器产品大量涌现，有高压、中压、低压等各种容量的变频器。变频器的迅速发展既与我国高科技技术的大量应用有关，又与我国电力资源紧缺，急需能节省电力的设备有关。变频器的发展方向一方面是向全数字化、功能齐全，特别是具有通信、联网功能的高档变频器发展，比如本文介绍的AMB-G9、G11系列变频器；另一方面是向小型、简易的变频器发展V9，满足设备基本调速的要求。无传感器的矢量控制是主要发展方向。目前电流响应达到了0.1~0.7ms，速度响应达到了2~4ms。变频技术的发展趋势是提高控制精确度、范围和运算能力，加强低速性能和可逆运行的稳定性，驱动多台电机时的负荷平衡等。

　　二、AMB-G变频器功能简介

　AMB-G系列变频器应用当今最先进的电机矢量控制理论、采用高性能的功率模块、先进的变频器制造工艺，无论从简单的变频控制到复杂、高性能的功能应用，AMB-G9、G11系列变频器都能提供合适的解决方案。AMB-G9、G11系列变频器额定容量范围为0.55~400KW、宽电压设计、 额定400V输入电压的变频器在-20%~+30%电源情况下均可正常工作。产品已取得CE、UL认证。

　　变频器已内置可定义的编码器反馈接口，可扩展的I/O及变频器之间基于CAN的系统总线，可支持RS-485等各类总线，速度闭环控制精确度高达±0.01%，开环0Hz运行时可输出大于100%的电机额定转矩。可随时调用。内置智能PI控制器，可有效控制压力、流量、速度等。

　AMB-G9 、G11系列变频器可选输入/输出电抗器及EMC和正弦滤波器，特殊设计的散热系统使变频器的最大环境温度高达45℃，系统设计更安全更稳定。

　　三、石膏板生产线同步传动控制要求

　　纸面石膏板成型是把各种原料按配方配料，经搅拌混合后制成浆料，倒入下层护面纸，盖上上层护面纸，挤压成板状。刚成型的纸面石膏板，通过1#、2#、3# 凝固皮带机初凝，运送至输送辊道，进一步凝固输送，固化后测长切断。这里一条全自动化生产线，所以上、下护面纸的开卷拉出装置、3条凝固皮带机及4段输送辊道的速度必须保持同步一致，否则就会断纸或者起包，造成停产或者出现废品。

　　四 AMB-G9、 G11变频器在同步传动控制上的应用

　　1、控制系统配置

　　本段控制是年产3000万平米石膏板机组全厂电控装置的组成部分，控制配料及成型系统。主机PLC由一套SLC-5/05主机架及一套扩展机架构成。PLC与上位机通过以太网通讯。PLC与变频器之间，同步系统通过PROFIBUS网通讯，以保证同步精度；PLC与其它原料粉料和纸浆、水等的变频器之间通过模拟量4~20mA给定。系统采用PLC控制系统，PLC选用美国ROCKWELL公司的SLC-5/05，变频器就是选用德国的TigerPower TP2200系列产品。在人机界面上根据预先设定的生产速度，由PLC通过变频器的通讯口来指挥传动设备的启停和同步运行。同时生产设备模拟流程图，变频器的各种运行参数，如实际输出电压、输出功率、输出频率、电机运行电流、发生的各种故障等，在人机界面上均可以显示和记录。

　　2、AMB-G9、G11变频器的通信选择

　　变频器和电机的连线，应该遵守国家和国际上的规定。无输出滤波器的电机电缆最大长度，无屏蔽电缆线为100m(4.0~18.5kW)和50m(0.55kW~3.0kW)，选用屏蔽电缆线为以上长度的一半。使用低电容电缆和输出滤波器，导线长度可以适当加长。7.5kW及以下的变频器均已内置了EMC滤波器。

　　但是本工程，最远点的电机离本系统控制中心却有350米左右，远远不能满足要求。所以决定把传动电机的变频器放置在电机旁边，在每台变频器B口装上一块CM-PDP通讯卡，通过PROFIBUS-DP现场总线与PLC交换数据。每个AC380V供电电源只要就近选取就可以了，节省了动力电缆投资。而且PLC与变频器之间经过通讯传输数据，比用模拟量信号4~20mA传输数据，有更快的速度和更高的精确度，同时变频器还可以传输更多的内部数据给PLC系统。

　　3、AMB-G变频器的安装和接线

　　变频器是按照产品规范EN61800-3的要求和限定值来设计的，它有工业应用的抗电磁干扰要求。

　　变频器和电抗器应该专业地接到有地电位平面，并且有良好的导电性。变频器的放电电流可能大于3.5mA，根据EN50178规范，必须提供永久的地线连接。接地的保护导线横截面至少要有10mm2，或者必须敷设专用的接地装置。应该确保系统和设备内部有良好的等电势焊接。电控柜、控制面板、机架等设备部件应该通过一个平面与电力线连接，并且有良好的导电性。

　　除了变频器和电机之间的连线上节已提到外，还有一些特别的要求。电源动力线并无长度限制，但它必须和控制线、数据线、电机线隔离。控制线的屏蔽应该是在一个大的范围用良好的导电性在两端都和地相连接。模拟数据线只需要在一端与屏蔽电位连接。如果有直流连接，变频器应该连接到有相同的电源电势或者有共同的直流电压源。线长大于300mm的线必须有屏蔽，并且两端都连联接端子。要避免安装中不必要的线和浮接的敷设。

　　五 AMB-G9变频器控制方式设置

　　1、V/F控制

　　 无速度传感器式控制，包含了三相电机变速控制的许多标准应用。电机速度由额定电压和频率决定的V/f特性设置的。

　　2、智能PID控制

　　无速度传感器式控制，智能PI控制器，通过软件功能扩展了无速度传感器控制的应用，给定值百分比和实际值百分比的PI控制，大大方便了用户的具体需要。压力、流量、液面控制和速度模拟量反馈都得到了相关的应用。