Danfoss FC 301, FC 302 Design guide [fr]

MAKING MODERN LIVING POSSIBLE

Manuel de configuration

VLT® AutomationDrive FC 301/302

0,25-75 kW

www.danfoss.com/drives

Table des matières Manuel de configuration

Table des matières

1 Introduction

1.1 Objet du Manuel de configuration

1.2 Ressources supplémentaires

1.3 Abréviations, symboles et conventions

1.4 Définitions

1.5 Version de document et de logiciel

1.6 Indications de conformité

1.6.1 Marquage CE 11

1.6.1.1 Directive basse tension 11

1.6.1.2 Directive CEM 11

1.6.1.3 Directive machine 11

1.6.2 Conformité UL 11

1.6.3 Conformité C-Tick 12

1.6.4 Conformité marine 12

1.7 Instruction de mise au rebut

1.8 Sécurité

2 Sécurité

8 8 8 8

9 10 11

12 12

2.1 Symboles de sécurité

2.2 Personnel qualifié

2.3 Précautions de sécurité

3 Principes de fonctionnement de base

3.1 Généralités

3.2 Description du fonctionnement

3.3 Séquence de fonctionnement

3.3.1 Section redresseur 15

3.3.2 Section intermédiaire 15

3.3.3 Section d'onduleur 15

3.3.4 Option de freinage 15

3.3.5 Répartition de la charge 16

3.4 Interface de commande

3.5 Schéma de câblage

3.6 Contrôles

3.6.1 Principe de contrôle 19

3.6.2 FC 301 vs. FC 302 Principe de fonctionnement 20

3.6.3 Structure de contrôle dans VVC

plus

13 13 13

15 15 15 15

16 17 19

3.6.4 Structure de contrôle flux sans capteur (FC 302 seulement) 22

3.6.5 Structure de contrôle en flux avec signal de retour du moteur (FC 302 seulement) 23

Table des matières Manuel de configuration

3.6.6 PID 24

3.6.6.1 Régulateur PID de vitesse 24

3.6.6.2 Réglage du régulateur PID de vitesse 26

3.6.6.3 Régulateur PID de process 27

3.6.6.4 Régulateur PID avancé 29

3.6.7 Contrôle de courant interne en mode VVC

3.6.8 Contrôle local (Hand On) et distant (Auto On) 29

plus

3.7 Utilisation des références

3.7.1 Références 30

3.7.2 Limites de référence 32

3.7.3 Mise à l'échelle des références prédéfinies et des références du bus 33

3.7.4 Mise à l'échelle des références et du retour analogiques et d'impulsions 33

3.7.5 Zone morte autour de zéro 34

4 Caractéristiques produit

4.1 Caractéristiques opérationnelles automatisées

4.1.1 Protection contre les courts-circuits 38

4.1.2 Protection contre les surcharges 38

4.1.3 Détection de phase moteur manquante 39

4.1.4 Détection de défaut de phase secteur 39

4.1.5 Commutation sur la sortie 39

4.1.6 Protection surcharge 39

4.1.7 Protec. rotor verrouillé 39

4.1.8 Déclassement automatique 39

4.1.9 Optimisation automatique de l'énergie (AEO) 40

38 38

4.1.10 Modulation automatique de la fréquence de commutation 40

4.1.11 Déclassement automatique pour fréquence porteuse élevée 40

4.1.12 Performance de fluctuation de la puissance 40

4.1.13 Atténuation des résonances 40

4.1.14 Ventilateurs à température contrôlée 40

4.1.15 Conformité CEM 40

4.1.16 Isolation galvanique des bornes de commande 41

4.2 Fonctions de protection de l'application

4.2.1 Adaptation automatique au moteur 41

4.2.2 Protection thermique du moteur 41

4.2.3 Panne de secteur 42

4.2.4 Régulateur PID intégré 42

4.2.5 Redémarrage automatique 42

4.2.6 Démarrage à la volée 42

4.2.7 Couple complet à vitesse réduite 43

4.2.8 Bipasse de fréquence 43

Table des matières Manuel de configuration

4.2.9 Préchauffage du moteur 43

4.2.10 4 configurations programmables 43

4.2.11 Freinage dynamique 43

4.2.12 Commande de frein mécanique en boucle ouverte 43

4.2.13 Commande de frein mécanique en boucle ouverte/Frein mécanique de levage 44

4.2.14 Contrôleur logique avancé (SLC) 46

4.2.15 Absence sûre du couple 47

4.3 Danfoss VLT® FlexConcept

5 Intégration du système

5.1 Conditions ambiantes de fonctionnement

5.1.1 Humidité 48

5.1.2 Température 48

