6RA70整流器（精选4篇）
6RA70整流器 篇1
0 引言
矿井提升机常被人们称为矿山的咽喉,是矿山的关键设备之一,是地下矿井与外界的重要通道,担负着矿石、物料、人员等的重要运输任务。提升机电控系统是提升机系统的重要组成部分,目前大多采用可控硅整流技术实现电动机调速。12脉动整流技术与传统的6脉动整流技术相比,在相同的输出功率下能够降低系统扰动,对稳定电网、延长电动机寿命有着重要的作用和意义。12脉动串联整流技术在确保提升机的高电压驱动电动机正常工作时,有较高的工作效率,谐波扰动较小,更能实现提升机运行过程中1组整流桥故障后的快速恢复全载半速提升,克服同容量12脉动并联整流装置在全载情况下无法实现故障后的提升问题。本文介绍采用西门子SIMOREG DC-MASTER 6RA70整流装置实现12脉动串联整流技术、进而实现提升机直流调速控制的方法。
1 提升机电控系统基本配置
整个系统有主控S7-400(ZK)PLC、辅控S7-400(FK)PLC、工控PC机3个主站,采用工业以太网构成上层信息管理网络,如图1所示。其中,主控S7-400(ZK)PLC与其下挂的控制柜远程I/O分站、辅助柜远程I/O分站、操作台远程I/O分站、高压柜远程I/O分站和3个SIMOREG驱动分站之间采用Profibus-DP协议实现数据传输,形成提升机的主控部分,完成提升机的驱动和工艺控制。辅控PLC完成行程包络线的计算和保护任务。
提升机调速系统选用西门子公司的SIMOREG DC-MASTER 6RA70系列全数字直流调速装置,速度和电流闭环由SIMOREG DC-MASTER 6RA70调节控制器实现。主回路采用电枢反向、12脉动串联方式;当1组可控硅出现问题时,12脉动驱动可手动切换为6脉动,实现全载半速运行。为实现12脉动驱动和6脉动切换,电枢主回路配置包括2台整流变压器、2台电枢整流装置、快开、电抗器、2组切换开关和2个平衡电阻等,如图2所示。整流变压器1和整流变压器2分别采用DY11和Dd0的连接方式,整流变压器1向作为主动的整流装置1供电,整流变压器2向作为从动的整流装置2供电,以确保主动整流装置的工作电源超前于从动整流装置 30°电角度。为了在低电枢电流或电枢电流等于零时,确保2个整流装置之间的总电枢电压得到对称分配,同时有利于电流过零换向,在2个6RA70整流装置的直流输出侧分别并联了1个平衡电阻(见图2中R1、R2)。R1、R2的阻值应满足在整流装置以最小电压输出时,流过电阻的电流不小于200 mA,电阻功率应满足稳定性和散热要求。为实现单整流装置的应急提升,主回路设置了QK1和QK2两组切换开关。正常12脉动状态下,QK1和QK2处于断开状态,若整流装置1出现故障,可通过闭合QK1实现整流装置2的单独运行,达到提升机应急状态下全载半速运行的目的。同理,若整流装置2故障,通过闭合QK2实现整流装置1的单独运行。该功能的设置可确保提升机工作过程中遇到中途故障停车时实现快速应急提升功能。
2 12脉动串联整流驱动参数的设置
在设置整流装置和电动机基本参数前,必须对整流装置进行恢复工厂设置操作,确保控制参数处于出厂的默认状态。根据驱动系统主电动机和编码器的各项参数,对主、从整流装置进行参数设置。在提升机处于制动状态下,主、从整流装置分别执行电流优化运行,否则,可能出现2个装置电流显示不一致的现象。
如图3所示,要实现2套6RA70整流装置的串联运行,电枢触发单元P079必须设置为2,该参数设定起到以下作用:一是使触发脉冲的持续时间直到下一个脉冲前大约0.1 ms,以每30°电角度输出1个触发脉冲;二是使电枢电流调节器的预控制从6脉动运行转换到12脉动串联连接运行;三是通过电流优化运行得到的电动机的电枢阻抗P110和感抗P111在系统内部反电动势(EMF)计算时大小自动取一半。
另外,还有几个值得注意的问题:
(1) 电枢电流预控制反电动势的输入值P193应为电动机电枢电压的一半;
(2) 电动机电枢额定电压的参数输入值也应为电枢电压的1/2;
(3) 速度调节器的比例增益P155必须取电流优化值的一半,积分时间常数P156保持不变;
