Konfiguracja przemiennika ACS 600 ze terowaniem DTC i U/f Intrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego Marcin Morawiec, Jaroław Guzińki Katedra Automatyki Napędu Elektrycznego WEiA Politechnika Gdańka 2010 werja 1.2 (11.04.2011) 1. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jet zapoznanie ię ze poobem konfiguracja przemyłowego przemiennika czętotliwości ACS 600 oraz właściwości tatycznych i dynamicznych układu napędowego ilnika klatkowego w układzie regulacji z bezpośrednią regulacją momentu elektromagnetycznego DTC oraz terowania kalarnego U/f-cont. 2. Wtęp Metoda bezpośredniego terowania momentem elektromagnetycznym i trumieniem magnetycznym tojana należą do grupy zaawanowanych metod terowania czętotliwościowego ilnikiem indukcyjnym klatkowym zailanym z falownika napięcia. Metoda ta pozwala na uzykanie korzytnych właściwości regulacyjnych układów napędowych prądu zmiennego. Zaada działania metody bezpośredniego terowania momentu elektromagnetycznego i trumienia ilnika polega na wyznaczeniu odpowiedniego poobu generacji ygnałów terujących przełączaniem pozczególnych tranzytorów energoelektronicznych w falowniku napięcia w zależności od aktualnego tanu elektromagnetycznego mazyny elektrycznej. Wybór odpowiedniej trategii terowania tranzytorów uzależniony jet od możliwości realizacji technicznej układu terującego. Przyjęta trategia terowania określa złożoność i kozt układu, jakość regulacji oraz ma wpływ na zereg parametrów np. wielkość ocylacji momentu, prądów, prędkości kątowej itp. Określenie właściwości pozczególnych trategii przełączeń wymaga przeprowadzenia odpowiednich badań ekperymentalnych i ymulacyjnych. Na jakość terowania wpływa nie tylko algorytm wyboru wektorów, ale również metoda odtwarzania zmiennych tanu, które niezbędne ą do działania układu regulacji.. Zaada bezpośredniej regulacji momentu elektromagnetycznego podtawy teoretyczne W analizie pracy układu bezpośredniego terowania momentem elektromagnetycznym i trumieniem ilnika indukcyjnego falownik napięciowy może być rozpatrywany jako beztratny przekztałtnik mocy, złożony z trzech idealnych, dwupołożeniowych kluczy S A, S B i S C, reprezentujących działanie zaworów energoelektronicznych w pozczególnych gałęziach falownika - ry. 1. Każdemu z tych łączników zotaje przyporządkowana czaowa funkcja przełączająca S i (t), (i = A,B,C), której wartość wynoi "l", gdy dany klucz znajduje ię w położeniu górnym i jet przyłączony do gałęzi obwodu pośredniczącego falownika o potencjale dodatnim, a wartość "0", gdy dany klucz znajduje ię w położeniu dolnym. Znajomość tych funkcji przełączających wyznacza bezpośrednio wartości chwilowe wektora napięcia tojana ilnika indukcyjnego. Wektor ten w nieruchomym, ortogonalnym, protokątnym układzie 1
wpółrzędnych (,) o oi wpółliniowej z oią fazy A uzwojenia tojana można przedtawić natępująco: 2 ( 1) 2 2 j k u S ( S A, SB, SC ) ( S A a S B a SC ) ud ud e (1) 2 4 gdzie: a exp( j ), a 2 exp( j ), ud - wartość napięcia obwodu pośredniczącego falownika, k=0,1,...,7 - liczby naturalne określające położenie wektora napięcia na płazczyźnie. + 1 1 1 U d S A S B S C 0 0 0 - M U (010) U2 (110) U4 (011) U0(000) U7(111) U1 (100) U 5(001) U 6(101) Ry.1. Schematyczny układ falownika - motek trójfazowy z kluczami dwupołożeniowymi 2 2 u 2 4 1 5 6 4 4 1 1 5 6 5 6 Ry.2. Uytuowanie wektorów napięciowych tojana u, ektorów (numery w ramkach) oraz wektorów wywołanych przez kolejne wektory napięciowe 2
