Зміст презентації n n n Ш Ш Ш

Скачать презентацию Зміст презентації n n n Ш Ш Ш

през_06_11_atv.ppt

Количество слайдов: 118

Зміст презентації n n n Ш Ш Ш n Вступні коментарі Що таке сучасний перетворювач частоти, його основні функціональні можливості Особливості частотного керування АД- словник частотного керування Презентація перетворювачів частоти від SE-короткий огляд серії Altivar Проблеми інтегрування ПЧ у середовище: взаємодія ПЧ з двигуном взаємодія ПЧ з середовищем, проблема ЕМС класифікація середовища та електроприводів з точки зору ЕМС Ефективність використання ПЧ Altivar- кіноролики

Структурна схема силового кола ПЧ um Rectifier bridge R S Pre-load T D 1 D 2 D 3 R S T T 1 T 3 T 5 M 3~ C D 4 D 5 D 6 Випрямляч випрямлена напруга im Inverter Filter T 2 T 4 T 6 PWM control Фільтр згладжування пульсацій напруги Інвертор Отримання 3 -фазної напруги регульованої амплітуди та частоти

Спрощена архітектура сучасного ПЧ (типу ATV 71) Силовая секция Карта контроля Послед интерфейс Карта расширения 1 Контроллер Application Унифицир. блок управления Контроллер Изоляция управления двигателем Карта расширения 2 Интегрир терминал Порт 1 : MBS RJ 45 (терминал) Графический терминал Скоростной послед порт энкодер опц. карта 3 Порт 2 : RJ 45 Modbus Can. Open

Основні функціональні можливості n n n Керування координатами електроприводу (струм, момент, швидкість) Керування технологічними параметрами (положення робочих органів, керування тиском, рівнем , натягом, синхронізація валів, керування продуктивністю, тощо) Моніторінг, діагностика та захист електроприводу Програмування, налаштування та параметрування ПЧ Забезпечення діалогу з користувачем та АСУТП

Ефективність впровадження ПЧ q Технічні аспекти • Покращення технології • Автоматизація механізму та можливість його інтеграції в АСУ ТП q. Економічні аспекти • Економія електроенергії • Зменшення експлуатаційних витрат на плановопопереджувальні ремонти

Особливості частотного керування АД n Поняття про скалярне керування: - критичний момент двигуна на основі схеми заміщення асинхронного двигуна

Особливості частотного керування АД n U 1 Закони скалярного керування U 1 Лінійний закон Квадратичний закон Uн Uн Mk Mк U 1 fн fmax f 1

Особливості частотного керування АД IR-компенсація (оптимізація моменту на низьких частотах) f 1=50 Гц U Uн IR-компенсация f 1=25 Гц f 1=12 Гц U 0 M U 1/f 1=const fн fmax

Векторне керування . I 1 q I 1 d 2

Векторне керування Словник термінів n n Бездавачеве векторне керування SVC ( Sensorless Vector Control) SVCU -Векторне керування за напругою SVCI – Векторне керування за струмом Векторне керування магнітним потоком FVC (Flux Vector Control) n Компенсація ковзання

Векторне керування Словник термінів n Компенсація ковзання Цей коефіцієнт налаштовується k. М * + + Mc f k. ПЧ АД

Векторне керування Словник термінів n Спосіб керування з економією електричної енергії. ( закон керування типу n. Ld- ATV 312) n Пряме керування моментом асинхронного двигуна DTC (Direct Torque Control )- приклад ACS 800 (ABB)

Принцип роботи перетворювача частоти um Модуль випрямляча DC-дросель R S T D 1 D 2 D 3 R S T T 1 T 3 T 5 M 3~ C D 4 D 5 D 6 Випрямляч випрямлена напруга im Інвертор Фільтр T 2 T 4 T 6 ШИМ керування Фільтр згладжування напруги Інвертор Отримання трифазної змінної напруги з регульованою амплітудою та частотою

Принцип роботи інвертора Positive DC Bus Negative DC Bus + - Випрямляч Інвертор

Принцип роботи інвертора Positive DC Bus Negative DC Bus + - RECTIFIER INVERTER

Принцип роботи інвертора + Напруга Positive DC Bus Negative DC Bus - Випрямляч Інвертор Частота

