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ACS600变频器在传动控制系统中的应用ACS600变频器在传动控制系统中的应用
王春梅
(新疆众和股份有限公司 乌鲁木齐830011)
摘 要 介绍了ACS600变频器的功能,性能特点和技术参数及它在传动系统中的应用.对它所采用的直接转矩控制技术的原理作了
详细阐述,对我们今后学习ACS600变频器,应用ACS600变频技术和设备选型都是大有益处的.
关键词 ACS600变频器 控制系统 传动 PROFIBUS DTC
1 前 言
为了进一步提高质量,降低能耗,以及保证控制
系统的综合可靠性,驱动系统采用ACS600全数字交
流变频器实施控制.
2 ACS600变频器的功能和性能特点
⑴ ACS600变频器(ABB公司生产)的功能
ACS600singledrive是新一代全数字交流变频器,
能达到控制交流电机的完美极限.ACS600是第一代
采用直接转矩控制技术(DTC)的交流变频器,它能够
在没有光码盘或测速电机的反馈的条件下,精确控制
任何标准鼠笼电机的速度和转矩.ACS600标准变频
器模块从2.2kW至3000kW所有功率范围都是IGBT
功率模块,并且在变频器内部设置了进线电抗器,从而
有效地抑制了高次谐波对电网的影响;为满足不同应
用的需要,ACS600产品系列提供了全范围的制动能
力.在大多数应用中,磁通制动或带有制动斩波器和
制动电阻的动态制动都可以提供有效制动功率.
ACS600产品系列还提供再生制动的型号,可以将再生
能量回馈电网而不是消耗在制动电阻上.这在持续回
馈的负载或大惯性负载减速的应用中很有益处.
⑵ACS600变频器的性能特点
①在DTC(直接转矩控制技术)中,定子磁通和
转矩被作为主要的控制变量.高速数字信号处理器
与先进的电机软件模型相结合使电机的状态每秒钟
被更新40000次.由于电机状态以及实际值和给定
值的比较值被不断地更新,逆变器的每一次开关状态
都是单独确定的.这意味者传动可以产生最佳的开
关组合并对负载扰动和瞬时掉电等动态变化做出快
速响应.在DTC中不需要对电压,频率分别控制的
PWM调制器,因此没有固定的斩波频率,在实际运行
中,不会产生其它变频器驱动电机时所发出的那种高
频噪声,同时也降低了变频器本身的功耗.
②标准内置交流电抗器,明显降低了进线电源的
高次谐波含量,大大降低了变频器的电磁辐射,同时保
护整流二极管和滤波电容器免受电压,电流的冲击.
③ACS600内置五个标准应用宏(工厂宏,手动/
自动宏,PID控制宏,顺序控制宏,转矩控制宏)和两个
用户宏(自定义宏).PID控制宏,可直接用于压力,风
量,流量等类型的过程控制,而不需要任何附加电路.
④丰富,灵活的输入输出口定义功能,可在大多
数应用场合,实现用户要求而不需要任何电路.
⑤ACS600控制盘(CDP312)有四种不同的键盘
模式:实际信号和故障记录显示模式,参数模式,功能
模式和传动选择模式.
⑥良好的人机接口:ACS600具有多种串行通讯
接口,可以与CDP312控制盘和PC机通信,也可以通
过匹配不同的区域总线适配器与其它上位控制系统
通信,以此完成操作,调试,诊断和控制的目的.
图1 ACS通迅接口
⑦服务和工程工具:DriveWindow调试软件是
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ACS600产品系统的一个通用的工具.它可以同时对
几个不同型号的传动装置进行调试,控制和监控.
⑧ACS600提供了几种可编程的故障和几种非
用户调整的已编程的保护功能.
3 ACS变频器在传动系统中的应用
⑴传动系统网络介绍
CPU315作为主站,ACS600变频器和传动装置及
外围模块作为从站,整个网络采用PROFIBUS-DP
网链接.PLC产生传动控制器所需的速度,张力,转
矩,频率给定值,PLC还负责系统的继电逻辑控制.
PLC与变频控制器之间可以通过区域总线适配器进
行通讯.
