用伺服变频器工作原理的方案可以替代伺服系统吗？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2011-09-29 14:07 标签： 伺服变频器工作原理
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丹佛斯变频器替换力矩电机方案
丹佛斯变频器替换力矩电机方案
FC300系列开环转矩功能
在线材加工设备大多需要对加工完成的成品进行工字轮收线。过去常采用力矩电机驱动工字轮收线，但该方式能耗大，力矩电机和控制器维护成本高。丹佛斯FC300充分发挥产品自身优势，在全球率先提出并推广了无速度编码器反馈的开环转矩方案，该方案无需安装用于反馈电机速度的编码器信号，也无需任何张力架、张力传感器等反馈信号；产品采用先进的转矩控制算法，通过对收卷电机工作电流的辨识和解耦，以及机内对卷径的自动计算，实现了对异步电动机的精确转矩控制以获得优于力矩电机的线材卷绕的恒张力控制性能。
l 工艺介绍：
1. 同步收线。在设备工作过程中，由于启动运行或前级处理线材的线速度给定可能随时会调整变化，所以要求后级收卷一定要时刻跟随前级当前的运行速度。若后级跟随慢了，会造成工字轮上的丝线松散甚至乱线，若后级跟随快了，可能造成成品局部的牵伸变形甚至拉断线。所以要求电机运行时力矩控制稳定且响应迅速。
2. 空卷满卷启动或停车。在实际工作中，无论当前工字轮上线材缠绕的多少，也就是说无论卷径的大小，都会可能有启动或者停机的要求；特别是满卷时，当前的工字轮最重，惯性也最大，考虑到摩擦力，系统惯量等因素和空卷时差别很大。所以要求，电机的可以输出的启动转矩要大且稳定，并且随着卷径的变化应补偿该变化引起的实际需求转矩的变化，快速停机时制动转矩大而且输出稳定保证同步性能好。
3. 全速度范围内的运行。由于机械设计时需要兼顾低速和高速时的拉伸力矩，所以转动比一旦确定下来，收卷电机可能会工作在很低的转速下（比如1Hz），也可能会工作在很高的速度下，甚至电机会在恒功率区工作。所以要求无论负载大小，电机的速度波动要小，低速或弱磁区工作时转矩输出大且稳定。
4. 排线。通常成品线材是层绕在工字轮上的，在工字轮的横轴上，线材应该一圈一圈平行紧密地从横轴的一段到另一段排列在一起，实现一层；再逐层地加厚最后实现一卷成品。这就要求有一个排线装置来完成线材在横轴上端到端往复的排列成品线材。根据机械设计的要求，排线的实现有很多种方案，比如机械，变频，或伺服等。
5. 急停。当设备运行过程中，若出现紧急情况，要求整个设备尽可能快地停下来。这时候拉伸和收卷电机处于快减速的状态，要求停机过程结束后丝线不会被拉断，这样才可以保证下次可以顺利启动。l
FC300产品的特点：
1. 收卷采用转矩开环控制，无需外加速度反馈的编码器信号，节约成本且彻底免除外界干扰，保证工作时不会因为反馈受到干扰停机，断线，速度波动。收卷转矩控制精度高，可准确提供用户需要的张力并且对张力给定响应快，保证加工的材料粗细均匀。收卷部分启动停机平滑，尤其是低速下张力控制稳定，收卷的线材不会被拉细或者拉断。
2. 转矩输出能力强，在全速度范围内可持续提供额定或者定甚至最高至2.0倍额定的转矩，对收卷盘径适应能力强。采用先进的转矩电流识别算法，可以根据当前的盘径大小，自动补偿转动惯量，滑动时的摩擦力，采用智能收卷卷径识别，识别精度高，抗绕动能力强，从而从根本上保证了线材加工时提供前后一致的张力控制特性。
3. 完全替代原有的力矩控制仪加上力矩电机方案，采用变频器和普通异步电机方案时，原有的操作习惯不变。
4. 节能效果明显且使用可靠，原来的力矩电机发热带来低效以及易坏，现在的变频器方案可以保证精确的力矩输出，无额外的热能耗，延长了整个系统的使用寿命。
FC300应用在电镀线收线设备
某一个客户为钢帘线设备生产厂商，电镀线收卷机构为其生产线中重要设备，主要有三个部分组成:
1.牵引机构:将镀锌线从电镀设备处牵引过来
2.排线机构:将镀锌线均匀分布收线滚筒上
3.收线机构:将镀锌线收卷到滚筒上
牵引机构及排线机构是由西门子MM420变频器驱动,收线机构由西门子MM440变频器驱动，西门子此系列变频器质量不稳定且经常损坏。，我们选用丹佛斯FC300变频器来进行替代，丹佛斯FC300系列变频器具有运行稳定，控制精度高、功能全面等特色，完全能满足客户生产需求。
项目实施过程中调试参数如下：
一，系统参数:
线速度:40m/min
收卷转矩:0—7Nm
牵引电机:2.2KW,380V,50Hz,5.6A,1400RPM
收线电机:1.5KW,380V,50Hz,3.6A,1395RPM
排线电机:0.18KW,380V,50Hz,0.49A,1425RPM
二，FC300参数设置
牵引变频器:FC302P2K2，采用开环速度控制,将频率信号脉冲信号传递给收线变频器，参数如下：
出厂值（代码）
设定值（代码）
开环速度控制（0）
开环速度控制（0）
电机外部风扇
最大参考值
最大速度限制
最大频率限制
最大输出频率
端子27模式
端子27功能
Relay 1功能
27端脉冲输出变量
53号端子参考低
53号端子参考高
53号端子滤波时间
42号端输出功能
42号端输出最大比例
收线变频器:FC302P1K5，采用开环速度控制,配合转矩限制功能使用, 将频率信号模拟量电压信号传递给排线变频器。变频器参数如下：
出厂值（代码）
设定值（代码）
开环速度控制（0）
开环速度控制（0）
电动控制原理
电压矢量控制
无传感器磁通矢量
低速时最小电流
电机外部风扇
最大参考值
参考值来源1
模拟量输入端53
最大速度限制
最大频率限制
最大输出频率
转矩限制来源
模拟量输入端53
端子33功能
Relay 1功能
端子33低频
端子33高频
33号端子参考高
端子53低电压
端子53高电压
53号端子滤波时间
42号端输出功能
排线变频器:FC301PK75，采用开环速度控制,配合正反转功能使用.
出厂值（代码）
设定值（代码）
开环速度控制（0）
开环速度控制（0）
电机外部风扇
最小参考值
最大参考值
仅顺时针方向
最小速度限制
最小频率限制
最大速度限制
最大频率限制
最大输出频率
Relay 1功能
1.电镀线收卷过程中要保证一定张力,牵引电机会被收线电机拖着走,牵引电机工作发电机模式下,牵引变频器没有制动单元会出现过电压报警,我们采用了直流共享解决这个问题。
2.电镀线对张力精度要求不高，收线变频器采用开环速度控制+转矩限制功能完全可以满足客户工艺要求。
丹佛斯变频器替换力矩电机方案——–丹佛斯FC300系列变频器开环转矩功能
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变频器在伺服控制系统中的干扰问题及解决方案
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