(4) 自然换相时间点的校正值应设为0;
(5) 主、从整流装置之间采用并行接口通信方式,但要注意:主从整流装置之间不可进行转矩或故障互锁,否则,主整流装置报F44故障。
3 结语
基于西门子6RA70整流装置的12脉动串联整流技术已应用于南屯煤矿的提升机直流调速控制系统中,获得了较好的动、稳态驱动性能,系统电流给定、电流反馈、速度给定和速度反馈运行曲线如图4所示。
1-速度给定曲线;2-速度反馈曲线;3-电流给定曲线;4-电流反馈曲线
该系统的成功应用,克服了12脉动并联驱动为满足故障状态下安全提升而增大容量的弊端,实现了提升机不同工况下的安全可靠运行。同时,12脉动整流驱动系统基本消除了6脉动整流产生的5次、7次谐波,使整流电压、电流中的最低谐波频率增大到11次,其幅值变小,降低了对电网的干扰,减少了对通信和控制回路的干扰,以及对PLG等精密电子器件的误动作和损坏。在实际谐波测试中,5次、7次谐波分量仅占8.5 %和6.7%,远远低于国标40%和28%的要求。该系统自投入运行以来,性能稳定,安全可靠,提升效率大大提高,产生了良好的经济效益与社会效益。
摘要：文章介绍了采用西门子SIMOREG DC-MASTER 6RA70整流装置实现12脉动串联整流技术、进而实现提升机直流调速控制的方法,并给出了12脉动串联整流驱动参数的设置。该12脉动串联整流技术已应用于南屯煤矿的提升机直流调速控制系统中。应用结果表明:该技术克服了12脉动并联驱动为满足故障状态下安全提升而增大容量的弊端,实现了提升机不同工况下的安全可靠运行;基本消除了6脉动整流产生的5次、7次谐波,降低了对电网的干扰,减少了对通信和控制回路的干扰,以及对PLG等精密电子器件的误动作和损坏。
关键词：矿井提升机,电控调速,整流技术,串联整流,6RA70
参考文献
[1]陈昌宇,孙德宝.西门子6RA70全数字直流调速装置的2种扩容方法[J].电气传动,2003(3).
[2]王洪志,邵志红.西门子6RA70系列12相整流装置在直流调速系统中的应用[J].宽厚板,2005(2).
[3]唐国荣,杨智新,侯时云,等.西门子6RA70在同步励磁电源上的应用[J].电气自动化,2007(5).
[4]谭国俊,陶永正.6RA70直流传动装置在异步电动机动力制动中的应用[J].电气传动自动化,2007(4).
6RA70整流器 篇2
近年来直流调速系统在轧钢系统中广泛运用, 其中在型材机组、冷轧机组、棒材机组等轧钢系统中使用西门子DCMaster6RA70紧凑型直流调速装置更为成熟。该装置具有结构紧凑、使用简单、控制方式灵活多样、功能强大及运行平稳可靠的特点被广泛使用在连续轧制系统、飞剪系统以及连续剪切线的自动控制系统中。
26RA70调速装置的通讯设置
西门子PLC400通过PROFIBUS-DP网络对整个装置进行核心控制, 在外控状态下对装置的启动、轧机转速的给定、停车以及急停进行控制。
6RA70直流调速装置直接挂在PROFIBUS-DP网上, 通过自身的CBP2通讯板与网络连接, 并作为网络上的一个从站接受PLC的控制。通过对装置的参数P198进行设定来定义每一个挂在网络上的6RA70直流调速装置的总线地址, PLC通过过程参数对象PPO (ProcessParameterObject) 包括参数、过程数据来对装置进行参数读写。6RA70为我们提供了5种PPO类型, 我们选用PPOI类型使PLC发送来的指令存储在通讯模板的内存里, 然后模拟量连接器将每个过程数据PZD (包括控制字、状态字、实际值、设定值) 与控制通道连接起来。另外还可以通过装置提供的位于操作面板上的串行口直接连接PC机, 使用软件DriveMonitor对装置进行方便的调试、诊断以及微调参数, 方便了维护人员对装置的控制。
3 调试顺序及基本参数设置
3.1 6RA70控制端子的参数设定
端子52、54开关量输出, 风机系统启动输出参数P774=B001
端子48、54开关量输出, 6RA70故障输出参数P772=B106
端子37控制装置的使能, 安装装置柜子门面板上的“使能”旋钮来启动装置。