ACS600SingleDrive可以通过设置参数来选择
不同的操作方式和各种功能,ACS600自动调节电机
的转速,同时也可以使用MPI接口与PC机通讯,由
PC机利用Drivewindow调试软件实现传动控制系统
的控制参数设定和系统全过程的图形和数据显示.
传动控制系统网络见图2.
PROFIBUS是一种开放式异步通迅标准.通过
它,可以实现各种自动化设备之间的数据交换.它主
要有三个变种:PROFIBUS-FMS(现场总线消息规
范),PROFIBUS-DP(分部式外设),PROFIBUS-PA
(过程自动化).PROFIBUS的物理传输介质是双绞
线,总线电缆的最大长度是100～1200m.取决于所
使用的速率,在不使用中继器的情况下,最多可连接
31个站点.NPBA-12总线适配器模块支持PROFI2
BUS-DP协议可实现ACS600变频器和SIEMENS公
司PLC之间的通迅.NPBA-12可与ACS400,
ACS600,DCS400,DCS500等设备兼容.它支持PRO2
FIBUS9.6KBIT/S,19.2KBIT/S,45.45KBIT/S,93.75
KBIT/S等传输率.
图2 传动控制系统网络
在PROFIBUS通迅中,主机对从机进行查询,阅读从
机输入的信息,从机响应主机的查询并执行主机的命
令.在PROFIBUS链路上,从机之间不能通迅.
⑵ACS600变频器技术参数介绍
表1 50HZ和60HZ电网供电的ACX601的IEC容量等级
变频器型号
一般应用重载应用
负载周期
1/10MIN
负载周期1/10MIN负载周期2/15S
I2N
9/10MIN
A
I2NMAX
1/10MIN
A
SN
KVA
PN
KW
PN
HP
I2hd
9/10MIN
A
I2hdMAX
1/10MIN
A
I2hd
13/15s
A
I2hdMAX
2/15s
A
Shd
KVA
Phd
KW
Phd
HP
三相供电,输入电压380V,400V,415V
ACX601-0005-37.68.45336.29.36.212.442.23
ACX601-0006-311126457.6117.615.2533
ACX601-0009-3151795.57.511171122645
ACX601-00011-31820117.5101523153095.57.5
ACX601-00016-3242616111518271836117.510
ACX601-00020-3323520152024362448161115
ACX601-00025-341452518.52532483264201520
ACX601-00030-34752302230416241822518.525
ACX601-00040-3626840304047714794302230
ACX601-00050-37684503750629362124403040
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一般应用(10%过载能力):
I2N:额定输出电流均方根值;
I2NMAX:过载电流均方根值(10min允许过载1min);
I2NMAX(1/10min)=1.13I2N;
I2NMAX(2/15s)=1.53I2N(400和500VAC单元);
SN:额定输出视在功率;
PN:电机功率.
重载应用(50%或100%过载能力):
I2hd:额定输出电流均方根值;
I2hdMAX:过载电流均方根值;
I2hdMAX(1/10min)=1.53I2hd;
I2hdMAX(2/15s)=2.03I2hd(400和500VAC单元);
Shd:额定输出视在功率;
Phd:电机功率.
根据以上变频器技术参数我们可以考虑设备的
技术要求和具体情况设为一般应用或重载应用.
⑶直接转矩控制技术(DTC)原理介绍:ACS600
是第一代采用直接转矩控制技术(DTC)的交流变频
器,它能够在没有光码盘或测速电机的反馈的条件
下,精确控制任何标准鼠笼电机的速度和转矩.DTC
是交流传动的一种先进的电机控制方式,逆变器的通
断直接控制电机的关键变量:磁通和转矩.DTC功
能块见图3.
图3 功能图块
工作原理:测量的电机电流和电压作为自适应电
机模型的输入,这个模型每隔25μs产生一组精确的
转矩和磁通的实际值.电机转矩比较器将转矩实际
值与转矩给定调节器的给定值作比较,磁通比较器将
磁通实际值与磁通给定调节器的给定值作比较,依靠
来自这两个比较器的输出,优化脉冲选择器决定逆变
器的最佳开关位置.
4 结束语
由于变频装置有可靠,优越的性能和节能降耗的
优点,如今它已经广泛的应用于变频调速各领域,为
我们的工农业生产服务.
收稿:2004-09-27
82王春梅:ACS600变频器在传动控制系统中的应用第1期
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