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ACC600变频器在水电站门机上的应用

LAIYUAN:HAIKOUBIDELIDIANZISHEBEIYOUXIANGONGSI FABUSHIJIAN:2018-12-29 DIANJICISHU:

水电站门机(以下简称门机)在水电工程中统称为门机,分为坝顶门机和尾水门机两种,门机启动时应具有较大的启动力矩,通常为额定力矩的150%以上,考虑到动力的影响。启动和过载试验要求,在启动加速期间应提供至少200%的额定扭矩。
    
     主提升机构是坝顶龙门起重机的核心部件。其性能的好坏直接影响到各闸门准确顺畅的开闭。传统的龙门起重机主升降机构采用绕组转子电机串联电阻起动、制动。该系统不能实现低速长期运行。它既不能精确停止,也不能实现自动抓梁与闸门之间快速、准确的连接。为解决空吊钩空载时不能高速运行的问题,门座起重机起升机构采用了变频调速控制系统。
    
     能够满足门式起重机起升机构运行的变频器应具有四象限运行、大起动转矩、低速全转矩、大转矩上升时间短、制动顺序控制等功能,鉴于直接转矩控制变频器的优越技术性能,该变频器应具有四象限运行、大起动转矩、低速全转矩、大转矩上升时间短、制动顺序控制等功能。选用ACC600起重机专用变频器,ACC600变频器采用先进的控制方式和硬件解决方案。具有扭矩记忆、功率优化(轻载提速)、限位开关监控、机械制动顺序控制、扭矩校验、危险转速监控、主从控制等功能,并有专门的起重机应用程序。专用起重机的应用程序结合直接转矩控制技术(DTC),保证了变频器的可靠性,实现了起重机运行的精确控制。
    
     直接转矩控制(DTC)不同于矢量控制。它不通过控制电流、磁链等参数间接地控制转矩,而是直接以转矩为控制变量,转矩控制是控制定子磁链,本质上不需要转速信息;在控制中,它对除定子电阻外的所有电机参数都有很好的鲁棒性,并且易于实现无速度传感器闭环控制,该系统能实现快速的转矩响应速度和高转速、高转矩控制精度。
    
     ACC600变矩器的直接转矩控制方法可以在5 ms内达到转矩响应速度,转速传感器的静态转速精度可以达到(+0.01)。无速度传感器,即使在输入电压变化或负载突变的影响下,速度控制精度也能达到(+0.5%~(+0.1%),在100%满载转矩下,无速度传感器的动态速度精度一般为(+0.4%),带速度传感器的动态速度精度为(+0.1%),ACC600变频器可提供无速度反馈的全电机转矩。CK即使在零速下也能提供200%的可控稳定的最大起动转矩,门式起重机起升机构所需的电机轴输出功率pm为
    
     式中,w为额定起重量(kg),v为起升机构的额定速度(m/m in),u为起升机构的机械效率。
    
     在公式中,K是过载系数,取1.33;PM是负载所需的电机轴的输出功率(kW);_是电机效率;cos_是电机的功率因数。
    
     起升机构所需的起动扭矩为额定扭矩的1.3-1.6倍。考虑到125%过载的需要,起升机构的最大扭矩应为额定扭矩的1.6-2倍,以保证其安全使用,对于驱动等效功率电机的变频器,其过载能力可达到60s,额定扭矩可达到150%。因此,过载系数k等于2 /1.5-1.33。
    
     提升机构的平均起动转矩通常是额定转矩的1.3-1.6倍。考虑到电源电压的波动和需要通过125%的过载试验,为了保证安全使用,提升机构的最大扭矩必须是负载扭矩的1.8-2.0倍,因为各变流器的过载能力不同,高原地区还应考虑海拔高度对电机和变流器的影响。换流器的容量应按以下公式计算。
    
     在公式中,_是电机的效率;Gt是总提升质量(t);nN是额定提升速度(m/min);cos_是电机的功率因数;PCN是变频器的容量(kV.A);_m是机械效率;PS是提升机构所需的净功率;K2是频率co的过载因子。尼弗特
    