端子36故障复位, P665=10
端子39内外控:
P676.1676.2=17P680.1680.2=17, P690=17
端子40, 41风机KM状态P656=18, P657=20
端子43进线压敏快熔监视P655=24
3.2 装置的内部固定给定
P644=K401速度给定的控制命令源。连接到固定给定的输出。
P401固定给定的给定参数, 对应的百分数, 0-100%对应着电机的转速 (0-最高转速) 。
3.3 正确设置电机参数 (根据电机厂家提供的电机参数)
P78.001装置的电枢进线电压
P78.002装置的励磁回路进线电压
P100电机的额定电流
P101电机的额定电压
P102电机的额定励磁电流
3.4 励磁调试
合装置的主进线和励磁进线电源开关, 通过装置参数R15、R16, 读出两个电源的数值, 电枢应该为550V左右, 励磁的为300V左右。确认正确后, 通过参数P257电机的停机励磁来调试励磁, 调整P257参数为10%、30%、50%、70%、100%, 在每个阶段用万用表量励磁输出的电压值, 100%的励磁电压值不超过200V, 读柜门电机励磁的电流表, 100%的给定应该对应到电机的额定励磁。
3.5 启动电机
首先对装置风机和电机冷却风机合闸, P774=B0001, 用柜门面板的“使能”旋钮来启动装置, 装置的面板RUN显示绿灯 (即运行状态) 。通过参数P401来给定转速, 5%、10%。电机转动。正常后将P401减小到0停车。
3.6 电流环优化
设置最优化运行, 设置P51=25, 然后合闸使能旋钮。装置自动开始优化, 注意电机必须机械卡死。以下参数被自动设置:P110、P111、P112、P155、P156、P255、P256、P826。
3.7 启动电机, 测试编码器, 速度闭环
在装置停机的时候设置P140=1、P141=1024、142=1、P143 (电机额定转速) 。设置完毕后启动电机, 给定转速为20%, 看参数R24的数值为+20%, 则反馈正确;如果为-20%, 停机后检查并调换编码器接线 (A+、A-) 和 (B+、B-) , 修改正确后停机, 将P083设成2, 采用编码器速度反馈。
3.8 弱磁优化
首先要确认电机是不是弱磁电机, 若不是则不做弱磁优化;另外若电机额定转速已经满足工艺要求也可不做弱磁优化。做优化首先设置参数P081=1, P143=电机额定最高转速, 设置参数P51=27, 开始励磁减弱的优化运行, 装置自动优化完成。完成后起机, 调速到最高转速的90%观察各个给定电机的稳定状态。
3.9 网络设置及控制
首先我们设计的理念是切换两套参数数据组, 有个内外控选择, 当单体试车调试的时候用内控, 在装置里采用第一套参数数据组。当联机网络控制的时候, 切换到外控, 采用到第二套参数数据组。用两组数据组的话可以达到在集中和单体控制的时候都很方便。
网络设置P918.001、002设置从站站地址, 此地址由自动化人员来定义。这两个参数是设置切换参数数据组, 通过开关量 (一般由安装装置的柜体门外的内外控转换开关) 来切换。当为外控的时候参数数据组切换到第一套参数, 内控时为第二套参数来控制电机。两套参数的区别就是速度给定 (参数P401) 及装置起停等需要手动设置。
结语
作为直流调速控制系统中的核心组成部分, 6RA70直流调速装置能准确、实时地反映直流电机运行状态和参数, 可靠地控制现场设备;各项性能指标充分满足生产工艺对设备的功能精度要求, 通过生产实践证明6RA70直流调速技术在轧钢各机组中的应用, 确保了轧钢自动化系统的稳定、安全、经济的运行。
摘要：本文通过介绍西门子6RA70直流调速装置在轧钢自动化系统中的应用状况, 分析和说明了6RA70直流调速系统的使用方法, 总结了该系统的调试步骤和方法, 使得该调速系统的控制优势得以体现, 满足轧钢自动化系统中的控制精度和稳定运行的需求, 为整个自动化系统正常高效运行提供了保障。
关键词：自动化,直流调速,6RA70
参考文献
[1]6RA70直流调速装置使用手册[Z].
