Принцип действия и возможности преобразователей частоты

Функциональная и стандартная схема включения преобразователя частоты Danfoss FC-302.

Преобразователь частоты Danfoss FC-302 позволяет реализовать управление асинхронным двигателем (АД) в составе электропривода (ЭП) различных механизмов. Напряжение питающей сети поступает на ПЧ и далее — подаётся на статорные обмотки АД. Микропроцессорная система управления формирует на выходе ПЧ трёхфазное напряжение требуемой частоты и амплитуды, в зависимости от используемого принципа управления АД.

Функции управления ПЧ выполняет микроконтроллерная система на базе цифрового сигнального процессора (ЦСП), совместимого по своим параметрам и архитектуре с серией микропроцессоров C2000 Motor Control от компании Texas Instruments. Функциональная схема микропроцессорной системы управления приведена на рис. 1.

Система управления ПЧ обеспечивает выполнение следующих функций:

• — управление силовыми ключами инвертора в режиме широтно-импульсной модуляции с несущей частотой от 2 до 16 кГц;
• — сопряжение с внутренними и внешними датчиками аналоговых сигналов в различных стандартах (0−10 В, ±10 В, 4−20 мА);
• — сопряжение с цепями управляющей коммутационной аппаратуры и телесигнализации через порты ввода/вывода дискретных сигналов
• — +24 В с гальванической развязкой от силовых цепей питания ПЧ;
• — оперативное наблюдение за параметрами и переменными ЭП помощью встроенного пульта управления с отображением текстовой информации на графическом дисплее;
• — возможность управления работой ПЧ со встроенного пульта, от кнопочной станции или от внешнего контроллера по последовательному интерфейсу RS-485;
• — доступ к просмотру и изменению текущих параметров ПЧ с пульта управления, с внешнего контроллера по интерфейсу RS-485 или с портативного компьютера по USB интерфейсу в реальном масштабе времени;
• — сохранение текущей конфигурации параметров ПЧ в энергонезависимой памяти, возможность быстрого восстановления заводских уставок;
• — мониторинг питающей сети со стороны ПЧ, возможность принудительного запуска ЭП после восстановления питающего напряжения;
• — мониторинг аварийных ситуаций, возникающих в ЭП с записью в энергонезависимую память кода и времени возникновения аварии, последующий просмотр журнала аварий с пульта управления, по RS-485 или USB интерфейсу.

Через микросхемы драйверов выводы микропроцессорной системы поступают к управляющим выводам силовых ключей. Драйверы выполняют функции согласовании между силовыми и выходными цепями микропроцессорной системы управления. Кроме того, данные компоненты реализуют защитные функции, прекращая поступление управляющих импульсов к силовым ключам инвертора при возникновении токовых перегрузок.

Силовой канал ПЧ создан по схеме с промежуточным звеном постоянного тока и трёхфазным инвертором напряжения, на рис. 1 представлена соответствующая функциональная схема. Переменное напряжение трёхфазной сети 380 В поступает на мостовой неуправляемый выпрямитель на базе диодов VD1-VD6. Выпрямленное напряжение сглаживается дросселями L1, L2 и электролитическим конденсатором С1большой ёмкости и поступает к инвертору на силовых ключах VT1-VT6. Напряжение на выходе инвертора формируется по закону широтно-импульсной модуляции и поступает к статорным обмоткам АД, фазы U, V и W.

В качестве силовых ключей используются IGBT-транзисторы с высокой нагрузочной способностью.

Для исключения обратных напряжений, возникающих из-за токов ЭДС самоиндукции в моменты коммутации ключей инвертора, параллельно IGBT-транзисторам включаются быстродействующие диоды VD8-VD13. Тормозные режимы на больших скоростях вращения ЭП реализуются переводом АД в генераторный режим посредством снижения частоты подводимого напряжения. В тормозных режимах рекуперация энергии в сеть невозможна, поэтому через ключ VT7 в цепь постоянного тока включается дополнительное сопротивление RT для сброса энергии. При работе на низких скоростях для более эффективного торможения используется режим динамического торможения постоянным током. Конструктивно все элементы ПЧ размещены на нескольких платах, установленных в пластиковом корпусе. В качестве основы конструкции ПЧ используется металлический радиатор системы охлаждения, рис. 2.

На верхней крышке расположен съёмный пульт управления с кнопками и графическим индикатором.

Непосредственно под крышкой находится плата управления с компонентами микропроцессорной системы, разъёмы для связи с устройствами в USB формате и клеммами для подключения цепей управления и сигнализации.

Рисунок 1. Функциональная схема ЭП на базе АД и ПЧ Danfoss FC-302.

Рисунок 2. Внутреннее устройство ПЧ Danfoss FC-302.

преобразователь частота danfoss дистанционный Кроме силового модуля с IGBT-транзисторами, на охлаждающем радиаторе расположены мостовой выпрямитель, силовой ключ для организации торможения и температурный датчик для контроля теплового режима преобразователя частоты. Для принудительного охлаждения элементов преобразователя частоты в корпусе установлен малогабаритный вентилятор с регулируемой частотой вращения.

Результаты проведения процедуры автонастройки преобразователя частоты Danfoss FC-302,Параметры схемы замещения АД, серии АД80В4У3.

Таблица 1.1.

Вывод: При выполнении данной лабораторной работы мы изучили преобразователь частоты «Danfoss FC-302» .

В ходе работе выполнили первичную настройку ПЧ «Danfoss FC-302» и рассматривали функциональную и стандартную схему включения преобразователя частоты Danfoss FC-302.

Сняли показаний результатов проведённой автонастройки в виде рассчитанных параметров схемы замещения подключённого АД. Снятое показание сверили с паспортными данным АД серии 4А.

Лабораторная работа № 2. Настройки и исследования параметров работы преобразователя частоты при местном и дистанционном управлении Цель работы: изучение основных возможностей преобразователей частоты, настройка платы управления.

Рисунок 3. Схема дискретного пуска и останова.

Рисунок 4. Схемаимпульсного пуска и останова.

Рисунок 5. Схема для увеличения и уменьшения задания.

Рисунок 6. Схема подключения потенциометра Вывод: При выполнении данной лабораторной работы мы изучили основных возможностей преобразователей частоты, настраивали платы управления по выше указанным схемам.