5.1.3 Température et refroidissement 48

5.1.4 Déclassement manuel 49

5.1.4.1 Déclassement pour fonctionnement à faible vitesse 49

5.1.4.2 Déclassement pour basse pression atmosphérique 49

5.1.5 Bruit acoustique 50

5.1.6 Vibrations et chocs 50

5.1.7 Atmosphères agressives 50

5.1.7.1 Gaz 50

5.1.7.2 Exposition à la poussière 51

5.1.7.3 Atmosphères potentiellement explosives 51

5.1.8 Maintenance 52

5.1.9 Stockage 52

5.2 Généralités concernant les normes CEM

48 48

5.2.1 Résultats des essais CEM 54

5.2.2 Conditions d'émission 55

5.2.3 Conditions d'immunité 55

5.2.4 Isolation du moteur 56

5.2.5 Courants des paliers de moteur 57

5.3 Perturbations alimentation secteur/harmoniques

5.3.1 Effet des harmoniques dans un système de distribution de puissance 58

5.3.2 Normes et exigences quant aux limites d'harmoniques 58

5.3.3 Atténuation des harmoniques 59

5.3.4 Calcul d'harmoniques 59

5.4 Isolation galvanique (PELV)

5.4.1 PELV - Protective Extra Low Voltage 59

5.5 Fonctions de freinage

5.5.1 Sélection de la résistance de freinage 60

Table des matières Manuel de configuration

6 Spécifications du produit

6.1 Données électriques

6.1.1 Alimentation secteur 200-240 V 63

6.1.2 Alimentation 380-500 V 65

6.1.3 Alimentation secteur 525-600 V (FC 302 uniquement) 68

6.1.4 Alimentation secteur 525-690 V (FC 302 uniquement) 71

6.2 Spécifications générales

6.2.1 Alimentation secteur 74

6.2.2 Puissance et données du moteur 74

6.2.3 Conditions ambiantes 75

6.2.4 Câble : spécifications 75

6.2.5 Entrée/sortie de commande et données de commande 75

6.2.6 Déclassement pour température ambiante 79

6.2.6.1 Déclassement pour température ambiante, protection de type A 79

6.2.6.2 Déclassement pour température ambiante, protections de types B 79

6.2.6.3 Déclassement pour température ambiante, protections de types C 82

6.2.7 Valeurs mesurées pour le test dU/dt 85

63 63

6.2.8 Rendement 87

6.2.9 Bruit acoustique 88

7 Commande

7.1 Système de configuration du variateur

7.1.1 Code type 89

7.1.2 Langue 91

7.2 Références

7.2.1 Options et accessoires 92

7.2.2 Pièces de rechange 94

7.2.3 Sacs d'accessoires 94

7.2.4 VLT AutomationDrive FC 301 95

7.2.5 Résistances de freinage pour FC 302 97

7.2.6 Autres résistances de freinage flatpack 101

7.2.7 Filtres harmoniques 103

7.2.8 Filtres sinus 105

7.2.9 Filtres dU/dt 107

89 89

8 Installation mécanique

8.1 Sécurité

8.2 Encombrement

8.2.1 Montage mécanique 112

8.2.1.1 Dégagement 112

109 109 109

Table des matières Manuel de configuration

8.2.1.2 Montage mural 112

9 Installation électrique

9.1 Sécurité

9.2 Câbles

9.2.1 Couple de serrage 115

9.2.2 Orifices d'entrée 116

9.2.3 Serrage du couvercle après les raccordements 120

9.3 Mise sous tension

9.3.1 Fusibles et disjoncteurs 124

9.3.1.1 Fusibles 124

9.3.1.2 Recommandations 124

9.3.1.3 Conformité CE 125

9.3.1.4 Conformité UL 128

9.4 Raccordement du moteur

9.5 Protection du courant de fuite à la terre

9.6 Raccordements supplémentaires

9.6.1 Relais 137

9.6.2 Sectionneurs et contacteurs 138

114 114 114

120

133 136 137

9.6.3 Répartition de la charge 139

9.6.4 Résistance de freinage 139

9.6.5 Logiciel PC 139

9.6.5.1 MCT 10 140

9.6.5.2 MCT 31 140

9.6.5.3 Logiciel de calcul des harmoniques (HCS) 140

9.7 Informations moteur supplémentaires

9.7.1 Câble moteur 141

9.7.2 Raccordement de plusieurs moteurs 141

9.8 Sécurité

9.8.1 Essai de haute tension 144

9.8.2 Mise à la terre CEM 144

9.8.3 Installation selon les critères ADN 144

10 Exemples d'applications

10.1 Applications couramment utilisées

10.1.1 Système de variateur en boucle fermée 150

10.1.2 Programmation de la limite de couple et d'arrêt 150

141

144

145 145