6RA70整流器 篇3
某炼钢厂#1板坯连铸机于1993年投产, 一机两流, 全弧形, 设计产能为100万t/a。结晶器振动作为铸机核心部件, 用于使结晶器按给定振幅和振频沿铸机半径作仿弧运动, 以防止铸坯在凝固过程中与结晶器铜壁发生粘结而出现沾挂或拉漏现象。结晶器振动上下振动时, 按振动曲线周期性改变钢液面与结晶器壁的相对位置, 不仅有利于脱模, 而且可促进断裂坯壳愈合, 改善铸坯表面质量[1]。
自投产以来, 结晶器振动在生产过程中频繁发生振频异常波动, 最大幅度达到±30r/min以上, 造成铸坯表面质量缺陷, 铸机断浇甚至拉漏, 浇铸过程被迫中断。1998年~2000年, 在对#1板坯连铸机进行高效化改造时, 曾对结晶器振动传动机械进行了改造, 将直流电机和测速发电机从结晶器振动台移出, 但由于各种原因未取得成功。本文将从电气传动角度出发, 寻求解决结晶器振动振频异常波动问题的突破口。
1 振频波动原因分析
#1板坯连铸机结晶器振动采用进口直流电机传动的四偏心正弦机械振动, 如图1所示。直流电机型号为G3C-180M40kW 1 500r/min;电枢参数为400V111A;励磁参数为230V3.8A。进口测速发电机型号为TDPS1.2-315W140V2 800r/min。结晶器振动直流传动采用继电逻辑控制的模拟直流调速装置SSF04-±200/400。
1.1 测速发电机
测速发电机在结晶器振动直流传动中起着关键作用, 用于测量直流电机转速。测得转速信号一方面形成模拟直流调速装置的转速负反馈, 另一方面经过特定功能板转换成4~20mA标准信号, 传给上位机振动PLC, 计算出实际振频f。如图1所示, 传动机械结构、空间位置和测速发电机体积决定了测速发电机与直流电机间只能通过链条和链轮连接同步运行。在长期高速运转下, 链条、链轮磨损变形, 链条断裂、脱落时有发生。测速发电机尽管防护等级达到IP65, 并采用进口洛泰胶密封, 但是长期处于高温潮湿环境, 发生受潮而出现性能降低甚至接地是不可避免的。某时间段测速发电机故障处理方法见表1。
反馈闭环控制系统对给定电源和被调量检测装置的扰动无能为力, 因此控制系统的精度依赖于给定电源和反馈量检测装置的精度[2]。图1所示反馈量检测装置测速发电机的不稳定直接导致反馈量电机转速失真, 甚至转速负反馈开环, 结晶器振动狂振, 超速故障封锁停机, 浇铸中断, 给生产造成极大损失。由于现场空间狭小、环境恶劣, 因此在线更换测速发电机或链条非常危险且费时费力。
1.2 模拟直流调速装置
继电逻辑控制的模拟直流调速装置SSF04-±200/400由大量模拟分离器件构成, 模拟分离器件固有的温漂、零漂造成结晶器振动振频异常波动。一般可通过调节电位器或更换部分模拟分离器件来暂时消除振频异常波动, 但是模拟直流调速装置的控制精度、可靠性、灵活性仍低于全数字直流调速装置。
1.3 其它因素
结晶器振动给定振频计算式为:
式中, F为给定振频;V为实际拉速。
在浇铸过程中, 工艺或铸机流道质量发生变化, 均会导致实际拉速V波动, 相应地, 给定振频F也会波动。根据反馈控制规律, 模拟直流调速装置跟随给定进行调节, 因此实际振频f也发生波动。这种情况由外界因素造成, 与结晶器振动直流传动无关。
综上分析可知, 造成结晶器振动实际振频f异常波动的主要原因是转速检测装置测速发电机不稳定。鉴于此, 考虑用电压反馈和电流补偿控制方式进行速度控制, 进而取消测速发电机。尽管模拟直流调速装置SSF04-±200/400可以实现电压反馈和电流补偿控制, 但是结晶器振动属于周期变化转矩型机械, 调速指标要求高, 电压反馈和电流补偿控制在实际应用中会因振频波动幅度大 (低频时最大达到±15r/min) 而不能满足工艺要求。为了消除测速发电机带来的振频异常波动, 有必要对直流调速装置进行升级改造。
2 改造方案
改造方案的主要内容是采用PLC和全数字直流调速装置6RA70取代继电逻辑控制的模拟直流调速装置SSF04-±200/400, 利用全数字直流调速装置6RA70的检测、计算功能实现电动势负反馈, 取消转速检测装置测速发电机。
