Yokogawa横河DX208当编码器测速失效时,矢量控制变频调速精度将大为降低;而直接转矩控制时,速度反馈可以不依赖测速编码器,即使编码器测速失灵,其控制精度也仅略微降低。由于铺设在煤矸山上的轨道是铺垫在简易枕木上,不但接头处搭接不齐,而且由大小不一的煤矸石组成的地基也不平整,运矸车运行起来很不平稳,易造成翻车事故。采用直接转矩控制,一则在速度开环情况下仍能有较高的控制精度,适合现场工作环境;二则在这种轨道不齐整的状况下,利用直接转矩控制的电流实时调节作用,可有效改善运矸车运行时的平稳度。
Yokogawa横河DX208主电路设计变频调速系统驱动装置采用日本富士公司具有DTC功能的FRN110G11S型变频器,运行过程及功能控制选用日本三菱公司的FX2N-48MR型PLC.煤矸石绞车运行时由变频器驱动电动机,电动机功率为110kW,电动机通过连接减速器直接驱动绞盘带动运矸车运行。由于采用直接转矩控制,只需一个电动机拖动运矸车运行,省去了差速器和副电机,简化了机械结构,提高了传动效率。通过在运行轨道旁安装下减速、下限位、上减速和上限位4个位置传感器,检测运矸车的运行位置信号,提供上/下运行减速和停车信号,实现系统自动运行。随着煤矸山的越堆越高,只需要定期地向上移动上减速和上限位传感器的位置。
传统的涡流产品已经在减少,并逐步淘汰,主要原因是由于涡流驱动装置效率低,购买价格贵,又难以维修。所以制造商不愿再为这种产品提供配置开发研究的资金。总的来说,应把涡流驱动装置作为更新换代的多台电机驱动装主匹配技术的选释标。
交流驱动装置已成为非常可靠的,并正在迅速发展为一种工业选择产品。如使用相同变频驱动装置的双电动机输送系统。多数交流驱动装置是采用微处理机控制,往往能提供比要求更好的调节特性。人们常常认为“动态响应”几乎微不足道,事实上,不灵活的速度调整不可能做到负荷共享。
对于多数工业应用较合适的一种控制方法,是使用开环伏/频型交流驱动装置。伏/频含意是以提供定子电压和频率为基础的正比曲线。只要在电压和频率之间保持一个固定的曲线,感应电动机就产生恒定的转矩。大部分交流驱动装置供给电动机定子的变频电压是一种脉冲宽度调制波,它决定电动机励磁强度。
三种电机电枢电压由12V升高到24V时,除电流外,实测的转矩T、负载转速n,输出功率P2均符合上述的各自倍数关系。根据这种规律,我们便可总结出一个公式,将电枢电压变化引起输出功率变化的所有情况概括进去,其公式为:Pb=10Pa10(V1V2)。(1)式中:Pa―直流电机额定输出功率,W;Pb―直流电机降压后输出功率,W;U1―直流电机额定电枢电压,V;U2―降压后直流电机电枢电压。
式(1)虽然是在特殊情况下总结出来的经验公式,但它具有通用性和概括性。它不但适合于半电压的电枢电压变化,而且适合于其它任何情况电枢电压变化。利用这个公式,我们不但可以求出一台已知输出功率直流电动机在任何降压下的输出功率,而且还可利用这个公式,在降压下测试出直流电动机的额定负载数据。
利用公式计算直流电动机降压后的输出功率ZD2771自行车电动机的有关数据为:额定电压:24V,额定输出功率:200W,电枢电压U2分别为24V、22V、20V、18V、16V、14V.利用上述公式,将数据代入,电压保持不变,输出功率不变,电压降低为22V,输出功率为159W,降压为20V时的输出功率为126W,降压为18V时的输出功率为94W,降压为16V时的输出功率为63W,降压为14V时的输出功率为39W,电压降为12V时的输出功率为20W。
利用公式实现用降压法测试直流电动机的负载数据知道了它的通用性,更具有实用价值的是,利用式(1),我们便可采用降压法测取一些高速直流电动机的负载数据,以及用小力矩仪测试一些大力矩直流电动机的负载数据。
在脉冲运行阶段,由变频器送出一个阶跃变化指令,即从零到150A的励磁电流给定指令场w,变频器解锁前尽管电机静止,但由于励磁电流此时是变化的,对应产生的变化磁通会使电机定子绕组上感应出电压U姻,且其三相感应电压的相位、幅值与电动机转子的初始位置有关,电压幅置最大的二相显然是电磁感应最强的。一旦电动机处于强励时,这二相定子绕组即通电流而在电机的转子上产生最大的正向加速力距。
同步运行阶段电动机加速后,NB换相间隔时间也愈来愈短,当转速达到额定转速的10%时,定子绕组的感应电压可增加到约1kV,足以提供换相电流。随后换流桥MB将会自动从“脉冲运行”方式转换到电机电压自然换相,即使得电动机进人了正常启动过程的控制阶段。此后电机端电压均由变频器控制。
在上述变速范围内,电机的端电压与转速成正比,即所谓的“恒磁通控制”;当机端电压达到额定值后,就不再随转速变化,即为“弱磁通控制”。前述的电动机启动初期的“脉冲运行”过程中,为了尽快建立电机端电压,采用的是“强磁通控制”。当机组作水泵或发电机变速运行时,其电压给定值U石wl是不同的,在电压调节器的作用下,机端电压U将跟随给定值Umw的变化而变化,同时电压调节器的输出信号I枷送机组的励磁调节系统,被用作励磁电流的给定值。
变频器的调节、控制和监视回路以模板的形式建立的,信号的处理主要是通过C-MOS技术进行的,还结合微处理器C8031控制采用可编程的EPLED回路,IG-BT的控制脉冲信号通过光缆传输的,设定值无论是电位器给定,还是VOS画面设定,都经过模拟量模板进行处理的,三相输出电流、电压及频率都可以在OP15或VOS中显示出来,变频器输出电源的调节是通过IRF模板进行的,所有的三相电流都感应到,并将有效值转化在LEM模板上,逆变器的IG-BT动力组件直接装在水冷的母线棒上,活动的部件或不动的部件残留的热损失由柜中的水-空气热交换器排除。
对变频器的系统控制的各个模板简要介绍它的作用。温度监视板可经过NTC传感器输入监视的温度点,当实际温度超过设定值时,该板产生一个输出信号,同时相应的故障显示在正面板上。用于隔离输入的开关量信号,信号的隔离是通过光电耦合实现的。用于三相PWM变频器的全部开关、计时器及接口功能。用于隔离输出端的开关量信号,电子信号的隔离通过光电耦合实现的。可检测16个故障并存贮。所检测出来的故障显示出来。通过三相变压器提供稳定的15V电压。模拟量输入信号进行隔离。将模拟量信号转化成010V或420mA的信号。调节和显示输出电流和输出电压。调节电流和限制频率设定值。对变频器的电流、电压及接地故障的监视。用于控制三相PWM(脉冲宽度调制解调)逆变器。检测实际的输出电流转化为电压信号。
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