英威腾Goodrive300变频器在挤塑机专用电机上的应用
2012/9/11 11:02:29
摘 要：挤塑机主机的转速调节与稳定直接影响着整机的工作效率和生产质量，是主机传动的重要工艺之一，本文以某电机厂生产的挤塑机永磁同步电机为例，详细介绍了英威腾电气股份有限公司开发的Goodrive300系列变频器在挤塑机专用上的应用。
关键词：Goodrive300 英威腾 变频器 永磁同步电机
一、引言
挤塑机有多种不同的型号和规格，最常见的是螺杆挤塑机。塑料经过挤塑机塑化成均匀的熔体，通过螺杆连续地定温、定量、顶压地挤出机头。具体模型可见图1。螺杆转速直接决定生产效率和生产质量，对转速的稳定性要求很高，同时在挤塑机启动时阻力非常大，这就需要电机在低频时候能输出足够大的扭矩。永磁同步电机运转效率和功率因数高，而且具有调速精度高，调速比大，输出特性硬，运转平稳等特点，为此，永磁同步电机越来越广泛应用于挤塑机挤出系统中。
深圳市英威腾电气股份有限公司开发的Goodrive300变频器具有开环控制永磁同步电机的功能，本文以某电机厂针对挤塑机专门开发的电机即永磁同步电机为例，说明了Goodrive300变频器在挤塑机挤压系统中的优点。
二、英威腾Goodrive300变频器介绍
Goodrive300变频器是深圳市英威腾电气股份有限公司新开发的一款高性能开环矢量变频器，具有V/F和无PG矢量两种控制模式，其中在突加减载荷的情况下，速度波动非常轻微；可支持永磁同步电机、变频器电机、直驱电机等，可以为用户减少库存，不再需要为不同的电机备用不同变频器的库存；具有准确的电机参数自学习功能，支持旋转自学习与静态自学习，其中静态自学习可以在电机无法脱开负载的场合准确的学习电机的参数；具有先进的全程三相调制方式，使电机运行更平稳，噪音更小；其他的特性参数、功能如下表所示：|
调速比 |
异步机1：200（SVC），同步机1：20（SVC） |
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速度控制精度 |
±0.2%（无PG矢量控制） |
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速度波动 |
± 0.3%（无PG矢量控制） |
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转矩响应 |
<20ms（无PG矢量控制） |
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转矩控制精度 |
≤10%（无PG矢量控制） |
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起动转矩 |
异步机：0.25Hz/150%（无PG矢量控制）
同步机：2.5 Hz/150%（无PG矢量控制） |
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过载能力 |
150%额定电流1分钟，180%额定电流10秒，200%额定电流1秒 |
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频率设定方式 |
数字设定、模拟量设定、脉冲频率设定、多段速运行设定、简易PLC设定、PID设定、MODBUS通讯设定、PROFIBUS通讯设定等。
实现设定的组合和设定通道的切换。 |
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自动电压调整功能 |
当电网电压变化时，能自动保持输出电压恒定 |
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故障保护功能 |
提供三十多种故障保护功能：过流、过压、欠压、过温、缺相、过载等保护功能 |
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转速追踪再起动功能 |
实现对旋转中的电机的无冲击平滑起动 |
三、现场电机参数、特点以及用户要求
现场挤塑机专用电机为一台永磁同步电机，容量为30kW，极对数为15对极，隐极式，额定频率为15HZ，额定电压为380V，额定电流为49A，额定额定转速60r/m，冷却方式为水冷。用户具备外部加载设备，可以对永磁同步电机进行变载荷加载。
根据电机特性，配置的变频器为GD300-037G-4，变频器输入电压为400V±15%，，额定输入电流为76A，额定输出功率为37KW，额定输出电流为75A。
用户要求：能进行参数静止自学习；不带编码器使用开环控制；电机在3HZ以下的低
频时能输出2倍的扭矩；运行过程中不出现失步情况；能读取变频器数据，能显示电流、转速、电压波型。
用户曾经试用过其他国内外公司的变频器，达不到客户的需求，主要是因为在开环低频大负荷时电机无法启动，其次是在运行过程中会出现失步情况。
四、Goodrive300变频器参数设置
按照主回路与控制回路接线完毕，上电后设置变频器参数，设置控制模式为无传感器矢量控制模式、运行指令为键盘设定、运行频率根据需求设置，加减速时间设置为5秒、电机类型设置为同步电机，根据电机铭牌参数输入电机参数组，电机反电动势根据估算得出，估算公式见注1，电机参数自学习设置为静止自学习。
注1：额定反电势=电机额定功率/（额定电流*sqrt(3)），注意用该公式计算额定反电势时，需要正确的设置电机额定功率，额定频率，额定电流，即在额定频率时，加额定电流的负载时电机的输出功率。
五、调试结果
自学习完毕后运行变频器，按照如下几个步骤分别调试：
在频率为15HZ条件下加100%负荷，起动停止和加减均平稳，电流波型正常，功率因数0.98，变频器输出电流40多安。
在频率为10HZ条件下加150%负荷，变频器输出电流70多安，电流波形正常。
在频率为7.5HZ条件下加200%负荷，变频器输出电流90~100安，电流波形正常。
使电机运行转速提高到最高100r/m，以便于考验电机的极限特性，电流波形正常。
将电机负荷分别增加到1.7倍和2倍，均在3Hz以下的低频启动、停止，变频器输出电流波形均正常。
通过Goodrive300变频器的上位机软件，可以非常方便的监控变频器输出的电流、电压以及转速参数。
通过如上的现场调试，用户对以上调试结果非常满意，配置Goodrive300变频器控制该台挤塑机专用电机，完全达到了挤塑机对电机输出特性的要求。
六、结束语
Goodrive300变频器是英威腾电气股份有限公司最新研发的高性能开环矢量变频器，具有无PG矢量开环控制永磁同步电机的功能，其卓越的性能和丰富的功能使其在挤塑机上得到了非常好的应用。
参考文献
[1] 《Goodrive 300变频器产品说明书》深圳市英威腾股份有限公司
关于英威腾：
英威腾，成立于2002年，致力于成为全球领先、受人尊敬的电气传动、工业控制、新能源领域的产品与服务供应商，2010年在深交所A股上市，股票代码：002334。英威腾是国家火炬计划重点高新技术企业，目前拥有11家控股子公司，依托于电力电子、自动控制、电机控制、节能环保、物联网、信息化等关键技术的掌握，主要产品涵括高、中、低压变频器、电梯智能整体机、伺服系统、PLC、HMI、电机和电主轴、SVG、UPS、光伏逆变器等。英威腾现有员工1600多人，大型生产基地4个，营销网络遍布国内及海外60多个国家和地区。