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與穩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中。
深圳市英威騰電氣股份有限公司開發的Goodrive300變頻器具有開環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中的優點。
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的一款高性能開環矢量變頻器，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自學習，其中靜態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，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） |
|
速度控制精度 |
±0.2%（無PG矢量控制） |
|
速度波動 |
± 0.3%（無PG矢量控制） |
|
轉矩響應 |
<20ms（無PG矢量控制） |
|
轉矩控制精度 |
≤10%（無PG矢量控制） |
|
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） |
|
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 |
|
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。
實現設定的組合和設定通道的切換。 |
|
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 |
|
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 |
|
轉速追蹤再起動功能 |
實現對旋轉中的電機的無沖擊平滑起動 |
三、現場電機參數、特點以及用戶要求
現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，主要是因為在開環低頻大負荷時電機無法啟動，其次是在運行過程中會出現失步情況。
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，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，可以非常方便的監控變頻器輸出的電流、電壓以及轉速參數。
通過如上的現場調試，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的高性能開環矢量變頻器，具有無PG矢量開環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，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、節能環保、物聯網、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、PLC、HMI、電機和電主軸、SVG、UPS、光伏逆變器等。英威騰現有員工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。