Принцип роботи інвертора

Принцип роботи інвертора Frequency = 25 Hz Frequency = 50 Hz

Принцип роботи інвертора RECTIFIER Positive DC Bus Negative DC Bus INVERTER + - Motor

Трифазний АІН з широтноімпульсною модуляцією

Вимірювання на виході інвертора

Способи гальмування в електроприводах з ПЧ Рекуперативне гальмування: • енергоощадність; • додаткові капітальні витрати З активним випрямлячем АВ • Синусоїдальна форма вхідного струму • cos =1

Способы торможения в электроприводах с ПЧ Рекуперативное с разрядным резистором: • тормозная энергия рассеивается в резисторе; • дополнительные капитальные затраты невелики Динамическое торможение (торможение постоянным током) • тормозная энергия рассеивается в двигателе; • дополнительные капитальные затраты отсутствуют

Способи гальмування в електроприводах з ПЧ Обмін гальмівною енергією по шинах постійного струму • рекуперована енергія може бути використана іншими користувачами • потужність випрямляча є меншою за сумарну потужність інверторів • доцільно використовувати у багатодвигунних електроприводах

Способи гальмування в електроприводах з ПЧ

Типова схема зовнішніх з’єднань ПЧ типу ATV 312

Формування команд та задання частоти

Формування команд та задання частоти Роздільне керування

ПРИКЛАДНІ ФУНКЦІЇ ПІД-регулятор

ПРИКЛАДНІ ФУНКЦІЇ Каскадне керування групою насосів

ПРИКЛАДНІ ФУНКЦІЇ Логіка керування гальмом Логіка керування визначає послідовність керування накладанням та зняттям гальма Це забезпечує утримання вантажу за любих обставин. Логіка керування адаптована для горизонтального та вертикального переміщення вантажу Налаштування дозволяють отримати плавний пуск та гальмування Застосування: Лебідки Крани Підйомні механізми Ліфти та інші механізми

ПРИКЛАДНІ ФУНКЦІЇ (Логіка керування гальмом, вертикальне переміщення, розімкнене керування SVC) Частота снятия тормоза BIR Выходная частота Скачок частоты JDC Частота наложения тормоза BEN Подъем Спуск Ток снятия тормоза IBR Ток Намагничивание BIR, JDC, BEN =Автоматически настраиваются в функции скольжения. BED=NO Скачок частоты JDC BED= YES Последовательность торможения активируется, когда скорость проходит через 0 при реверсе Rx или LO 0 1 Состояние тормоза Контакт тормоза Наложен Снят BRT Намагн -Со знаком, соответствующим направлению BIP=NO -Всегда положительным BIP=YES - Различным при подъеме (IBR) спуске (IRD) BIP=2 IBr - Функция веса BIP=NO + вес BRR IBR может быть : Поддержание момента BET Регулирование скорости TTR ШИМ откл BCI=Lix Контакт положения тормоза используется для его управления. В Expert Меню возможно установить приоритет сигнала контакта перед сигналами таймеров BRT, BET

ПРИКЛАДНІ ФУНКЦІЇ (Логіка керування гальмом, горизонтальне переміщення, розімкнене керування SVC) Частота наложения тормоза BEN Выходная частота движении обычно устанавливается на 0 BIP=No Предотвращает толчки Вперед Назад Ток открытия тормоза IBR Динамическое торможение SDC Rx или DO 0 1 Контакт тормоза Наложен Снят Намагн. BRT Регулирование момента SDC, BEN Позволяет удерживать активную нагрузку до и во время наложения тормоза. Если Lix =BCI, то контакт состояния тормоза используется для управления им. В Expert Меню возможно установить приоритет сигнала контакта перед сигналами таймеров BRT, BET BRR Намагничивание IBR при горизонтальном TBE Регулирование скорости BET Динамическое торможение TTR ШИМ откл TBE позволяет стабилизировать движение путем использованя динамического торможения перед наложением тормоза

