Выбор преобразователя

Для изменения частоты питающего напряжения применяется преобразователь Триол АТ04-250. Триол АТ04 – универсальный низковольтный 0.4 кВ трехфазный частотно-регулируемый электропривод.

Асинхронный транзисторный преобразователь частоты предназначен для автоматического управления широким спектром производственных машин, механизмов и комплексов с приводными асинхронными двигателями в различных сферах промышленности, энергетики, транспорта и коммунального хозяйства.

Привод АТ выполнен на основе двухзвенного преобразователя частоты с транзисторным (IGBT) автономным инвертором напряжения с широтно-импульсным управлением. Он оснащен многофункциональной микропроцессорной системой управления с развитым пользовательским интерфейсом.

Внешний вид преобразователя представлен на рисунке 2.4, а технические данные в таблице 2.5.

Рисунок 2.4 – внешний вид преобразователя Триол АТ04-250

Таблица 2.5 – технические данные преобразователя Триол АТ04-250

Функциональные возможности преобразователя представлены в таблице 2.6.

Таблица 2.6 – функциональные возможности преобразователя Триол АТ04

В электроприводах Триол АТ04 реализованы оптимизированные алгоритмы высокочастотного ШИМ-управления, законы частотного регулирования АД, скалярное и векторное управления.

Состав и устройство. Преобразователь частоты серии Триол АТ состоит из базового шкафа ПЧ с системой управления СУ и набора дополнительных блоков внешнего подключения. Состав низковольтных (0,4 кВ) приводов Триол АТ иллюстрирует структурная схема, представленная на рисунке 2.5.

Рисунок 2.5 – Структурная блок-схема преобразователя Триол АТ04

Силовой канал базового шкафа ПЧ содержит:

· сетевой трехфазный мостовой выпрямитель В;

· фильтр Ф звена выпрямленного (постоянного) напряжения;

· трехфазный мостовой транзисторный (IGBT) автономный инвертор напряжения АИН с ШИМ;

· транзисторный (IGBT) ключ ТК реостатного торможения;

· датчики тока и напряжения, служащие для контроля и измерения этих параметров в силовом канале электропривода.

Функционально, преобразователь частоты ПЧ преобразует сигнал сети переменного тока с постоянными Uc, Fc в сигнал переменного тока с регулируемыми Un, Fn питания асинхронного двигателя.

Алгоритм ШИМ-управления обеспечивает регулирование частоты Fn и Un по программно заданному закону и совместно с выходным фильтром формирует близкую к синусоидальной форму кривой тока АД во всем диапазоне регулирования.

Частота ШИМ-управления изменяется в широком диапазоне от 0,6 кГц до 16 кГц (0,6 – 16 кГц). Выбор частоты ШИМ-управления обусловлен оптимизацией работы ПЧ по двум критериям:

- синусоидальность тока АД – чем выше частота, тем лучше кривая тока;

- минимизация динамических потерь энергии в элементах АИН и блоков выходных фильтров – чем выше частота, тем выше динамические потери.

Управление работой электропривода во всех режимах осуществляется системой управления и она состоит из:

· базового блока управления РСВ с цифровым микроконтроллером, узлами управления ключами ПЧ, гальванически развязанными источниками питания, устройствами ввода/вывода;

· пульта управления ПУ 4 с текстовым ЖКИ дисплеем и пленочной клавиатурой;

· субмодуля технологического TCA— сопроцессор для расширения функциональных возможностей электропривода по управлению сложными технологическими комплексами;

· субмодуля расширения аналоговых входов АIA;

· блока реле BR3 или BR5 расширения релейных выходов;

· субмодуля расширения аналоговых выходов AОA;

· интерфейса RS485 для подключения пульта дистанционного управления ПДУ либо внешней АСУ ТП.

Система управления электропривода Триол АТ04 представлена на рисунке 2.6.

1 - Субмодули расширения аналоговых входов; 2 - Блок реле (3 или 3 выходов);

3 - Субмодуль аналоговых входов; 4 - Драйвер RS485; 5 - Субмодуль «конвертер протокола» или субмодуль УТП; 6 - Конвертер RS485/RS232

Рисунок 2.6 – Система управления электропривода Триол АТ04

Дополнительные субмодули расширения устанавливаются в специальные слоты базового блока PCB.