Odpowiednio do możliwych kombinacji tanów łączników falownika i odpowiadających mu wartości funkcji przełączających wyróżnić można 8 wektorów napięcia u przedtawionych na ry. 2, które można podzielić na wektory niezerowe (k=1,...,6) i wektory zerowe (k=0,7). Każdemu z położeń niezerowych wektorów napięciowych można przyporządkować odpowiedni ektor N i (i=1,...,6), umiezczony ymetrycznie względem położenia danego wektora. Zaada metody bezpośredniego terowania momentu i trumienia jet oparta na elekcji w momentach próbkowania odpowiednich wektorów napięciowych w celu utrzymania zadawanych w układzie regulacji wartości momentu elektromagnetycznego i trumienia magnetycznego tojana. Wartość chwilowa momentu elektromagnetycznego ilnika indukcyjnego jet proporcjonalna do iloczynu wektorowego wektorów trumienia przężonego tojana i wirnika: Me cm ( r ) cm r in (2) gdzie: * *, r - wektory trumieni przężonych tojana i wirnika, - kąt między wektorami trumieni tojana i wirnika, c m - tała zależna od parametrów ilnika indukcyjnego. Gdy 0 to wektor trumienia tojana wyprzedza wektor trumienia wirnika i wytwarzany jet moment napędowy kierowany zgodnie ze zwrotem prędkości kątowej, przy odwrotnym uytuowaniu tych wektorów generowany jet moment hamujący. Szybką zmianę wartości bezwzględnej momentu można uzykać przez zmianę kąta między wektorami trumieni, bez konieczności zmiany wartości ich modułów. Przy pominięciu padku napięcia na rezytancji uzwojenia tojana przyrot wektora trumienia magnetycznego tojana w zadanym, krótkim przedziale czau T jet proporcjonalny do działającego wektora napięcia tojana: ( u R i ) T u T () Na ry. 2 przedtawiono wektory przyrotu trumienia tojana wywołane przez kolejne wektory napięcia tojana. Wynika tąd, że zwiękzenie wartości modułu wektora trumienia tojana można uzykać przez wybranie wektora napięciowego z tego ektora, w którym w danej chwili znajduje ię wektor trumienia tojana albo wektora napięciowego z ektora natępnego lub poprzedniego. Wektory napięciowe z pozotałych ektorów powodują zmniejzenie wartości modułu wektora trumienia tojana. Zwiękzenie momentu przez zmianę kąta obciążenia można wymuić przez wybranie dowolnego z wektorów z dwóch natępnych ektorów od ektora aktualnego położenia trumienia tojana, a zmniejzenie wartości lub zmianę znaku momentu przez wybranie dowolnego z wektorów z dwóch ektorów poprzedzających ten ektor. Wybranie wektora zerowego nie zmienia wartości wektora trumienia tojana, ale wtrzymuje jego ruch względem tojana, co również prowadzi do zmiany kąta i momentu ilnika. Do wyboru wektora napięcia w danym ektorze potrzeba jet dwóch zmiennych terujących d m i d. Są to wyjścia komparatorów momentu (trójpołożeniowy) oraz trumienia (dwupołożeniowy). Itota działania tych dwóch regulatorów przedtawiona jet poniżej (litery H oznaczają trefy hiterezy):
2-tanowy komparator trumienia gdy H to d 1 zwiękzenie S SZad S H to d 1 zmniejzenie S -tanowy komparator momentu H to dm 1 zwiękzenie kąta ( moment) gdy mzad m H lub H to dm 0 bez zmian H to dm 1 zmniejzenie kąta ( moment) Schemat truktury układu bezpośredniej regulacji momentem DTC przedtawiony jet na ry.. zad + - regulator prędkości Szad + mzad + - - regulator trumienia regulator momentu d d m Tabela przełączeń KA KB KC - Ud + Detekcja ektora S m S Etymacja trumienia S IS US M Ry.. Schemat blokowy układu regulacji DTC 4. Tabela przełączeń Itotnym elementem w układzie DTC jet tabela przełączeń. W tabeli przełączeń zapiane ą ekwencje tanów załączeń tranzytorów falownika w zależności od ygnałów wejściowych regulatorów trumienia i momentu, d Ψ i d m oraz numeru ektora położenia zajmowanego przez trumień magnetyczny tojana. W klaycznej tabeli przełączeń zmiana tanu na wyjściu (tab. 1) natępuje ze zmiennym czaem impulowania. Wynika to z faktu, że jeśli kolejne, po obie natępujące wektory aktywne, ą takie ame to na wyjściu nie natąpi zmiana ygnałów bramkowych. Jet to korzytne ponieważ wpływa na minimalizację ilości przełączeń, a co ię z tym wiąże na zmniejzenie trat związanych z proceem łączeniowym łączników półprzewodnikowych w falowniku. 4