10.1.3 Programmation de la commande de vitesse 151

11 Options et accessoires

11.1 Options de communication

153 153

Table des matières Manuel de configuration

11.2 E/S, options de retour et de sécurité

11.2.1 Module d'option d'E/S à usage général MCB 101 VLT

11.2.2 Option de codeur VLT® MCB 102 154

11.2.3 Option du résolveur VLT® MCB 103 156

11.2.4 Carte relais VLT® MCB 105 158

11.2.5 Option d'interface PLC de sécurité VLT® MCB 108 160

11.2.6 Carte thermistance PTC VLT® MCB 112 161

11.2.7 Carte relais étendue VLT® MCB 113 162

11.2.8 Option d'entrée du capteur VLT® MCB 114 164

11.2.9 Option de sécurité VLT® MCB 15x 165

11.2.10 Adaptateur de l'option C VLT® MCF 106 169

11.3 Options de contrôle de mouvement

11.4 Accessoires

11.4.1 Résistances de freinage 171

11.4.2 Filtres sinus 171

11.4.3 Filtres dU/dt 171

11.4.4 Filtres en mode commun 171

153

169 171

11.4.5 Filtres harmoniques 172

11.4.6 Kit de protection IP21/Type 1 172

11.4.7 Kit de montage externe pour LCP 174

11.4.8 Support de fixation pour protections de types A5, B1, B2, C1 et C2 175

12 Installation et configuration de l'interface RS-485

12.1 Installation et configuration

12.1.1 Vue d'ensemble 177

12.2 Raccordement du réseau

12.3 Terminaison du bus

12.4 Installation et configuration de l'interface RS-485

12.5 Vue d'ensemble du protocole FC

12.6 Configuration du réseau

12.7 Structure des messages du protocole FC

12.7.1 Contenu d'un caractère (octet) 179

12.7.2 Structure du télégramme 179

12.7.3 Longueur du télégramme (LGE) 180

12.7.4 Adresse (ADR) du variateur de fréquence 180

177 177

178 178 178 179 179 179

12.7.5 Octet de contrôle des données (BCC) 180

12.7.6 Champ de données 181

12.7.7 Champ PKE 182

12.7.8 Numéro de paramètre (PNU) 182

12.7.9 Indice (IND) 182

Table des matières Manuel de configuration

12.7.10 Valeur du paramètre (PWE) 183

12.7.11 Types de données pris en charge 183

12.7.12 Conversion 183

12.7.13 Mots de process (PCD) 184

12.8 Exemples

12.8.1 Écriture d'une valeur de paramètre 184

12.8.2 Lecture d'une valeur de paramètre 184

12.9 Vue d'ensemble du Modbus RTU

12.9.1 Hypothèses de départ 185

12.9.2 Ce que l'utilisateur doit déjà savoir 185

12.9.3 Vue d'ensemble du Modbus RTU 185

12.9.4 Variateur de fréquence avec Modbus RTU 185

12.10 Configuration du réseau

12.11 Structure des messages du Modbus RTU

12.11.1 Variateur de fréquence avec Modbus RTU 186

12.11.2 Structure des messages Modbus RTU 186

12.11.3 Champ démarrage/arrêt 186

12.11.4 Champ d'adresse 187

12.11.5 Champ de fonction 187

12.11.6 Champ de données 187

12.11.7 Champ de contrôle CRC 187

184

185

186 186

12.11.8 Adresse de registre des bobines 187

12.11.9 Comment contrôler le variateur de fréquence 189

12.11.10 Codes de fonction pris en charge par le Modbus RTU 189

12.11.11 Codes d'exceptions Modbus 189

12.12 Comment accéder aux paramètres

12.12.1 Gestion des paramètres 190

12.12.2 Stockage des données 190

12.12.3 IND (Index) 190

12.12.4 Blocs de texte 190

12.12.5 Facteur de conversion 190

12.12.6 Valeurs de paramètre 190

12.13 Danfoss Profil de contrôle FC

12.13.1 Mot de contrôle conforme au Profil FC (8-10 Profil de ctrl = profil FC) 191

12.13.2 Mot d'état selon profil FC (STW) (8-10 Profil de ctrl = profil FC) 192

12.13.3 Valeur de référence de vitesse du bus 194

12.13.4 Mot de contrôle selon le Profil PROFIdrive (CTW) 194

12.13.5 Mot d'état selon le Profil PROFIdrive (STW) 196

190

191

Indice

198

Introduction Manuel de configuration

1 Introduction

1.1 Objet du Manuel de configuration

Le Manuel de configuration donne les informations requises pour intégrer le variateur de fréquence dans diverses applications.

VLT® est une marque déposée.

