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合康变频同步控制在煤矿皮带机上的应用

浏览次数: 日期:2017-8-3 10:29:10

摘  要:本文主要介绍合康变频大功率变频器采用主从同步控制在煤矿皮带机上的应用。主从同步控制能使拖动同一设备的多台电机速度同步,输出功率均衡。控制性能优良,运行稳定、可靠,节能效果明显。

关键词:合康变频  大功率变频器  皮带机  速度同步


一、引言

随着变频器在各行各业的广泛应用,在许多工业场合提出了对大功率拖动系统的需求。而单个电机由于制造等原因功率有限,不能满足应用需求,实际应用中通常采用两台电机同时驱动一台设备进行驱动控制。在双电机同步传动中,每台电机载荷程度以及电机输出功率的均衡程度将直接影响设备运行的安全性和可靠性。合康变频凭借多年的领先技术和实践经验,采用的主从同步控制技术能均衡分配电机负载及输出功率,现场运行可靠,控制性能优异。


二、同步控制系统方案设计

系统框架如下图所示:

图1  主从控制结构图

主从控制时,主机采用速度控制,从机可以采用速度控制,也可以采用转矩控制。

若主机和从机是柔性连接,则从机采用速度控制,主机将自身运行频率和输出电流传送给从机,从机将接收到的频率作为自身的设定频率,同时将自身的输出电流与主机发送过来的输出电流做PI调节,从机在跟随主机频率的同时,根据主从之间负载的差别进行微调,从而实现速度同步和功率均衡。若主机和从机是刚性连接,则从机采用转矩控制,主机将自身运行频率和输出转矩传送给从机,从机将接收到的转矩作为自身的设定转矩,将接收到的频率作为自身的输出频率,从而控制两台电机功率均衡。

两台电机中任意一台都可作为主机,另一台为从机,主从之间采用CAN通讯控制方式,通讯速率可达lMbps,提高了系统的动态响应速度,加入CRC校验,保证了数据传输的准确性。


三、同步控制在山西朔州某煤场皮带机上的应用

3.1 现场皮带机结构

表1 电机参数

额定功率

500kW

额定电压

660V

额定频率

50Hz

额定电流

510.5A


表2  皮带机参数

型号

DTL120/100/2*500

机长

420米

带宽

1.2米

倾角

18°


变频器型号:HID600A-T7-630G低压变频器  2台

应用地点:山西朔州某煤场

3.2 HID600A系列大功率变频器主从控制

在山西朔州某煤场,因产量不断增加,原有的主井皮带机的容量已经不满足现在的需求,此改造项目中采用了合康中低压变频“一拖一”双机联动的控制方案。该方案的优点在于解决工况引起的功率不对称分配问题,保证两台电机的转速一致功率均衡,同时极大地降低了电机启动瞬间对电网电压的冲击。

该煤场皮带机,共有2台驱动电机,其中一台为主机,另一台为从机,属于柔性连接,皮带存在一定的延展性,主从之间允许存在一定的速度误差。故主机采用SVC速度控制,从机也采用SVC速度控制,两台HID600A-T7-630G变频器分别对应两台驱动电机。从机收到主机启动命令后,按照主机输出频率运行,将自身的输出电流与主机的输出电流进行PI调节,自动调整运行频率,使主机与从机速度同步,功率均衡。主机的故障信号与从机的故障信号互锁,一旦任何一台变频器出现故障,则整个系统停机。

3.3 调试步骤

系统调试主要包括参数自学习、空载调试及带载调试三部分。

1) 电机参数自学习及空载调试

在电机不带任何负载情况下,设置好电机参数,单台变频器带电机运行,首先在V/F模式下运行。设置频率为50Hz观察输出电流在加速、恒速、减速阶段是否均正常,同时用电流钳表测量实际输出电流,并与变频器显示电流做比较,通过参数调整,进行电流检测的校准。在SVC模式下,先进行参数自学习,自学习结束后,设置不同的频率,观察电机设定频率与电机转速是否对应,输出电流是否正常。
2) 带载调试

双机同时启动,先将变频器带轻载在10Hz运行,查看输出电流、电压、转速是否符合要求,然后在30Hz、50Hz运行。若轻载过程均正常的时候便可以进行正常生产过程的带载调试。若轻载过程出现过流、过压的故障,则重新调整从机同步控制参数。

3.4 系统参数设置

表3 主从控制主要参数参数设置

主机参数

从机参数

功能码

参数说明

参数值

功能码

参数说明

参数值

F0.01

无PG矢量控制

0

F0.01

无PG矢量控制

0

F0.02

端子运行指令

1

F0.09

最大运行频率

51Hz

F0.03

主频率源X选择

0

F7.10

自由停机方式

1

F0.08

键盘设定频率

50Hz

FC.00

速度控制/功率均衡选择

2

F0.09

最大运行频率

50Hz

FC.01

主从模式选择

2:本机为从机

F7.10

自由停机方式

1

FC.02

主机向从机发送参考信号源选择

1:主机输出电流

FC.00

速度控制/功率均衡选择

2

FC.03

主从通讯使能

1:使能CAN通讯

FC.01

主从模式选择

1:本机为主机

FC.04

从机控制命令源选择

0:主机通讯控制

FC.02

主机向从机发送参考信号源选择

1:主机输出电流

FC.05

从机参考频率源选择

0:主机通讯控制

FC.03

主从通讯使能

1:使能CAN通讯

FC.07

从机参考信号源选择

0:主机通讯给定




FC.10

PID比例系数

20000




FC.11

PID积分时间

1




FC.18

PID控制偏差极限

10




FC.19

PID调节特性选择

0:正特性

 




FC.20

PID使能同步速度下线

5.0%




FC.21

PID使能

1:使能




FC.22

CAN通信断线时间

0.0S




FC.23

PI限幅

2.0%




F0.12

加速时间

0.01S




F0.13

减速时间

0.01S

本系统变频器具有过流、过压、通讯故障等多种保护和故障输出功能,未采用共直流母线也能有效保证系统高效安全的运行。


四、结束语

采用合康HID600A系列无PG矢量变频器主从同步控制皮带机后,运行几个月以来,提高了系统的功率因素及系统的效率,对皮带及机械传动都有极大的改善,并体现了如下优点:

1)主从设定可以改变,每台变频器可以设置为主机,也可以设置为从机。

2)主从故障互锁,任何一台变频器出现故障,主机自动停机,保证系统安全可靠。

高性能的SVC算法,能保证皮带机的平滑起动,功率均衡。从机的输出速度跟随主机,电流相当。从键盘上看主从机电流相差10A左右。


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