Tab.1. Tabela przełączeń tranzytorów falownika dla układu terowania DTC d Ψ Sektor (N) d m N = l N = 2 N = N = 4 N = 5 N = 6 d Ψ = l d m = 1 110 * 010 011 001 101 100 d m = 0 111 000 111 000 111 000 d m = -l 101 100 110 010 011 001 d Ψ = -1 d m = 1 010 011 001 101 100 110 d m = 0 110 110 110 110 110 110 * d m = -l 001 101 100 110 010 011 110 tany łączników tranzytorowych w falowniku: 1- załączony tranzytor górny, 0-wyłączony tranzytor górny, tranzytory dolne ą w tanie przeciwnym. Tranzytor górny jet podłączony kolektorem do potencjału plua natomiat tranzytor dolny jet połączony emiterem do potencjału minua obwodu pośredniczącego napięcia tałego przemiennika czętotliwości 5. Metody odtwarzania zmiennych tanu W zamkniętych układach regulacji prędkości ilników indukcyjnych wymagana jet znajomość chwilowej wartości prędkości, jak również amplitudy i fazy wektora trumienia kojarzonego z uzwojeniem wirnika lub uzwojeniem tojana. W wielu publikacjach autorzy proponują różne podejścia do tego zagadnienia, począwzy od metod o podłożu fizykalnym, do bardzo złożonych algorytmów znanych z teorii terowania. Stoowane ą dwa podejścia: 1. bazujące na zjawikach fizycznych wytępujących w mazynie indukcyjnej; 2. wykorzytujące modele matematyczne ilnika indukcyjnego i różne metody zaczerpnięte z teorii terowania. 5
METODY ESTYMACJI STRUMIENIA I PRĘDKOŚCI SILNIKA INDUKCYJNEGO W NAPĘDACH BEZCZUJNIKOWYCH FIZYKALNE MODELE MATEMATYCZNE Aymetria magnetyczna Filtr Kalmana mazyny (, ) (, ) Oberwatory zmiennych tanu Symulatory zmiennych tanu Etymator neuronowy ( o,, M ) Model tojana () MRAS () Oberwator nieliniowy (, ) Oberwator liniowy () Etymator Lorenza () Model wirnika () Oberwator rozzerzony,, M ) ( o Oberwator "liding-mode" () Ry. 4. Klayfikacja metod odtwarzania zmiennych tanu ilnika indukcyjnego Każda z przedtawionych wyżej metod poiada zalety i wady, przy czym nie zawze możliwa jet równoczena etymacja wektora trumienia i prędkości. Aby ją oiągnąć należy pozczególne algorytmy uzupełnić dodatkowymi zależnościami lub metodami. 6. Bezczujnikowy układ napędowy ABB ACS600 W laboratorium zaintalowany zotał układ fabryczny przemiennika czętotliwości o mocy 5.5 kw firmy ABB typu ACS600. Przemiennik ACS600 może pracować w trybie protego czętotliwościowego terowania otwartego U/f=cont lub bardziej złozonego zamkniętego układu terowania DTC. W trybie pracy ze terowaniem DTC w układzie napędowym z ilnikiem aynchronicznym klatkowym możliwa jet prac z nadrzędnym regulatorem prędkości lub momentu obrotowego ilnika. Układ terowania napędu ACS600 realizujący metodę bezpośredniego terowania momentem DTC nie wymaga toowania czujnika do pomiaru prędkości obrotowej. Prędkość obrotowa ilnika jet obliczana przez mikroproceorowy na podtawie zależności modelu matematycznego ilnika. Schemat blokowy układu przemiennika ACS600 z układem terowania w trybie regulacji DTC przedtawiono na ry. 5. Przemiennik ACS600 zailany jet napięciem przemiennym. Napięcie protowane jet w protowniku diodowym motkowym 6-pulowym. Wyprotowane napięcie tałe filtrowane jet w obwodzie pośredniczącym falownika przez włączoną baterię kondenatorów elektrolitycznych. W wyniku odpowiedniego terowania tranzytorami falownika napięcie tałe przetwarzane jet na napięcie zmienne, którym zailany jet ilnik klatkowy. Dzięki zatoowaniu falownika napięcie zailania falownika może być zmieniane zarówno co do amplitudy jak i czętotliwości. Do obwodu pośredniczącego napięcia tałego dołączony jet układ hamowania. Rola tego układu polega na rozprazaniu energii przekazywanej z ma wirujących mazyny do 6