1.2 Ressources supplémentaires

D'autres ressources sont disponibles pour bien comprendre les fonctions avancées et la programmation des variateurs de fréquence ainsi que le respect des directives.

Le Manuel d'utilisation vise à fournir des

•

informations détaillées sur l'installation et la mise en marche du variateur de fréquence.

Le Guide de programmation fournit de plus

•

amples détails sur la gestion des paramètres et donne de nombreux exemples d'applications.

Le Manuel d'utilisation de l'Absence sûre du couple

•

Contacter un fournisseur Danfoss ou consulter le site www.danfoss.com pour obtenir des informations complémentaires.

VLT

décrit comment utiliser les applications de

sécurité fonctionnelle des variateurs de fréquence Danfoss.

Des publications et des manuels supplémentaires sont disponibles auprès de Danfoss. Consulter le

danfoss.com/Product/Literature/Technical +Documentation.htm pour en obtenir la liste.

La présence d'équipements optionnels peut changer certaines des procédures décrites. Veiller à lire les instructions fournies avec ces options pour en connaître les exigences spécifiques.

1.3

Abréviations, symboles et conventions

Conventions

Les listes numérotées correspondent à des procédures. Les listes à puce indiquent d'autres informations et décrivent des illustrations. Les textes en italique indiquent :

des références croisées

•

lien

•

note de bas de page

•

nom de paramètre, nom de groupe de

•

paramètres, option de paramètre

60° AVM Modulation vectorielle asynchrone 60° A Ampère CA Courant alternatif AD Rejet d'air AI Entrée analogique AMA Adaptation automatique au moteur AWG Calibre américain des fils °C CD Décharge constante CM Mode commun TC Couple constant CC Courant continu DI Entrée digitale DM Mode différentiel D-TYPE Dépend du variateur CEM Compatibilité électromagnétique ETR Relais thermique électronique f

JOG

MAX

MIN

M,N

FC Variateur de fréquence g Gramme Hiperface

HP Cheval-puissance HTL Impulsions du codeur HTL (10-30 V) - Haute

Hz Hertz I I I I

INV

LIM

M,N

VLT,MAX

Degrés Celsius

Fréquence du moteur lorsque la fonction jogging est activée Fréquence du moteur Fréquence de sortie maximum que le variateur de fréquence applique à sa sortie Fréquence moteur minimale du variateur de fréquence Fréquence nominale du moteur

Hiperface® est une marque déposée de Stegmann

tension logique de transistor

Courant de sortie nominal onduleur Limite de courant Courant nominal du moteur Courant de sortie maximal

Introduction

VLT,N

kHz KiloHertz LCP Panneau de commande local lsb Bit de poids faible m Mètre mA Milliampère MCM Mille Circular Mil MCT Outil de contrôle du mouvement mH Inductance en millihenry min Minute ms Milliseconde msb Bit de poids fort

VLT

nF Nanofarad NLCP Panneau de commande local numérique Nm Newton-mètres n

Paramètres en ligne/hors ligne

rf,cont.

PCB Carte à circuits imprimés PCD Données de process PELV Très basse tension de protection P

M,N

Moteur PM Moteur à magnétisation permanente Process PID Le régulateur PID maintient les vitesse,

fr,nom

RCD Relais de protection différentielle Régén Bornes régénératives R

min

RMS Valeur quadratique moyenne tr/min Tours par minute R

rec

s Seconde SFAVM Type de modulation appelé Stator Flux

STW Mot d'état SMPS Alimentation en mode commutation THD Distorsion harmonique totale T

LIM

Courant nominal de sortie fourni par le variateur de fréquence

Le rendement du variateur de vitesse est défini comme le rapport entre la puissance dégagée et la puissance absorbée

Vitesse du moteur synchrone Les modifications apportées aux paramètres en ligne sont activées directement après modification de la valeur des données. Puissance nominale de la résistance de freinage (puissance moyenne pendant le freinage continu)

Puissance de sortie nominale du variateur de fréquence SE Puissance nominale du moteur

pression, température, etc. Valeur de résistance nominale qui garantit une puissance de freinage sur l'arbre moteur de 150 %/160 % pendant une minute

Valeur de la résistance de freinage minimale autorisée par variateur de fréquence

Valeur de résistance et résistance de la résistance de freinage

oriented Asynchronous Vector Modulation (modulation vectorielle asynchrone à flux statorique orienté).

Limite de couple

Manuel de configuration

TTL Impulsions du codeur TTL (5 V) - Logique de

transistor

M,N

V Volts VT Couple variable

plus

VVC

Tableau 1.1 Abréviations

Tension nominale du moteur

Commande vectorielle de tension

Les symboles suivants sont utilisés dans ce document :

AVERTISSEMENT

Indique une situation potentiellement dangereuse qui peut entraîner des blessures graves ou le décès.