2.1 6RA70概况
6RA70结构紧凑、集成度高, 电子板箱包含基本电子板和适应特殊控制要求的附加板;所有开环、闭环控制及通信功能由2台微处理器实现;通过参数设置, 将软件功能块“连接”起来, 实现需要的直流传动控制, 取代模拟直流调速装置的各个功能插件板。6RA70具有智能优化和故障诊断功能, 易于保养维护。根据模拟直流调速装置SSF04-±200/400和直流电机参数, 6RA70选用6RA7075-6DV62-0-Z S00+K00+K01+K11+G94+G74型号, 其额定输出直流电流为210A。
2.2 6RA70控制方式
为了满足工艺要求, 提高直流传动可靠性, 在设计6RA70时采用Profibus-DP和端子两种控制方式, 互为备用, 可在线自动切换。
2.2.1 Profibus-DP方式
6RA70采用Profibus-DP方式时, 需要在电子板箱总线适配器LBA (选件K11) 上增加适配板ADB (选件K01) 和通信板CBP2 (选件G94) 。CPU模板DP接口通过网线和通信板CBP2连接6RA70, 如图2所示。振动PLC是Profibus-DP通信主站, 2台6RA70是从站。振动PLC通过Profibus-DP网将控制字、给定振频等下传给6RA70, 6RA70将状态字、实际振频、运行电流等上传给振动PLC, 无需信号电缆和模板, 从而提高了可靠性。
2.2.2 端子方式
由于Profibus-DP故障尤其是一些软故障难以在短时间内排除, 会造成铸机断浇, 因此6RA70应具有端子控制方式, 以提高控制可靠性和实现独立内控调试。如图3所示, 内控调试时, 将转换开关SA1 (4) 置于“内控”位置, 将转换开关SA2 (5) 置于“内控确认”位置, 继电器9 (11) J、10 (12) J得电吸合, 6RA70的#36、#40、#37、#38端子分别接通, 完成内控、参数切换、合闸、运行使能等功能, 旋转电位器1W和SA3 (6) , 可以改变内控振频给定和方向。
2.2.3 控制软件流程
6RA70提供了丰富的软件功能模块 (简称功能块) , 取代模拟直流调速装置的速度调节器、电流调节器等硬件功能插件板。选择需要的功能块, 通过设定参数连接量, 连接各个功能块, 形成转速电流双闭环调速控制软件流程, 实现工艺要求的控制任务。结晶器振动直流调速装置6RA70的控制软件流程和部分输出端子定义如图3所示。
3 电动势负反馈
直流电机电压平衡方程式为:
式中, Ua为电枢电压;Ea为电动势;Ia为电枢电流;Ra为电枢回路电阻;La为电枢回路电感。电枢回路电阻Ra、电感La为常数, 电枢电压Ua、电流Ia可由6RA70测得, 因此根据式 (1) , 6RA70可计算得到直流电机电动势Ea。
式中, KE为电动势常数;Ф为励磁磁通;n为电机转速, 电机转速n与电动势Ea成正比[2]。根据式 (2) , 6RA70可计算出电机转速n。
电动势负反馈实现途径如图4所示。6RA70利用自由功能块 (选件S00) 中的乘法器实现可调节的电动势负反馈, 参数设置U150.01=287 (电动势实际值) 、U150.02=401、P401=98% (调整系数) , P083=4 (由P609定义实际转速输入) , P609=9150 (乘法器输出) 。
根据以上分析可知, 6RA70通过测量、计算可实现电动势负反馈, 因此可完全取消故障率极高的测速发电机, 从而消除实际振频异常波动。
4 实际振频计算
结晶器振动运行过程中, 实际振频f与电机转速n成正比。由于电机转速n可由6RA70计算得到, 因此就可以得到实际振频f。如图4所示, 6RA70以Profibus-DP方式运行, 电机转速n对应连接量K179, 上传至振动PLC。在端子方式下, 设置参数P750=179、P751=1, 6RA70通过模拟量输出2 (端子#14、#15) 将电机转速n输入振动PLC。振动PLC采用标准模拟数字量A/D转换功能块FC105[3]计算实际振频f, 无需测速发电机参与, 从而杜绝了测速发电机不稳定引发的实际振频异常波动[4]。