przekztałtnika podcza zmniejzania prędkości i zatrzymywaniu ilnika. Przekztałtnik ACS600 nie ma możliwości zwrotu energii do ieci, dlatego energia z ma wirujących może być jedynie rozprazana na ciepło w oporniku hamującym.. Struktura układu terowania przemiennika ACS600 w trybie pracy DTC kłada ię z pętli regulacji: prędkości, trumienia i momentu. W zależności od konfiguracji układu funkcję regulatora nadrzędnego pełnia regulator prędkości lub momentu. Przy nadrzędnej regulacji momentu regulator prędkości jet nieaktywny. Funkcje pozczególnych bloków truktury terowania z ry. 5 ą natępujące: Blok 1. Pomiar napięcia i prądu Wykonywane ą pomiary prądu w 2 fazach ilnika i napięcia tałego obwodu pośredniczącego przemiennika oraz określane ą aktualne kombinacje tanów załączeń tranzytorów falownika. Blok 2. Adaptacyjny model ilnika Zmierzone wartości w bloku 1 ą przekazywane do adaptacyjnego modelu ilnika (AMS). Do AMS dotarczane ą także informacje o ilniku zbierane podcza biegu identyfikacyjnego. Podcza procedury biegu identyfikacyjnego wyznaczane ą automatycznie takie parametry ilnika jak: rezytancja tojana (R ), indukcyjność wzajemna (L m ), wpółczynnik naycenia oraz moment bezwładności ilnika (J). Podcza każdego cyklu terowania trwającego 25 w modelu ilnika obliczane ą ygnały aktualnych wartości momentu i trumienia tojana oraz prędkość obrotową ilnika. Dzięki zatoowaniu w AMS zaawanowanego modelu ilnika wielkości te obliczane ą z wyoka dokładnością zapewniającą precyzyjne terowanie napędem. 7
układ hamowania opornik hamujący L1 L2 L = protownik falownik = M pętla regulacji momentu 4 komparator momentu komparator trumienia zadany moment ygnały terujące d dm zadany trumień układ doboru przełączeń tranzytorów 2 aktualna kombinacja załączeń tranzytorów Adaptacyjny Model Silnika mierzone napięcie tałe dwa mierzone fazowe prądy ilnika 1 aktualny moment aktualny trumień obliczone wielkości pętla regulacji prędkości 5 regulator momentu regulator predkości (PID) + - 6 optymalizacja trumienia Wł / Wył hamowanie trumieniem Wł / Wył ołabianie pola Wł / Wył regulator wartości zadanej trumienia aktualna predkość pętla regulacji trumienia 7 zadany moment zadana prędkość konfiguracja algorytmu terowania trumieniem Ry. 5. Schemat blokowy truktury terowania DTC przemiennika ACS600 8
Blok. Komparator momentu i komparator trumienia Komparatory momentu i trumienia ą regulatorami hiterezowymi zapewniającymi terowania momentem i trumieniem. Co 25 ygnały aktualnych wartości momentu i trumienia tojana ą porównywane z wartościami zadanymi. Sygnały wyjściowe komparatorów momentu i trumienia ą natępnie przekazywane do bloku 4, który teruje bezpośrednio pozczególnymi tranzytorami falownika. Blok 4. Układ doboru przełączeń tranzytorów W bloku 4 wyznaczana jet w każdym cyklu terownia optymalna kombinacją przełączeń pozczególnych tranzytorów falownika. Dzięki temu co 25 tranzytory falownika ą terowane tak, aby oiągnąć lub utrzymać określoną wartość momentu i trumienia ilnika. W bloku 4 nie jet wpiana na tałe tabela przełączeń