ATTENTION

Indique une situation potentiellement dangereuse qui peut entraîner des blessures superficielles à modérées. Ce signe peut aussi être utilisé pour mettre en garde contre des pratiques non sûres.

AVIS!

Indique des informations importantes, y compris des situations qui peuvent entraîner des dégâts matériels.

1.4 Définitions

Roue libre

L'arbre moteur se trouve en fonctionnement libre. Pas de couple sur le moteur.

Résistance de freinage

La résistance de freinage est un module capable d'absorber la puissance de freinage générée lors du freinage par récupération. Cette puissance de freinage par récupération augmente la tension du circuit intermédiaire et un hacheur de freinage veille à transmettre la puissance à la résistance de freinage.

Caractéristiques de couple constant (CC)

Caractéristiques de couple constant que l'on utilise pour toutes les applications telles que les convoyeurs à bande, les pompes volumétriques et les grues.

Initialisation

Si l'on effectue une initialisation (voir le par. 14-22 Mod. exploitation), le variateur de fréquence rétablit les réglages

par défaut.

Cycle d'utilisation intermittent

Une utilisation intermittente fait référence à une séquence de cycles d'utilisation. Chaque cycle est composé d'une période en charge et d'une période à vide. Le fonctionnement peut être périodique ou non périodique.

Introduction Manuel de configuration

Process

Enregistrement des réglages des paramètres dans quatre process. Changement d'un process à l'autre et édition d'un process pendant qu'un autre est actif.

Compensation du glissement

Le variateur de fréquence compense le glissement du moteur en augmentant la fréquence en fonction de la charge du moteur mesurée, la vitesse du moteur restant ainsi quasiment constante.

Contrôleur logique avancé (SLC)

Le SLC est une séquence d'actions définies par l'utilisateur et exécutées lorsque les événements associés définis par l'utilisateur sont évalués comme étant VRAI par le contrôleur logique avancé (Groupe de paramètres 13-** Logique avancée.

Bus standard FC

Inclut le bus RS-485 avec le protocole FC ou MC. Voir le par. 8-30 Protocole.

Thermistance

Résistance dépendant de la température placée à l'endroit où l'on souhaite surveiller la température (variateur de fréquence ou moteur).

Alarme

État résultant de situations de panne, p. ex. en cas de surchauffe du variateur de fréquence ou lorsque celui-ci protège le moteur, le processus ou le mécanisme. Le redémarrage est impossible tant que l'origine de la panne n'a pas été résolue ; l'état d'alarme est annulé par un reset ou, dans certains cas, grâce à un reset programmé automatiquement. L'alarme ne peut pas être utilisée à des fins de sécurité des personnes.

Alarme verrouillée

État résultant de situations de panne lorsque le variateur de fréquence assure sa propre protection et nécessitant une intervention physique, p. ex. si la sortie du variateur fait l'objet d'un court-circuit. Une alarme verrouillée peut être annulée en coupant l'alimentation secteur, en trouvant l'origine de la panne et en reconnectant le variateur de fréquence. Le redémarrage est impossible tant que l'état d'alarme n'a pas été annulé par un reset ou, dans certains cas, grâce à un reset programmé automatiquement. L'alarme ne peut pas être utilisée à des fins de sécurité des personnes.

Caractéristiques de couple variable (CV)

Caractéristiques de couple variable que l'on utilise pour les pompes et les ventilateurs.

Facteur de puissance

Le Facteur de puissance réelle (lambda) tient compte de toutes les harmoniques et est toujours plus petit que le Facteur de puissance (cosPhi) qui considère uniquement la première harmonique de courant et de tension.

Uλ x Iλ x

cos

cosϕ=

kVA

Uλ x Iλ

Le CosPhi est également appelé facteur de puissance de déphasage.

Les Lambda and cosPhi sont indiqués pour les variateurs de fréquence VLT® Danfoss au chapitre 6.2.1 Alimentation

secteur. Le facteur de puissance indique dans quelle mesure le

variateur de fréquence impose une charge à l'alimentation secteur. Plus le facteur de puissance est bas, plus l'I

RMS

est élevé

pour la même performance en kW. En outre, un facteur de puissance élevé indique que les

différents harmoniques de courant sont faibles. Tous les variateurs de fréquence Danfoss ont des bobines CC intégrés dans le circuit CC pour avoir un facteur de puissance élevé et pour réduire le THD sur l'alimentation principale.

1.5

Version de document et de logiciel

Ce manuel est régulièrement révisé et mis à jour. Toutes les suggestions d'amélioration sont les bienvenues. Le Tableau 1.2 indique la version du document et la version logicielle correspondante.