ПРИКЛАДНІ ФУНКЦІЇ (Логіка керування гальмом, вертикальне переміщення, замкнене керування FVC) Выходная частота IBR может быть : Подъем -Со знаком, соответствующим направлению BIP=NO - Всегда положителен BIP=YES - Различным при подъеме (IBR) спуске (IRD) BIP=2 IBr - Функция веса BIP=NO + вес Спуск Ток открытия тормоза IBR Rx или DO BRR Намагничивание 0 Если Lix =BCI, то контакт состояния тормоза используется для управления им. В Expert Меню возможно установить приоритет сигнала контакта перед сигналами таймеров BRT, BET 1 Контакт тормоза Наложен Снят BRT Намагн. Состояние тормоза Регулирование момента BET Регулирование скорости TTR ШИМ откл TTR минимальное время между двумя циклами

ПРИКЛАДНІ ФУНКЦІЇ (Логіка керування гальмом, горизонтальне переміщення, замкнене керування FVC) Выходная частота IBR при горизонтальном движении обычно устанавливается на 0 BIP=No Предотвращает толчки Вперед Назад Ток Ток открытия тормоза IBR Намагничивание Rx или DO Если Lix =BCI контакт положения тормоза используется для его управления. BRR Поддержание момента при нулевой скорости 0 В Expert Меню возможно установить приоритет сигнала контакта перед сигналами таймеров BRT, BET 1 Контакт тормоза Открыт Замкнут TBE BET Намагн. BRT Регулиро вание момента Регулирование скорости TTR ШИМ откл TBE позволяет стабилизировать скорость путем поддержания момента при нулевой скорости.

ПРИКЛАДНІ ФУНКЦІЇ (Логіка керування гальмом. Переваги) Простота Спеціалізоване меню Налаштування, адаптовані до вертикального або горизонтального переміщення Автоматичне налаштування основних параметрів Струм зняття гальма адаптується для забезпечення плавності руху та подовження тривалості служби гальма Велика перевантажувальна здатність за моментом Повний момент при нульовій швидкості (замкнена система) Безпека Налаштування параметрів, котрі забезпечують безпеку Спостереження за станом моменту перед зняттям гальма Врахування стану гальма Спостереження за напрямком руху та перевищенням швидкості (замкнена система) Утримання вантажу у випадку відмови гальма (замкнена система) Пауза між двома циклами

ПРИКЛАДНІ ФУНКЦІЇ (підйом з підвищеною швидкістю) Ця функція дозволяє скоротити час роботи при підйомі легких вантажів Робота в режимі “постійна потужність” при швидкості вище за номінальну та струмах, котрі не перевищують номінальний струм двигуна. Застосування : Крани Лебідки f nom f max Подъем Спуск

ПРИКЛАДНІ ФУНКЦІЇ (підйом з підвищеною швидкістю) Возможность работы со скоростью выше номинальной, но при уменьшенном моменте. Момент 2 режима позволяют ограничить максимальную скорость подъема. Превышение момента в переходном режиме Ограничение тока Cn Номинальный момент Ограничение скорости в зависимости от веса груза Постоянный момент C=k U/F Постоянная мощность C=k Fr. S/F HSP FRS Номинальная частота Fr. S Частота Максимальная частота HSP

ПРИКЛАДНІ ФУНКЦІЇ (підйом з підвищеною швидкістю) Два режими роботи Режим “Задання швидкості” : Максимально допустима швидкість розраховується перетворювачем в залежності від навантаження Перевага : профілі розгону залишаються лінійними Незручності : необхідний певний час для зважування вантажу Режим “Обмеження струму” : Максимальна швидкість визначається обмеженням струму при підйомі. Функція переходить на режим «Задання швидкості» при спуску ( режим генератора) Переваги: Відсутня часова затримка при визначені швидкості підйому Робота при постійній потужності вище номінальної швидкості Струм не досягає номінального значення при швидкостях вище за номінальне значення Недоліки : Профілі розгону нелінійні, коли наступає обмеження струму Цей режимможна використовувати тільки для режиму двигуна.