tranzytorów. Optymalne ekwencje załączeń tranzytorów ą obliczane na bieżąco. Z uwagi na zatoowanie złożonych algorytmów optymalizacyjnych obliczenia tego bloku realizowane ą przez dedykowany układ proceora ygnałowego z zegarem 40MHz oraz pecjalizowany układ ASIC. Wzytkie ygnały terujące tranzytorów ą przekazywane za pomocą światłowodów, tak aby zminimalizować opóźnienia momentów załączania i wyłączania pozczególnych łączników/tranzytorów w falowniku. Blok 5. Regulator ygnału zadanego momentu Wartość ygnału wyjściowego regulatora zadanego momentu zależy od natawionych ograniczeń tego regulatora i wartości napięcia obwodu pośredniczącego. Sygnałem wejściowym jet ygnał z regulatora prędkości albo zewnętrzny ygnał zadany momentu. Sygnał wyjściowy tego bloku jet podawany na komparator momentu. Blok 6. Regulator prędkości Regulator prędkości zawiera regulator PID i kompenator przypiezenia. Wartość ygnału zewnętrznego prędkości zadanej jet porównywana z wartością ygnału aktualnej prędkości obliczonej w modelu ilnika. Sygnał błędu podany jet na regulator PID i kompenator przypiezenia. W regulatorze PID wyznaczany jet ygnał odnieienia dla regulatora momentu. Kompenator przypiezenia umożliwia minimalizację błędu regulacji przy zwiękzaniu i zmniejzaniu prędkości ilnika napędzającego mazynę roboczą o dużej bezwładności. Wyjściowy ygnał regulatora jet umą wyjść obu układów. Blok 7. Regulator ygnału zadanego trumienia Zadana wartość trumienia tojana ilnika może być podana jako ygnał odnieienia do komparatora trumienia. Możliwość terowania zadaną wartością trumienia tojana pozwala na realizację pecjalnych funkcji falownika, takich jak: - optymalizacja trumienia, - hamowanie trumieniem, - ołabianie trumienia. Funkcja optymalizacji trumienia pozwala na zmniejzenie trumienia w ilniku w przypadku pracy napędu na biegu jałowym lub przy niepełnym obciążeniu ilnika. Dzięki zatoowaniu tej funkcji zmniejza ię pobór mocy przez ilnik a tym amym zwiękza ię prawność całego napędu. Pogorzeniu ulega jednak dynamika regulacji momentu ilnika. 9
Funkcja hamowania trumieniem wykorzytywana przy zmniejzaniu prędkości oraz zatrzymywaniu mazyny, kiedy chwilowo mazyna pracuje jako prądnica. Przy takiej pacy zwiękzany jet trumień w ilniku powyżej wartości znamionowej. Powoduje to wzrot trat w ilniku co umożliwia równoczene rozprozenie energii odzykiwanych z ma wirujących układu w oporniku hamującym oraz w amym ilniku. Dzięki zatoowaniu tej funkcji można uzykać zybze hamowanie i zmniejzanie prędkości ilnika. Jednak przy czętym hamowaniu ilnik może nagrzać ię do wyżzej niż dopuzczalna temperatury. Funkcja ołabiania trumienia polega na zmniejzeniu trumienia w ilniku poniżej wartości znamionowej. Dzięki temu możliwa jet pracę ilnika z dużymi prędkościami obrotowymi więkzymi od znamionowej. 7. Obługa i konfiguracja tanowika z falownikiem ACS600: Sterowanie i konfiguracja przemiennika ACS600 może odbywać ię zarówno z panelu umiezczonego na obudowie układu jak i przy wykorzytaniu programu Drive Window uruchomionego na komputerze PC. Komputer PC połączony jet z układem ACS600 za pomocą łącza światłowodowego. Procedura uruchomienia układu: 1. Załączyć zailanie przemiennika ACS600. 