Édition Remarques Version logiciel

MG33BFxx Remplace MG33BExx 6.72

Tableau 1.2 Version de document et de logiciel

Introduction

Manuel de configuration

1.6 Indications de conformité

Les variateurs de fréquence ont été conçus conformément aux directives décrites dans cette section.

1.6.1 Marquage CE

Un variateur de fréquence peut être utilisé seul ou intégré à une installation plus complexe. Les dispositifs utilisés seuls ou intégrés à un système doivent porter le marquage CE. Les systèmes ne doivent pas porter le marquage CE mais doivent être conformes aux conditions relatives à la protection de base de la directive CEM.

Le marquage CE (Communauté européenne) indique que le fabricant du produit se conforme à toutes les directives CE applicables. Les 3 directives de l'UE applicables à la conception et à la fabrication de variateurs de fréquence sont la directive basse tension, la directive CEM et (pour les dispositifs dotés d'une fonction de sécurité intégrée) la directive sur les machines.

Le marquage CE est destiné à éliminer les barrières techniques au libre-échange entre les états de la CE et de l'EFTA à l'intérieur de l'ECU. Il ne fournit aucune information sur la qualité du produit. Les spécifications techniques ne peuvent pas être déduites du marquage CE.

1.6.1.1

Les variateurs de fréquence sont classés comme des composants électroniques et doivent porter le marquage CE conformément à la directive basse tension. La directive s'applique à tous les appareils électriques utilisés dans les plages de tension allant de 50 à 1 000 V CA et de 75 à 1 600 V CC.

La directive précise que la conception de l'équipement doit garantir la sécurité et la santé des personnes ainsi que celle du bétail et préserver le matériel si l'équipement est correctement installé, entretenu et utilisé conformément à l'usage prévu. Danfoss Le marquage CE est conforme à la directive basse tension et fournit un certificat de conformité à la demande.

1.6.1.2

La compatibilité électromagnétique (CEM) signifie que les interférences électromagnétiques entre les appareils n'altèrent pas leurs performances. Les conditions de base relatives à la protection de la Directive CEM 2004/108/CE indiquent que les dispositifs qui génèrent des interférences électromagnétiques (EMI) ou dont le fonctionnement peut être affecté par les EMI, doivent être conçus pour limiter la génération d'interférences électromagnétiques et doivent présenter un degré d'immunité adapté vis-à-vis des EMI lorsqu'ils sont correctement installés, entretenus et utilisés conformément à l'usage prévu.

Directive basse tension

Directive CEM

1.6.1.3 Directive machine

Les variateurs de fréquence sont classés comme composants électroniques conformément à la directive basse tension. Les variateurs de fréquence dotés d'une fonction de sécurité intégrée doivent toutefois être conformes à la directive sur les machines 2006/42/CE. Les variateurs de fréquence sans fonction de sécurité ne sont pas concernés par cette directive. Si un variateur de fréquence est intégré au système de machines, Danfoss précise les règles de sécurité applicables au variateur de fréquence.

La directive machine 2006/42/CE concerne les machines composées d'un ensemble de composants ou de dispositifs interconnectés dont au moins un est capable de mouvements mécaniques. La directive précise que la conception de l'équipement doit garantir la sécurité et la santé des personnes ainsi que celle du bétail et préserver le matériel si l'équipement est correctement installé, entretenu et utilisé conformément à l'usage prévu.

Lorsque les variateurs de fréquence sont utilisés sur des machines comportant au moins une pièce mobile, le fabricant de la machine doit fournir une déclaration précisant la conformité avec toutes les lois et mesures de sécurité applicables. Danfoss Les étiquettes CE sont conformes à la directive machine pour les variateurs de fréquence avec fonction de sécurité intégrée et fournit une déclaration de conformité à la demande.

Conformité UL

1.6.2

Homologué UL

Illustration 1.1 UL

AVIS!

Les variateurs de fréquence présentant une protection de type T7 (525-690 V) ne sont pas certifiés UL.

Le variateur de fréquence est conforme aux exigences de sauvegarde de la capacité thermique de la norme UL508C. Pour plus d'informations, se reporter au chapitre Protection thermique du moteur du Manuel de configuration.

Introduction Manuel de configuration

1.6.3 Conformité C-Tick

1.6.4 Conformité marine

Pour la conformité à l'Accord européen relatif au transport international des marchandises dangereuses par voies de navigation intérieures (ADN), se reporter à chapitre 9.8.3 Installation selon les critères ADN.

1.7 Instruction de mise au rebut

Ne pas jeter d'équipement contenant des composants électriques avec les ordures ménagères. Il doit être collecté séparément conformément à la législation locale en vigueur.