5 系统调试
由于直流电机最大励磁电流Inomf除以6RA70额定励磁电流I6RA70f小于0.5, 因此设置P76.01=50, 将6RA70额定励磁电流降低50%, 以提高励磁控制精确度。根据直流电机铭牌输入电机数据, 设置实际转速检测方式等参数后, 系统以内控方式优化运行。脱开图1中电机与减速机, P51=25, 优化电流调节器, 图4中的P110、P111、P155、P156参数自动设置。连接电机与减速机, 安装结晶器, P51=26, 优化速度调节器, P225、P226、P228参数自动设置。
优化完成后, 系统以外控端子方式运行, 改变振频给定, 通过Drive Monito或者OP1S操作面板监控电机电流、电压、转速波动, 并据此手动优化上述参数, 直至状态良好。P55=112, P56=112, 将数据组FDS1和BDS1复制到FDS2和BDS2, 系统切换到Profibus-DP方式运行。
从调试和上线后期调整过程分析可知, 为了适应结晶器振动负载要求, 电流调节器P增益P155适当放大, 积分时间P156适当减小, 以改善电流调节快速性;速度调节器P增益P225适当减小, 积分时间P226适当放大, 以改善速度调节稳定性。工艺要求结晶器振动升降加速度较小, 以防止振频突变而拉漏, 因此适当放大速度调节器给定与反馈滤波时间。图4中部分关键参数值是经过不断调整、运行检验后比较理想的满足工艺要求的参数值。
6 结束语
#1板坯连铸机结晶器振动直流传动升级改造后, 消除了测速发电机、模拟调速装置引起的振频异常波动, 提高了结晶器振动的可靠性, 仅测速发电机一项就减少了12万元/年的备件消耗, 一定程度上节约了成本, 保证了系统稳定运行。实践证明, 全数字直流调速装置在中小容量直流传动中仍有广阔的应用空间。
参考文献
[1]张金柱.板坯连铸装备及生产技术[M].北京:冶金工业出版社, 2007
[2]陈伯时.电力拖动自动控制系统[M].北京:机械工业出版社, 1995
[3]廖常初.S7-300/S7-400PLC应用技术[M].北京:机械工业出版社, 2006
6RA70整流器 篇4
直流驱动系统具有良好的起、制动性能,宜于在大范围内平滑调速,在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到广泛的应用。直流调速器6RA70开放式的控制结构-Bi Co,为专业工程师打造了应用平台,可以“量身定制”的设计自己所需的控制功能,并且能及时准确的反应出设备故障位置,所以被广泛的应用于轧钢、石油、矿山等自动化领域。
在驱动系统中所出现的F030故障,即换向故障或产生过流或已通过U583发出测试命令,这个故障很难解决,F030故障的原因很多,不能一概而论,下面做详细的论述。
2 6RA70使用说明书中对于F030的解释
3 对于故障的具体分析及处理方法
以下分析均排除电流环未优化好的情况。
(1)F030故障值为1:换向晶闸管对应的封锁电压时间区太小。
如果此故障出现在变速过程中,可以适当将P159(电枢自动换向部分的转换阈值)适应放大,如图1所示,可以调节到0.5以上,参数不能设得太大,最好不要超过1%,观察系统运行情况。P160(附加的无转矩时间间隔)也应适当调大些,参数不宜设置过大,一般在0.04s到0.1s之间,如果输入的值太大,会影响6RA70装置的电压,会导致电压波动。这两个参数不能设得太大,最好不要超过1%。
F030故障是不可以用P820来屏蔽的,如果要屏蔽需要更改U580,关于U580换相控制的具体内容如下。
整流器的换向不断地受到监控。如果发现换相故障,则激活故障信息F030而且晶闸管用SIMOREG CCP来封锁。换相故障的检测是基于3个判定标准。用本参数进行试验时,它们可以单独激活/不激活。
0:不估算3个判定标准;
1:估算判定标准1(换向时足够大的电压时间面积);