     式中:Icn为变频器的额定输出电流(A);Im为电机的额定电流(A);k1为裕度系数,取1.1。
    
     当惯性系统减速或升降机构下降时,电机转速高于变频器输出频率对应的同步转速。此时电机处于发电反馈运行状态,变频器直流回路的电容因充电而增大,当电压超过一定值时,制动电阻应通过制动单元连接,使多余的能量转化为热能并消耗在制动电阻。
    
     起重机械在下降运动时,势能负载驱动电机反转,传动机构参与制动,制动时最大制动力矩为
    
     式中,gd2为飞轮扭矩(包括负载、电机等)之和,ts为制动时间(s),tl为负载扭矩(n.m):n1为起动转速(r/m in),n2为制动后转速(r/m in)。
    
     电源线应与R、S、T端子连接,绝对不能与U、V、W端子连接,制动单元与变频器连接时,应注意制动单元的正负极性应与变频器直流母线的正负极性一致;W当制动电阻与制动单元连接时,不能有短路和接地现象。
    
     (2)检查端子和连接器的螺栓是否紧固,端子与外露导电部分之间是否短路、接地,所有接地端子必须接地良好。
    
     (3)检查主从连接、扩展DI模块与变频器之间的光纤连接是否正确,制动单元内的电压等级跳线是否正确。
    
     Acc600系列变频器出厂时所有功能码均已设置。但是,由于变频调速系统的要求与工厂设定的要求不同,一些重要的功能参数需要重新设定。
    
     (1)启动数据(参数组99),参数99.2(应用宏),m /fctrl(在应用中增加主从总线通讯功能),参数99.4(电机控制模式),DTC(直接转矩控制),参数99.5-99.9(电机常规铭牌参数),根据电机输入铭牌参数。
    
     (2)数字输入(参数组10),参数10.1-10.13(数字输入接口预置参数)根据变频器外围接口定义进行设置。
    
     (3)限制(参数组20)。参数20.1(运行范围内的最小速度),-750r/min;参数20.2(运行范围内的最大速度),750r/min;参数20.6(直流过电压控制器的参数),关(参数设置为关,制动斩波器可投入运行)。
    
     (4)脉冲编码器(参数组50),参数50.1(脉冲编码器每转脉冲数),1024;参数50.3(编码器故障),故障(变频器显示故障,编码器故障后停机)。
    
     提升机(参数组64)。参数64.2(连续可变速度选择),真;参数64.3(高速等级1),99%;参数64.10(控制类型选择),STEPRADIO;参数64.16(分段给定等级4),98%。
    
     逻辑管理(参数组65)。参数65.2(电机停止后保持磁场为开的时间),1秒;参数65.3(脉冲延迟时间),1秒。
    
     机械制动控制(参数组67)。参数67.3(制动内部确认选择),主机设置为假,从机设置为真。
    
     _功率优化(参数组68)。参数68.1(功率优化选择),真(功率优化有效性);参数68.2(基本速度),50%;参数68.3(自动调整选择),真(自动调整有效性);参数68.4(总惯性向上),10 kg m2;参数68.5(总惯性向下),10 kgm2。
    
     _给定管理(参数组69)。参数69.1(对应于100%给定电机转速)、1500 r /min;参数69.9(启动扭矩选择)、AutoTqmem(自动扭矩存储器)。
    
     _主从控制(参数组72)。参数72.1(主从驱动模式)、主(起升机构主机变频器设置)或随动(起升机构从变频器设置);参数72.2(从模式选择)、速度(速度控制模式下的从机)。
    
     可选模块(参数组98)。参数:98.1(选择脉冲编码器模块)、是(指示安装脉冲编码器模块)、98.5(选择扩展模块)、主机是(指示安装扩展DI模块)、从机否(指示安装扩展DI模块)。
    
     在设置好功能参数后,可以对系统进行测试,首先在各传感器操作面板上给出速度,手动启动传感器,使提升电机能空载运行几分钟,注意观察电机运行方向是否正确,速度是否稳定。显示数据是否正确,温升是否正常,加减速是否平稳等,然后注意观察制动单元和制动电阻在下降过程中是否正常工作。
    
     在手动操作正确后,可通过PLC控制对整台机器进行调整,在整台机器的在线调试中,关键是在变频器启动和停止时,在PLC控制下对整个系统进行调整和优化,以提高系统的协调性能。