Tableau 1.3 Instruction de mise au rebut

1.8 Sécurité

Les variateurs de fréquence contiennent des composants haute tension et peuvent causer des blessures mortelles en cas de mauvaise manipulation. L'installation et l'exploitation de l'équipement ne doivent être effectuées que par des techniciens formés. Avant toute réparation, couper d'abord l'alimentation du variateur de fréquence et attendre le temps indiqué afin que l'énergie électrique stockée se dissipe.

Consulter le Manuel d'utilisation fourni avec l'appareil et disponible en ligne concernant :

le temps de décharge et

•

les consignes de sécurité et avertissements

•

détaillés.

Il convient de respecter rigoureusement les précautions et consignes de sécurité pour garantir une exploitation sûre du variateur de fréquence.

Sécurité Manuel de configuration

2 Sécurité

2.1 Symboles de sécurité

2.3

2 2

Précautions de sécurité

Les symboles suivants sont utilisés dans ce document :

AVERTISSEMENT

Indique une situation potentiellement dangereuse qui peut entraîner des blessures graves ou le décès.

ATTENTION

AVIS!

Indique des informations importantes, y compris des situations qui peuvent entraîner des dégâts matériels.

2.2 Personnel qualifié

Un transport, un stockage, une installation, une exploitation et une maintenance corrects et fiables sont nécessaires au fonctionnement en toute sécurité et sans problème du variateur de fréquence. Seul du personnel qualifié est autorisé à installer ou utiliser cet équipement.

Par définition, le personnel qualifié est un personnel formé, autorisé à installer, mettre en service et maintenir l'équipement, les systèmes et les circuits conformément aux lois et aux réglementations en vigueur. En outre, il doit être familiarisé avec les instructions et les mesures de sécurité décrites dans ce document.

AVERTISSEMENT

HAUTE TENSION

Les variateurs de fréquence contiennent des tensions élevées lorsqu'ils sont reliés à l'alimentation secteur CA. Le non-respect de cette instruction peut entraîner la mort ou des blessures graves.

L'installation, le démarrage et la maintenance

•

doivent être effectués uniquement par du personnel qualifié.

AVERTISSEMENT

DÉMARRAGE IMPRÉVU

Lorsque le variateur de fréquence est relié au secteur, le moteur peut démarrer à tout moment, ce qui peut entraîner la mort, des blessures graves ou des dégâts matériels. Le moteur peut être démarré par un commutateur externe, un ordre du bus série, un signal de référence d'entrée, via le LCP ou après la suppression d'une condition de panne.

1. Déconnecter le variateur de fréquence du secteur si la sécurité des personnes l'exige, afin d'éviter un démarrage imprévu du moteur.

2. Appuyer sur [Off] sur le LCP, avant de programmer les paramètres.

3. Le variateur de fréquence, le moteur et tous les équipements entraînés doivent être fonctionnels lorsque le variateur est raccordé au secteur.

Sécurité Manuel de configuration

AVERTISSEMENT

TEMPS DE DÉCHARGE

Le variateur de fréquence contient des condensateurs dans le circuit intermédiaire qui peuvent rester chargés même lorsque le variateur de fréquence n'est plus alimenté. Le non-respect du temps d'attente spécifié après la mise hors tension avant un entretien ou une réparation peut entraîner le décès ou des blessures graves.

1. Arrêter le moteur.

2. Déconnecter le secteur CA, tous les moteurs à aimant permanent et toutes les alimentations à distance du circuit CC y compris les batteries de secours, les alimentations sans interruption et les connexions du circuit CC aux autres variateurs de fréquence.

3. Attendre que les condensateurs soient complètement déchargés avant de procéder à un entretien ou à une réparation. Le temps d'attente est indiqué dans le Tableau 2.1.

Tension [V] Temps d'attente minimum (minutes)

4 7 15

200-240 0,25-3,7 kW 5,5-37 kW 380-500 0,25-7,5 kW 11-75 kW 525-600 0,75-7,5 kW 11-75 kW 525-690 1,5-7,5 kW 11-75 kW Une haute tension peut être présente même lorsque les voyants d'avertissement sont éteints.

Tableau 2.1 Temps de décharge

AVERTISSEMENT

DANGERS LIÉS À L'ÉQUIPEMENT

Tout contact avec les arbres tournants et les matériels électriques peut entraîner des blessures graves voire mortelles.

L'installation, le démarrage et la maintenance

•

doivent être effectués par du personnel qualifié uniquement.

Veiller à ce que tous les travaux électriques

•

soient conformes aux réglementations électriques locales et nationales.

Suivre les procédures décrites dans ce manuel.

•

ATTENTION

FONCTIONNEMENT EN MOULINET

La rotation imprévue des moteurs à magnétisation permanente expose à un risque de blessures et de dégâts matériels.