ПРИКЛАДНІ ФУНКЦІЇ (підйом з підвищеною швидкістю) Режим задання швидкості: Швидкість можна збільшувати до межі, розрахованої при зважуванні вантажу Команда Подъем или Спуск t Задание частоты HSP После команды ПУСК, когда достигается скорость OSP, она стабилизируется на время t. OS для взвешивания груза. FRS OSP: Установившаяся скорость для измерения веса грузаt OSP t Выходная частота HSP t. OS : Время, требуемое для измерения веса груза. Рассчитанный предел Ограничение скорости активно до подачи команды на остановку или реверс. FRS OSP TOS t

ПРИКЛАДНІ ФУНКЦІЇ (підйом з підвищеною швидкістю) Режим обмеження струму Команда Подъем Задание частоты После команды ПУСК, когда скорость достигает значения SCL, вступает в действие ограничение по току CLO t HSP FRS Режим в генераторном квадранте : Задание скорости t Выходная частота HSP Режим в двигательном квадранте : Ограничение тока Ограничение скорости путем ограничения тока FRS SCL : уровень скорости, на котором начинается ограничение тока CLO SCL t Ток CLx Ограничение токаt t CLO Двигатель Генератор Двигатель CLO : уровень, на котором начинается ограничение тока, при подъеме с повышенной скоростью

Входные выпрямители двухзвенных ПЧ Особенности: • выпрямленный ток прерывистый; • потребляемый из сети ток существенно несинусоидальный

Вплив ПЧ на мережу

Спектральний склад гармонік струму

Спотворення струму npu tal i t: rren u Sc t RM To Fundamental input RMS current

Коефіцієнт потужності Power factor

Засоби зменшення впливу ПЧ на мережу § Використання мережного дроселя § Використання дроселя постійного струму § Використання додаткового вхідного фільтра радіочастот

Варианты подавления гармоник ● Сетевой дроссель или DC дроссель

Применение сетевого дросселя Without additional choke THDI = 150% Irms = 45 A With additional choke 3% THDI = 40% Irms = 28 A -60%

Сетевой дроссель или DC дроссель Line inductor 3 x 1 m. H Inductor 2 m. H in the DC bus THD = 39. 16 % Irms = 28 A 30 25, 94 25 25, 80 25 20 I (A) 20 15 9, 38 10 15 10 6, 65 0, 99 0, 81 23 25 1, 12 19 13 1, 39 17 1, 73 11 Harmonic order 21 15 21 19 17 15 11 9 7 5 13 Harmonic order 2, 23 0 9 0, 30 7 0, 35 5 0, 49 3 0, 74 1 0, 87 25 1, 80 0 3 4, 14 5 3, 20 23 5 1 I (A) THD = 33. 54 % Irms = 27 A 30

Применение Active Front End – задача подавление гармоник Модуль входного фильтра Сетевой дроссель Активный Преобразователь выпрямитель частоты Altivar 61/71 Active Front End

Применение Active Front End – задача подавление гармоник Генератор Двигатель T 1 T 3 T 1 T 5 L 1 L 2 L 3 T 5 M 3~ C T 2 T 4 T 6 Рекуперации энергии в сеть Потребление энергии из сети Load

Вплив ПЧ на двигун q Проблема градієнту d. U/dt q Проблема довгого кабелю

Перенапряжение на обмотках двигателя d. V/d. T Напряжение на выходе инвертора Напряжение на обмотках двигателя

Крутизна фронта прямоугольного импульса d. V/d. T Частота коммутации n Выходная частота n Длина кабельной линии n

Перенапряжение на обмотках двигателя d. V/d. T

Разница напряжений между витками обмоток двигателя Напряжение на первом витке Напряжение на последнем витке Разница напряжений между витками

Токи утечки на землю

Применение экранированных кабелей и ЭМС фильтров

Ограничение при использовании экранированных кабелей n Протекание зарядных токов в кабеле двигателя

Повреждение подшипников

Рекомендуемые схемы подключения кабелей согласно IEC 60034 -25

Применение фильтров d. V/d. T Подавление d. V/d. T Уменьшение уровня токов утечки

Применение фильтров d. V/d. T Напряжение на обмотках двигателя с фильтром d. V/d. T

Уменьшение уровня токов утечки

n n Синусный ЭМС фильтр Выходная частота 0 – 100 Гц Длина кабеля до 1000 м Частота коммутации 4 – 8 к. Гц Возможность применения кабелей без экрана

Синусный ЭМС фильтр • подавление d. V/d. T • синусоидальное межфазное напряжение • подавление пиков тока • подавление токов утечки • подавление электромагнитного излучения

Синусный ЭМС фильтр

Ограничение в применении синусных фильтров n n Синусный фильтр никогда не используется с векторным законом управления по току с датчиком обратной связи Потери напряжения до 10% - необходимо завышать мощность двигателя