Все операции настройки и управления электропривода Триол АТ04, съем информации о его параметрах и режимах обеспечивают встроенный пульт управления ПУ-4, дистанционный пульт управления ПДУ либо внешняя АСУ ТП, в том числе и персональный компьютер PC, в соответствии с установленными приоритетами.

Пульт управления Триол АТ04 оснащен графическим ЖК-дисплеем, современными элементами световой индикации и удобной пленочной клавиатурой.

Для приема управляющих и задающих сигналов электропривод содержит:

· 6 дискретных входов;

· до 6 аналоговых входов;

· 2 канала интерфейса RS485 стандарта «Modbus».

Для управления внешними устройствами электропривод содержит:

· до 6 релейных выходов;

· 2 аналоговых выхода.

В электроприводе Триол АТ04 предусмотрена возможность увеличения числа входов/выходов с помощью дополнительных встраиваемых субмодулей расширения.

Электропривод Триол АТ04 поддерживает обмен данными с внешними устройствами и с дистанционным пультом управления на расстоянии до 1000 м. Обмен данными происходит через интерфейс RS485 в соответствии с протоколом «Modbus», «Profibus»*, CAN*.

Режимы работы и управления. Электроприводы Триол АТ04 предусматривают работу в ручном и автоматическом режимах. В ручном режиме электропривод отрабатывает значение, заданное с пульта управления или от АСУ, выходной частоты ПЧ и, соответственно, частоту вращения АД.

В автоматическом режиме регулирование частоты вращения электродвигателя происходит в замкнутой системе. Регулирование осуществляется либо встроенным программным ПИД-регулятором по сигналам с датчиков обратной связи (датчик скорости, датчик технологического параметра и т.п.), либо по математической модели управляемого процесса без датчиков обратной связи.

Также предусмотрена возможность работы в автоматическом режиме с изменением задания до 10 раз в сутки.

На рисунке 2.7 представлена функциональная схема электропривода Триол АТ 04.

Рисунок 2.7 – Функциональная схема электропривода Триол АТ 04

Эффективность применения электропривода Триол АТ04 обусловлена:

· высоким качеством статических и динамических характеристик;

· высокими энергетическими показателями;

· гибкой настройкой рабочих параметров и режимов;

· развитым интерфейсом и адаптивностью к различным внешним системам управления и автоматизации, в том числе высокого уровня;

· высокой пуско-наладочной готовностью;

· простотой и удобством управления и обслуживания в эксплуатации.

Защита и сигнализация.

В электроприводе Триол АТ04 реализован ряд аппаратных и программных защит, что дает возможность предохранить электропривод от выхода из строя в аварийных и нештатных ситуациях.

Вид защиты

- От токов недопустимой перегрузки и короткого замыкания;

- От замыкания на "землю";

- От неполнофазного режима работы сети и электродвигателя;

- От перенапряжения на силовых элементах схемы;

- От недопустимых отклонений и исчезновения напряжения питающей сети;

- От недопустимого перегрева силовых элементов схемы;

- От неисправностей и сбоев системы управления;

- От недопустимых отклонений технологического параметра;

Кроме вышеперечисленных видов защит, в электроприводе предусмотрены режимы ограничения минимальной и максимальной мощности, минимальной рабочей частоты, а также введения запрещенных (резонансных) рабочих частот.

Принцип регулирования частоты вращения – установка вращающего момента путём скалярного регулирования частотой и напряжением пропорционально закону регулирования U/f=const, с запоминанием частоты и модуля значения тока статора машинной частью преобразователя.

Исполнение системы регулирования – полностью цифровая с микропроцессором и стандартизированным интерфейсом со средствами автоматизации.

Типичные области применения – одно- и многодвигательные привода; насосы, уплотнители, машины для пластмасс, подъёмные устройства и т.д.

Частотное регулирование приводов позволяет существенно уменьшить и эксплуатационные затраты, связанные с обслуживанием агрегатов и систем. Например, снижение перепада давления между всасывающим и напорным патрубками насосного агрегата увеличивает срок службы сальниковых уплотнений, практически исключая гидроудары и обеспечивает стабильность давлений в трубопроводах сетей, а также минимизирует затраты на обслуживание.