2. Uruchomić komputer i program: Drive Window.. Po podłączeniu do ACS600 w menu tool należy wybrać ignal and parameter w celu dokonania odpowiedniego konfigurowania oprogramowania i przytąpienia do programu ćwiczenia. Sterowanie z panelu Sterowanie z panelu na obudowie układu jet możliwe w trybie pracy LOCAL: Start falownika zielony przycik na panelu falownika; Stop falownika czerwony przycik na panelu falownika; Zmiana prędkości należy nacinąć przycik Ref natępnie trzałki góra/dół na panelu falownika; Nawrót ilnika trzałki prawo lewo Sterowanie z komputera Sterowanie ilnikiem przy użyciu programu Drive Window jet możliwe jeśli napęd jet w trybie terowania REMOTE oraz utawione ą natępujące parametry układu ACS600: 10.1 EXT1 STRT/STP/DIR COMM MODULE lub MASTER 10. DIRECTION REQUEST. 11.2 EXT1/EXT2 SELECT EXT1 lub EXT2 11. EXT REF1 SELECT COMM MODULE 16.4 FAULT RESET SEL COMM MODULE W ćwiczeniu zalecane jet terowanie z komputera przy wykorzytaniu programu Drive Window. 10
Niektóre opcje programu: ACCEL/DECCEL zmiana prędkości przypiezania i hamowania ilnika; SPEED CTRL zmiana nataw regulatorów (początkowe: k p =11.92 i k i =1.29); CRITICAL SPEED zmiana utawień prędkości krytycznych; >>> - ładowanie zmian od mikroproceora w ignal and parameter; USTAWIENIE DANYCH WEJŚCIOWYCH ACS600 Dane wejściowe wpiywane ą w grupie parametrów 99 tab. 2. Tab. 2. Grupa parametrów 99 Parametr Zakre/Jednotka Opi 1 LANGUAGE Dotępne języki Wybór języka komunikacji. 2 APPLICATION MACRO Makroaplikacje Wybór makroaplikacji. APPLIC RESTORE NO, YES Przywraca parametrom wartości fabryczne 4 MOTOR CTRL MODE DTC, SCALAR Wybór metody terowania ilnika Znamionowe napięcie ilnika 5 MOTOR NOM VOLTAGE Od ½*Un ACS 600 Do 2*Un ACS 600 6 MOTOR NOM CURRENT Od 1/8*Ihd ACS 600 Prąd znamionowy ilnika Do *Ihd ACS 600 7 MOTOR NOM FREQ 8...00 Hz Czętotliwość znamionowa z tabliczki znamionowej ilnika 8 MOTOR NOM SPEED 1...20 000 obr/min Prędkość znamionowa ilnika 9 MOTOR NOM POWER 0...900 kw Moc znamionowa ilnika 10 MOTOR ID RUN? NO; STANDARD; REDUCED Uruchomienie biegu identyfikacyjnego ilnika WYBÓR STRATEGII STEROWANIA. Układ ACS 600 pozwala na terowanie ilnika według trategii kalarnej, lub trategii DTC. DTC SCALAR Jet odpowiednia dla więkzości napędów. Pozwala ona na precyzyjne kontrolowanie wartości momentu i prędkości obrotowej ilnika klatkowego, bez toowania czujnika prędkości. Sterowanie kalarne powinno być zatoowane w wypadku gdy DTC nie może być użyte. Zaleca ię terowanie kalarne kiedy zmienia ię liczba dołączonych do falownika ilników. Sterowanie kalarne polecane jet kiedy prąd znamionowy ilnika jet mniejzy nią 1/6*In ACS600, lub gdy falownik jet używany do prób bez dołączonego ilnika. 11
PROCEDURA IDENTYFIKACJI SILNIKA Procedurę identyfikacyjna można uruchomić jedynie przy terowaniu lokalnym, przy użyciu panelu układu ACS600. Celem identyfikacji ilnika jet możliwe najdokładniejze poznanie jego parametrów, co jet potrzebne do efektywnego terowania napędem. Bieg identyfikacyjny trwa około minuty. W tym czaie ACS 600 identyfikuje charakterytyki ilnika. Producent układu ACS600 zaleca ię przeprowadzenie biegu identyfikacyjnego, gdy: prędkość obrotowa przy pracy ilnika będzie blika 0. Silnik ma pracować z momentem więkzym od znamionowego w dużym zakreie prędkości bez czujnika prędkości. Identyfikacja ilnika jet możliwa tylko przy wybranej trategii terowania DTC, nie można uruchomić identyfikacji dla terowania kalarnego SCALAR. Powyżzych nataw dokonuje ię wybierając opcję DTC, lub SCALAR w parametrze 99.4. Jeśli mają być wprowadzone jakieś ograniczenia (parametry z grupy 20), należy tego dokonać przed identyfikacją ponieważ mogą one mieć wpływ na jej wynik. Za uruchomienie biegu identyfikacyjnego odpowiada parametr 10 MOTOR ID RUN? z grupy 99. Możliwe utawienia parametru 10 MOTOR ID RUN?: NO Bieg identyfikacyjny nie będzie uruchomiony STANDARD Identyfikacja tandardowa. Przeprowadzana