2:估算判定标准2(电流峰值曲线曲率);
4:估算判定标准3(最大电流实际值)。
设定说明:每个判定标准有一个数字代码。如果被估算的判定标准多于一个,则必须输入相关数字的总和。
即当故障值为1时,可将U580改为0、2、4、6来屏蔽,但如果不是误报,容易出现更大的损失,如烧晶闸管等;当故障值为2时,可将U580改为0、4、5来屏蔽;当故障值为3时,可将U580改为0、1、2来屏蔽。
(2)F030故障值为2:电流峰值曲线向上拐。
如果电流值不是太大,那就说明产生了电流尖峰,这种情况只瞬间出现。即,Δdi/dt太大,可以将参数P155(电枢调节器的P增益)和P225(速度调节器的P增益)的值改小些,或者把参数P156(电枢电流调节器的积分时间)和P226(速度调节器的积分时间)改大些,使得系统的动态反应速度不要那么快,变得和缓些,即由PI调节器实现的滞后校正,可以保证稳态精度,限制快速性,并且消除静差。
也有可能是CUD1板的DSP芯片EPPROM有问题,可以更换CUD1板。
(3)F030故障值为3:最大电流值大于装置额定电流的250%。
一般情况下,故障值为3是比较常见的,可能原因有以下几种:
1)逆变失败:逆变运行时,一旦发生换相失败,外接的直流电源就会通过晶闸管电路形成短路,或者使整流桥的输出平均电压和直流电势变成顺向串联,由于逆变电路的内阻很小,形成很大的短路电流。
逆变失败的原因有很多,大致可分为4类:
(1)触发电路工作不可靠:触发电路不能适时、准确地给各晶闸管分配脉冲,如脉冲丢失、脉冲延迟等,致使晶闸管工作失常。
(2)晶闸管发生故障:在应该阻断期间,元件失去阻断能力;或在该导通时间,元件不能导通。
(3)交流电源发生异常现象:在逆变运行时,交流电源突然断电、缺相或电压过低现象。
(4)换向的裕量角不足:设计有源逆变电路是,对于导通时重叠角的影响估计不足,造成换相的裕量时间小于晶闸管的关断所需的时间。
在理想情况下,电路处于正常的逆变工作中,如果在某个时刻触发脉冲丢失,就不能换相。某相的晶闸管将继续导通,直至电压变正,将和直流电动势顺向串联,形成短路。另一种情况是脉冲没有及时的出现,而是延迟了一小段时间,此时逆变角已经小于零,某相的电压将大于其后一相的电压,使后一相的晶闸管承受反向电压,不能被触发导通,本相的晶闸管也不能被关断,形成短路。如果脉冲正常,但由于晶闸管发生故障,同样也会造成逆变失败。如C相晶闸管T3其断态重复峰值电压裕量不足,当应该阻断期间而误导通的情况。在导通之前,由于T3承受的正向电压等于电机电动势电压和本相电压之和,特别是当逆变角β较小时,这一正向电压较高,若T3的电压裕量不足而误导通则达到导通时刻,本该由T1换相到T2,但此时T3已导通,T2因承受反压而无法导通,造成逆变失败。如果在逆变工作时,交流电源发生缺相或突然消失,由于直流电势存在,晶闸管仍可触发导通。此时变流器的交流侧由于失去了同直流电势极性相反的交流电压,因此直流电势将经过晶闸管电路而被短路。
实际上交流测各相都有电抗存在,如变压器的漏抗,线路电抗等。因此晶闸管的换相不能瞬时完成,会有一个过程。如果直流侧的电感量很大,直流电流波形是一条水平线,当由a相晶闸管换相到b相晶闸管时,因交流回路的电抗阻碍电流的变化,a相电流由Id逐渐下降至零,b相电流则由零逐渐升至Id,由于这段时间两个晶闸管同时导电,故输出电压波形既非前一相,也非后一项,而是两相电压的平均值。换相过程的存在,对整流电路的影响是使直流侧输出电压略为降低,在逆变电路中,则使直流侧输出电压略为升高。存在重叠角会给逆变工作带来不利影响,当换相裕量角不足,换相尚未结束时,电路的工作状态在b相电压ub将高于c相电压uc,C相晶闸管将承受反向电压而重新关断,而应该关断的B相晶闸管却还承受着正向电压而继续导通,且b相电压随时间的推迟越来越高,致使逆变失败。为防止此类情况发生,不仅逆变角不能等于0,而且不能太小,必须限制在某一允许的最小角度内。按经验最小逆变角一般可取30°-35°。
在6RA70中需注意以下几点。