Серія ПЧ типу “Altivar” Прості механізми ATV 12 0, 18 - 4, 0 к. Вт ATV 312 Складні механізми ATV 32 0, 18 -15 к. Вт Вентилятори, насоси ATV 71 plus ATV 61 plus 0, 37 -630 к. Вт 90 -2000 к. Вт 0, 37 -800 к. Вт 90 -2400 к. Вт Пристрої плавного пуску серії “Altistart” ATS 01 ATS 48 ATS 22 ATS 48 1, 1 -75 к. Вт Установки кондиц. та вентиляції 4 - 1200 к. Вт 4 -500 к. Вт ATV 212 0, 75 -75 к. Вт

Серія ПЧ типу “Altivar” Кліматичні умови n n n Температура навколишнього середовища: -10ºС +50(60) ºС Відносна вологість(без краплеутворення): 5 -95% Ступінь захисту ІР: від 00 -20 -21 -41 до ІР 54 при розміщенні ПЧ у шафі (комплектна конструкція заводського виконання) Приклад ATV 71 -11 к. Вт IP 54 (graphic terminal) IP 41 (on top) IP 31 (front cover) IP 20 up to 75 k. W 480 V, 45 k. W 240 V IP 00 from 90 k. W (power terminals)

Серія ПЧ типу “Altivar” Конструктивні особливості n Настінне виконання (кріплення на вертикальній площині, у тому числі у шафі при умові забезпечення допустимого теплового режиму) Ручка-навігатор Кнопки “пуск-стоп” Приклад ATV 312

Серія ПЧ типу “Altivar” Конструктивні особливості IP 54 -настінне кріплення, до 75 к. Вт ІР 21 або ІР 54, напільна установка, від 90 к. Вт ATV 61, ІР 54, 400 -630 к. Вт

Проблеми інтегрування ПЧ у середовище Вплив ПЧ на двигун q Проблема довгого кабелю q Проблема градієнта d. U/dt q Підшипникові струми

Наслідки такої вихідної напруги ПЧ: v Виникнення хвильових процесів у кабелі та явища накладання падаючої та відбитої хвилі- результат: перенапруга на обмотці двигуна v Круті фронти імпульсів напруги (d. U/dt) викликають нерівномірний розподіл напруги між витками обмотки двигуна

Засоби зменшення впливу ПЧ на двигун v Використання дроселя двигуна v Використання вихідного фільтра тому числі т. з. синусного фільтра) v Активізація у програмі ПЧ спеціальної функції ( ATV 71) (у

Струми у підшипниках двигуна

Взаємодія ПЧ з середовищем. Проблема ЕМС n ЕМС- це характеристика обладнання (електромеханічної системи) Визначення ЕМС (згідно зі словником МЕК 16101 -07): Здатність пристрою, обладнання чи системи задовільно функціонувати у своєму електромагнітному середовищі без внесення недопустимих завад для всього того, що знаходиться у цьому середовищі.

Взаємодія ПЧ з середовищем. Проблема ЕМС n n Ш Ш Ш ЕМС - як інженерна дисципліна( мистецтво інженера-розробника та інтегратора проекту, Впровадження ЕМС вимагає: А) проведення трикомпонентного аналізу: Джерела (генератора завад), Середовища розповсюдження завад, Системи(обладнання) як жертви електромагнітної завади Б) Розв’язання питань проектування живлення, заземлення, розміщення обладнання у шафах, прокладання кабелів, використання певних схемо-технічних рішень

ЕМС: стандартизація електроприводів ЕМС може бути досягнута в особливому середовищі електромеханічної системи, якщо дві умови виконуються одночасно; Завади, що діють на електропривод, в певних межах, визначених стандартами, не порушують його нормальне функціонування, Завади, породжувані електроприводом, не погіршують функціонування апаратури та систем, що знаходяться поряд. Умови ЕМС для електроприводів визначає стандарт МЕК 61800 -3 (Електроприводи з регулюванням швидкості-частина 3: Вимоги ЕМС та специфічні методи випробування) У цьому стандарті класифікуються два середовища: середовище 1 зв’язане з громадською та житловою інфраструктурою, середовище 2 -промислова зона ЕМС повинна бути розглянута і реалізована у всьому спектрі частот від низьких до високих для електромагнітних явищ, що передаються провідниками або випромінюванням