jet przy odłączonej mazynie roboczej pracuje am ilnik! Umożliwia oiągnięcie najwiękzej możliwej dokładności regulacji. Ten rodzaj identyfikacji należy przeprowadzić w czaie ćwiczenia. REDUCED Identyfikacja zredukowana. Ten rodzaj identyfikacji powinien być wybrany, gdy ilnik i mazyna robocza nie mogą być rozłączone. Identyfikacja zredukowana powinna też być wybrana, gdy traty mechaniczne ą wyżze niż 20% (np. mazyna robocza nie może być odłączona), lub gdy w czaie biegu ilnika niedopuzczalna jet redukcja trumienia (np. równolegle do ilnika dołączone ą pewne urządzenia pomocnicze). Aby uruchomić identyfikację ilnika należy: 1. Utawić opcję STANDARD: 0 L 1242 rpm 0 99 START-UP DATA 10 MOTOR ID RUN 12
2. Nacinąć ENTER aby potwierdzić wybór-pojawi ię komunikat: 0 L 1242 rpm ACS 600 55 kw **WARNING** ID-RUN SEL. Aby rozpocząć identyfikację należy nacinąć przycik START na panelu terowniczym. Sygnał zezwolenia na bieg mui być aktywny (parametr 16.1). Przez cały cza trwania identyfikacji widoczny będzie komunikat. Po zakończeniu identyfikacji, po naciśnięciu klawiza RESET przechodzi ię do Ekranu Sygnałów Aktualnych. W każdej chwili można przerwać identyfikację przez naciśnięcie klawiza STOP na panelu terowania. 8. Program ćwiczenia 0 L 1242 rpm 0 ACS 600 55 kw **WARNING** 1. Zapoznać ię z działaniem i obługą przemiennika ACS600. 2. Zapoznać ię z działaniem programu ABB Drive.. Dla układu terowania DTC z falownikiem ACS600 wprowadzić dane wejściowe i przeprowadzić bieg identyfikacyjny ilnika. 4. Sprawdzić działanie przy zmianach prędkości oraz nawrotach ilnika. Zarejetrować przebiegi prędkości, momentu, oraz napięcia tałego obwodu pośredniczącego podcza nawrotu. 5. Przeprowadzić nawroty ilnika dla terowania kalarnego U/f i DTC. Zarejetrować przebiegi prędkości, momentu i prądu ilnika. 6. Przy terowaniu DTC prawdzić wpływ ograniczenia momentu ilnika na dynamikę regulacji prędkości. 7. Na podtawie wyników z punktu 6 przeprowadzić porównanie obydwu terowań. Spotrzeżenia zapiać w tabeli 1: Tabela 1. Sterowanie Skalarne Sterowanie DTC 8. Przeprowadzić regulację czaów przypiezania i hamowania oraz wybór krzywej przypiezania/hamowania dla terowania kalarnego i DTC (parametry grupy 22: cza przypiezania ACCEL (22.2), cza hamowania DECCEL (22.), wybór krzywej 1
(22.6)). Zarejetrować przebiegi prędkości, momentu i prądu ilnika. Zanotować potrzeżenia 9. Dokonać zmiany nataw regulatora prędkości i oberwować zachowanie ilnika podcza zmian prędkości zadanej, np. rozruch, nawrót (parametry grupy 2: GAIN (w zakreie 5 do 15) oraz INTEGRATION TIME w zakreie 0.5 do ). Zarejetrować przebiegi prędkości, momentu i prądu ilnika. Zanotować potrzeżenia. Przeprowadzić próbę automatycznego trojenia regulatora prędkości i odczytać wyznaczone z próby natawy. 10. Dla terowania DTC załączyć funkcję grupy 26 flux optimization i zarejetrować przebiegi prędkości, mocy i momentu w przypadku nawrotu ilnika. Przeprowadzić identyczną próbę przy wyłączonej funkcji flux optimization. Z panelu układu ACS600 odczytać wkazanie poboru mocy przez układ w tanie utalonym przy pracy ilnika z prędkością znamionową dla załączonej i wyłączonej funkcji flux optimization. Przeanalizować wpływ tej funkcji na prawność i dynamikę układu. 11. Dla terowania DTC załączyć funkcję grupy 26 flux breakening i zarejetrować przebiegi prędkości, momentu, oraz napięcia tałego obwodu pośredniczącego podcza nawrotu ilnika. Przeprowadzić identyczną próbę przy wyłączonej funkcji flux breakening. Przeanalizować wpływ tej funkcji na dynamikę układu. 