(1)P151:αw限制(电枢),对电枢整流器触发角的逆变固定限幅。默认值为150°,也就是说逆变角最小为30°,根据需要可适当微调。
(2)P192:αw限值的控制字(电枢)。默认值为0,一般不需要改变。
(3)0电流连续:电枢变频器延迟角的逆变器稳定限值αw=P151;
断续电流:αw=P151度。
(4)1电枢变频器延迟角的逆变器稳定限值αw=P151。
出现逆变失败时应该去检查脉冲触发板是否正常,或者去检查脉冲触发板和晶闸管之间的连线是否可靠连接,可以测量脉冲线门级和阴极之间的电阻,直流调速器的型号不同电阻会略有不同,但一般都会在10Ω-20Ω之间。
2)控制柜的温度过高,电抗器有很大的声音,电抗器温度也相当高。
电抗器声音大是因为电流波形畸变导致的,电流波形越是畸变,响声越大。而且随着电流波形的恶化,元件发热。导致这一现象的原因是环境温度,其对半导体集成电路的特性,是有很大影响的,高温环境下,他们的工作特性会发生变化,信号温度漂移在所难免。所以传动控制系统,不可忽视工作场所的环境温度,功率部分晶闸管烧毁一般都是因为环境温度过高或者因散热风机散热不良或风机烧毁等原因造成的,因为电压或电流的可能性很小的,所以一定要注意散热,经常检查轴流风机的运转情况及室内降温措施是不是符合要求,高温环境下将导致系统不正常。
3)外部直流电机故障引发。
(1)换向器故障:碳刷和换向器之间换相打火,检查碳刷表面是否光滑,碳刷的弹片是否弹性疲劳,导致碳刷和换向器接触不良。
(2)电机对地绝缘差而导致,电枢绝缘不好。
4)编码器故障引发。
有可能是编码器信号极性不正确,可以将A、B通道的信号线调换一下,相应的A/、B/通道也要调换。A、A/测的是速度,B、B/测的是方向,没有用到A/、B/通道的输出信号,则将6RA70的端子X173:29/31/33短接于公共地。
5)电机启动过快。
如果电机启动过快,也会出现F030故障,可以将P303(斜坡上升时间1)放大。
6)并联的SIMOREG DC Master换向不同步。
如果是多台6RA70并联运行,就可能存在换相不同步的可能,这样也有可能报F030故障。
解决换相不同步,可从PLC程序及6RA70参数设置入手。如图2所示。
假设使用的是双6RA70或可切换为任意一台6RA70驱动直流电机的直流调速系统,如果PLC得到6脉波运行的命令,将16进制的1,送入K3009(通过第一块CB/TB板接收到的数据,字9),即B3900(通过第一块CB/TB板接收到的数据,字9,第0位)为1,B8900(通过第二块CB/TB板接收到的数据,字9,第0位)同理。如果12脉波运行,将16进制的0,给K3009,即B3900为0,B8900同理。将一号6RA70的转矩方向输入传给2号6RA70的转矩方向输出,给入K9210(连接器转换开关1的输出),K9210的第0位是B9052,当B9052和B220(并联驱动装置的转矩方向使能)为1时B9350(与门1的输出)为1,输出给B9482(开关量信号选择开关1的输出)。通过选择CBP1还是CBP2后,输出给P165(选择开关量连接器去控制“在转矩方向改变时的转矩方向使能”功能)。
设定如下参数:P165.01=B9484;P165.02=B9484;U110=K9210;U113.01=B220。
确认两个并联的6RA70换相时同时改变转矩方向,避免了换相不同步而产生瞬间尖峰电流的情况。
另外,励磁电源也很重要,如果在运行过程中励磁电源掉电,那么电机会失磁飞车,这样会损坏励磁线圈与电枢绕组,电枢绕组损坏可能会产生F030故障。这样的事故是一定要避免的,励磁一定要可靠连接。
4 结论
“F030”是直流调速装置SIMOREG DC Master6RA70在现场运行中的常见故障。由于原因较多,不易分析判断,需要仔细研究其根源,并积累一定的现场经验,才能在问题出现时迅速解决。
参考文献
[1]黄俊.半导体变流技术[M.]北京:机械工业出版社,1986.
[2]陈伯时.电力拖动自动控制系统-运动控制系统(第三版).北京:机械工业出版社,2003.