Класифікація середовища Середовище 1 Середовище яке включає місця побутового користування, де електропостачання відбувається від громадської мережі низької напруги без проміжного трансформатора, яка живить також будівлі побутового користування. Приклад: Будинки, квартири, комерційні та адміністративні будівлі, офіси в житлових будинках відносяться до цього середовища Середовище 2 Середовище, яке включає місця інші, ніж ті, що що отримують електропостачання безпосередньо від громадської мережі низької напруги Приклад: Промислова зона, технічні приміщення всіх будівель, що отримають електропостачання від спеціального трансформатора

Категорії електроприводів Нижченаведені категорії враховують вимоги ЕМС до випромінювання і до імунітету електроприводів у відповідності до середовища та призначення електроприводу. Так наприклад, для середовища 2 вимоги до імунітету є високими, в той же час вимоги до випромінювання є низькими. Зрозуміло, що для середовища 1 ці вимоги будуть протилежними. Електроприводи категорії С 1 це електроприводи з номінальною напругою нижчою за 1000 В, призначені для використання у середовищі 1 Електроприводи категорії С 2 це електроприводи, які не є ні апарат ззі шнуром живлення і вилкою, ні руховий апарат, і котрий, коли він використовується у середовищі 1 встановлюється і уводиться в роботу професіоналом (особа або організація, котра має відповідну компетентність, для уведення в роботу електроприводів з врахуванням вимого ЕМС)

Категорії електроприводів n n Електроприводи категорії 3 Це електроприводи з напругою живлення нижчою за 1000 В, котрі можуть працювати у середовищі 2 і котрі не передбачені для використання у середовищі 1. Електроприводи категорії 4 Це- електроприводи напругою понад 1000 В або з номінальним струмом 400 А і вище, або передбачені для використовування в складних системах середовища 2

Приклади категорій середовища та електроприводів Середовище Катег. приводу

ПОРАДИ ДЛЯ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ОСНОВНИХ ВИМОГ ЕМС n Основні вимоги стосовно категорій електроприводу n Категорія С 1: цей тип електроприводу не створює ніяких обмежень для використання в середовищі 1. Однак, рекомендації виробника повинні бути обо’язково враховані Категорія С 2: електропривод повинен встановлюватися фахівцем (професіоналом), котрий повинен передбачити всі необхідні заходи з використання рекомендацій виробника для виконання вимог ЕМС на місці встановлення і використання електроприводу Категорія С 3 : Ця категорія електроприводу передбачена для використання у середовищі 2 і вона не відповідає вимогам категорій С 1, С 2. Тому інструкції з експлуатації повинні мати попередження, котрі відмічають, що: Цей тип електроприводу не передбачений для використання в громадській мережі низької напруги, котра живить житлові будівлі Використання приводу у цій мережі може привести до ризику паразитних наводок радіозавад. Виробник надає в інструкції з використання поради стосовно використання додаткових пристроїв, щоби зменшити вплив цих завад. Якщо покупець електроприводу передбачає його встановлювати в агрегат, то він повинен реалізувати технічний проект з врахуванням рекомендацій з ЕМС n n • •

ПОРАДИ ДЛЯ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ОСНОВНИХ ВИМОГ ЕМС n n n Категорія С 4. Для встановлення обладнання категорії С 4 кінцевий користувач та монтажник ( разом з проектантом) повинні виробити план ЕМС для того, щоби виконати всі вимоги ЕМС в конкретному випадку. Користувач визначає характеристики ЕМС середовища, враховуючи основне обладнання, що у ньому перебуває. Проектант повинен надати користувачеві всю інформацію стосовно типового рівня завад, що створює електропривод. Відповідність на ЕМС встановлюється не на кількісній базі обмежень, визначених стандартом МЕК 61800 -3, а на основі нормального функціонування обладнання на місці встановлення У всіх випадках необхідно переконатися , що буде забезпечений захист персоналу та майна, який не був би вибраний тип електроприводу. Це обумовлено тим, що забезпечення на відповідність нормам ЕМС може погіршити роботу засобів захисту, приводячи до іх непередбачуваного спрацювання або неспрацьовування взагалі.