12. Dla terowania DTC przeprowadzić próbę rozruchu ilnika do prędkości więkzej od znamionowej. Zarejetrować przebiegi prędkości ilnika, momentu ilnika oraz napięcia i czętotliwości zailania ilnika. Na podtawie zarejetrowanych przebiegów naryować charakterytykę przedtawiającą zależność między napięciem i czętotliwością zailania ilnika. Uzaadnić kztałt charakterytyki. Uzykanie prędkości więkzej od znamionowej jet możliwe przy odpowiednim konfigurowaniu ograniczeń utawionych w grupie parametrów LIMITS. 1. Dla terowania kalarnego U/f przeprowadzić rozruch ilnika do prędkości znamionowej. Zarejetrować przebiegi prędkości, napięcia i czętotliwości ilnika. Na podtawie zarejetrowanych przebiegów naryować charakterytykę przedtawiającą zależność między napięciem i czętotliwością zailania ilnika. Uzaadnić kztałt charakterytyki. Sprawdzić wpływ parametru 26. IR COMPENSATION na kztałt charakterytyki U(f). Wyjaśnić jak zmiana parametru IR COMPENSATION wpływa na działanie układu. 14. Dla terowania kalarnego U/f zatoować funkcję nadzoru prędkości krytycznych. Funkcja ta umożliwia natawienie do pięciu zakreów prędkości omijanych przez przemiennik przez przemiennik ACS 600 ze względu na rezonane mechaniczne, które mogą wytępować w układzie napędowym. Zarejetrować przebieg zadanej i aktualnej prędkości, oraz momentu ilnika podcza rozruchu układu. Przeanalizować w jaki poób układ pracuje podcza zadania prędkości krytycznych. 14
Zagadnienia 1. Zaada terowania wektorowego DTC ilnikiem klatkowym. 2. Budowa przemiennika czętotliwości do regulacji prędkości ilnika indukcyjnego klatkowego.. W jakim celu wykorzytywany jet układ oberwatora w układzie terowania DTC? 4. Wyjaśnić, jaką rolę pełnia tabela przełączeń tranzytorów w napędzie DTC. 5. W jakim celu touje ię funkcję Flux optimization? Jak działa układ z włączona funkcją? 6. W jakim celu touje ię funkcję Flux breakening? Jak działa układ z włączona funkcją? 7. Porównać właściwości układu ze terowaniem DTC i terowaniem kalarnym. 8. Naryować i wyjaśnić kztałt przebiegów prędkości, momentu i napięcia tałego obwodu pośredniczącego przekztałtnika przy zmianie kierunku obrotów w układzie ze terowaniem DTC? 9. Jakie utawienia układu terowania DTC decydują o dynamice regulacji prędkości? 10. Naryować trukturę układu terowania DTC. 11. Omówić poób działania regulatorów momentu i trumienia w układzie DTC. 12. W jakim celu przeprowadzany jet bieg identyfikacyjny ilnika? 1. Wyjaśnić co dzieje ię z energią wytwarzaną w mazynie klatkowej pracującej generatorowo w układzie z tranzytorowym przemiennikiem czętotliwości. Literatura 1. Dębowki, A.,: Spooby terowania momentem w nowoczenym napędzie elektrycznym. artykuł z eminarium towarzyzącemu targom Napędy i Sterowanie 99 ; 2. Orłowka Kowalka T.: Bezczujnikowe układy napędowe z ilnikami indukcyjnymi.. Mielczrek, J.,: Bezpośrednie terowanie momentem natępna generacja metod terowania ilnikiem. Przegląd Elektrotechniczny 5/1995r. 4. Ptazyńki, L.,: Przetwornice czętotliwości. Envirotech, Poznań 1996. 5. DTC Bezpośrednie Sterowanie Momentem, przewodnik techniczny nr 1. ABB Indutry, Zakład Napędów. 6. ACS/ACC/ACP 601 Frequency Converter 2.2 to 110 kw Intallation & Start-up Manual. ABB Indutry Oy, 1998. 7. Przemienniki czętotliwości ACS 600 o mocach od 2.2 do 15 kw podręcznik programowania werja 1.0. ABB Indutry Sp. z o.o., 1996. [ACS 600 Frequency Converter 2.2 to 60 kw Programming Manual. ABB Indutry Oy, 1997] 8. Intalacja i konfiguracja Sytemu Napędowego zgodnie z EMC, przewodnik techniczny nr. ABB Indutry Sp. z o.o.,1997. 15