英威騰Goodrive300變頻器在擠塑機專用電機上的應用
2012/9/11 11:02:29
摘 要：擠塑機主機的轉速調節(jié)與穩(wěn)定直接影響著整機的工作效率和生產質量，是主機傳動的重要工藝之一，本文以某電機廠生產的擠塑機永磁同步電機為例，詳細介紹了英威騰電氣股份有限公司開發(fā)的Goodrive300系列變頻器在擠塑機專用上的應用。
關鍵詞：Goodrive300 英威騰 變頻器 永磁同步電機
一、引言
擠塑機有多種不同的型號和規(guī)格，最常見的是螺桿擠塑機。塑料經過擠塑機塑化成均勻的熔體，通過螺桿連續(xù)地定溫、定量、頂壓地擠出機頭。具體模型可見圖1。螺桿轉速直接決定生產效率和生產質量，對轉速的穩(wěn)定性要求很高，同時在擠塑機啟動時阻力非常大，這就需要電機在低頻時候能輸出足夠大的扭矩。永磁同步電機運轉效率和功率因數高，而且具有調速精度高，調速比大，輸出特性硬，運轉平穩(wěn)等特點，為此，永磁同步電機越來越廣泛應用于擠塑機擠出系統(tǒng)中。
深圳市英威騰電氣股份有限公司開發(fā)的Goodrive300變頻器具有開環(huán)控制永磁同步電機的功能，本文以某電機廠針對擠塑機專門開發(fā)的電機即永磁同步電機為例，說明了Goodrive300變頻器在擠塑機擠壓系統(tǒng)中的優(yōu)點。
二、英威騰Goodrive300變頻器介紹
Goodrive300變頻器是深圳市英威騰電氣股份有限公司新開發(fā)的一款高性能開環(huán)矢量變頻器，具有V/F和無PG矢量兩種控制模式，其中在突加減載荷的情況下，速度波動非常輕微；可支持永磁同步電機、變頻器電機、直驅電機等，可以為用戶減少庫存，不再需要為不同的電機備用不同變頻器的庫存；具有準確的電機參數自學習功能，支持旋轉自學習與靜態(tài)自學習，其中靜態(tài)自學習可以在電機無法脫開負載的場合準確的學習電機的參數；具有先進的全程三相調制方式，使電機運行更平穩(wěn)，噪音更小；其他的特性參數、功能如下表所示：|
調速比 |
異步機1：200（SVC），同步機1：20（SVC） |
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速度控制精度 |
±0.2%（無PG矢量控制） |
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速度波動 |
± 0.3%（無PG矢量控制） |
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轉矩響應 |
<20ms（無PG矢量控制） |
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轉矩控制精度 |
≤10%（無PG矢量控制） |
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起動轉矩 |
異步機：0.25Hz/150%（無PG矢量控制）
同步機：2.5 Hz/150%（無PG矢量控制） |
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過載能力 |
150%額定電流1分鐘，180%額定電流10秒，200%額定電流1秒 |
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頻率設定方式 |
數字設定、模擬量設定、脈沖頻率設定、多段速運行設定、簡易PLC設定、PID設定、MODBUS通訊設定、PROFIBUS通訊設定等。
實現(xiàn)設定的組合和設定通道的切換。 |
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自動電壓調整功能 |
當電網電壓變化時，能自動保持輸出電壓恒定 |
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故障保護功能 |
提供三十多種故障保護功能：過流、過壓、欠壓、過溫、缺相、過載等保護功能 |
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轉速追蹤再起動功能 |
實現(xiàn)對旋轉中的電機的無沖擊平滑起動 |
三、現(xiàn)場電機參數、特點以及用戶要求
現(xiàn)場擠塑機專用電機為一臺永磁同步電機，容量為30kW，極對數為15對極，隱極式，額定頻率為15HZ，額定電壓為380V，額定電流為49A，額定額定轉速60r/m，冷卻方式為水冷。用戶具備外部加載設備，可以對永磁同步電機進行變載荷加載。
根據電機特性，配置的變頻器為GD300-037G-4，變頻器輸入電壓為400V±15%，，額定輸入電流為76A，額定輸出功率為37KW，額定輸出電流為75A。
用戶要求：能進行參數靜止自學習；不帶編碼器使用開環(huán)控制；電機在3HZ以下的低
頻時能輸出2倍的扭矩；運行過程中不出現(xiàn)失步情況；能讀取變頻器數據，能顯示電流、轉速、電壓波型。
用戶曾經試用過其他國內外公司的變頻器，達不到客戶的需求，主要是因為在開環(huán)低頻大負荷時電機無法啟動，其次是在運行過程中會出現(xiàn)失步情況。
四、Goodrive300變頻器參數設置
按照主回路與控制回路接線完畢，上電后設置變頻器參數，設置控制模式為無傳感器矢量控制模式、運行指令為鍵盤設定、運行頻率根據需求設置，加減速時間設置為5秒、電機類型設置為同步電機，根據電機銘牌參數輸入電機參數組，電機反電動勢根據估算得出，估算公式見注1，電機參數自學習設置為靜止自學習。
注1：額定反電勢=電機額定功率/（額定電流*sqrt(3)），注意用該公式計算額定反電勢時，需要正確的設置電機額定功率，額定頻率，額定電流，即在額定頻率時，加額定電流的負載時電機的輸出功率。
五、調試結果
自學習完畢后運行變頻器，按照如下幾個步驟分別調試：
在頻率為15HZ條件下加100%負荷，起動停止和加減均平穩(wěn)，電流波型正常，功率因數0.98，變頻器輸出電流40多安。
在頻率為10HZ條件下加150%負荷，變頻器輸出電流70多安，電流波形正常。
在頻率為7.5HZ條件下加200%負荷，變頻器輸出電流90~100安，電流波形正常。
使電機運行轉速提高到最高100r/m，以便于考驗電機的極限特性，電流波形正常。
將電機負荷分別增加到1.7倍和2倍，均在3Hz以下的低頻啟動、停止，變頻器輸出電流波形均正常。
通過Goodrive300變頻器的上位機軟件，可以非常方便的監(jiān)控變頻器輸出的電流、電壓以及轉速參數。
通過如上的現(xiàn)場調試，用戶對以上調試結果非常滿意，配置Goodrive300變頻器控制該臺擠塑機專用電機，完全達到了擠塑機對電機輸出特性的要求。
六、結束語
Goodrive300變頻器是英威騰電氣股份有限公司最新研發(fā)的高性能開環(huán)矢量變頻器，具有無PG矢量開環(huán)控制永磁同步電機的功能，其卓越的性能和豐富的功能使其在擠塑機上得到了非常好的應用。
參考文獻
[1] 《Goodrive 300變頻器產品說明書》深圳市英威騰股份有限公司
關于英威騰：
英威騰，成立于2002年，致力于成為全球領先、受人尊敬的電氣傳動、工業(yè)控制、新能源領域的產品與服務供應商，2010年在深交所A股上市，股票代碼：002334。英威騰是國家火炬計劃重點高新技術企業(yè)，目前擁有11家控股子公司，依托于電力電子、自動控制、電機控制、節(jié)能環(huán)保、物聯(lián)網、信息化等關鍵技術的掌握，主要產品涵括高、中、低壓變頻器、電梯智能整體機、伺服系統(tǒng)、PLC、HMI、電機和電主軸、SVG、UPS、光伏逆變器等。英威騰現(xiàn)有員工1600多人，大型生產基地4個，營銷網絡遍布國內及海外60多個國家和地區(qū)。