Vérifier que les moteurs à magnétisation

•

permanente sont bien bloqués afin d'empêcher toute rotation imprévue.

ATTENTION

DANGER POTENTIEL EN CAS DE PANNE INTERNE Risque de blessure si le variateur de fréquence n'est pas fermé correctement.

Avant d'appliquer de la puissance, s'assurer que

•

tous les caches de sécurité sont en place et fermement fixés.

AVERTISSEMENT

RISQUE DE COURANT DE FUITE

Les courants de fuite à la terre dépassent 3,5 mA. Le fait de ne pas mettre le variateur de fréquence à la terre peut entraîner le décès ou des blessures graves.

Veiller à la mise à la terre correcte de l'équi-

•

pement par un installateur électrique certifié.

Principes de fonctionnement...

Manuel de configuration

3 Principes de fonctionnement de base

3.1 Généralités

Ce chapitre propose un aperçu des principaux assemblages et circuits du variateur de fréquence. Il vise à décrire les fonctions électriques internes et de traitement des signaux. Une description de la structure interne de contrôle est également incluse.

Sont également décrites les fonctions automatisées et optionnelles du variateur de fréquence pour la conception de systèmes d'exploitation robustes présentant des performances de contrôle sophistiquées et de rapports d'état.

3.2 Description du fonctionnement

Le variateur de fréquence fournit une quantité régulée de puissance CA à un moteur à induction triphasé pour contrôler la vitesse du moteur. Le variateur de fréquence fournit une fréquence et une tension variables au moteur.

Le variateur de fréquence est divisé en quatre modules principaux.

Redresseur

•

Circuit intermédiaire

•

Onduleur

•

Commande et régulation

•

Au chapitre 3.3 Séquence de fonctionnement, ces modules sont décrits dans le détail et indiquent comment les signaux de puissance et de commande se déplacent dans le variateur de fréquence.

3.3 Séquence de fonctionnement

3.3.1 Section redresseur

Lorsqu'une puissance est appliquée pour la première fois au variateur de fréquence, elle entre via les bornes d'entrée (L1, L2, L3) et arrive au sectionneur et/ou à l'option de filtre RFI, selon la configuration de l'appareil.

3.3.2 Section intermédiaire

Après la section du redresseur, la tension passe dans la section intermédiaire. Cette tension redressée est lissée par un circuit de filtre sinus composé de la bobine d'induction et de la batterie de condensateurs du bus CC.

La bobine d'induction du bus CC fournit une impédance série au courant changeant. Ceci participe au processus de filtrage tout en réduisant la distorsion harmonique sur la forme d'onde du courant CA d'entrée normalement inhérente aux circuits redresseurs.

Section d'onduleur

3.3.3

Dès qu'un ordre de fonctionnement et la référence de vitesse sont présents, les IGBT commencent à commuter pour créer la forme d'onde de la sortie. Cette forme d'onde, telle que générée par le principe PWM

plus

VVC

Danfoss de la carte de commande, offre des perfor-

mances optimales et des pertes minimales dans le moteur.

3 3

Option de freinage

3.3.4

Pour les variateurs de fréquence équipés de l'option de freinage dynamique, un IGBT de freinage, avec les bornes 81(R-) et 82(R+), est inclus pour la connexion d'une résistance de freinage externe.

La fonction de l'IGBT de freinage consiste à limiter la tension du circuit intermédiaire, chaque fois que la limite de tension maximale est dépassée. Pour ce faire, l'IGBT commute la résistance montée en externe, au niveau du bus CC, pour supprimer la tension CC excessive présente dans les condensateurs du bus. La tension excessive du bus CC est généralement le résultat d'une charge trop importante provoquant une énergie renouvelable qui retourne vers le bus CC. Cela survient par exemple lorsque

Illustration 3.1 Logique de commande interne

la charge entraîne le moteur, ce qui fait revenir la tension vers le circuit du bus CC.

Principes de fonctionnement... Manuel de configuration

L'installation externe de la résistance de freinage présente les avantages suivants : choix de la résistance en fonction des besoins de l'application, dissipation de l'énergie hors du panneau de commande et protection du variateur de fréquence contre les surchauffes si la résistance de freinage est en surcharge.

3.4

Interface de commande

3.4.1 Principe de contrôle

Le variateur de fréquence reçoit une entrée de commande de plusieurs sources.

Le signal de gâchette de l'IGBT de freinage émane de la carte de commande et est transmis à l'IGBT de freinage via la carte de puissance et la carte de commande de gâchette. De plus, les cartes de puissance et de commande surveillent la connexion de l'IGBT de freinage et de la résistance de freinage pour éviter les éventuels courtscircuits ou surcharges.

Répartition de la charge

3.3.5

Les unités avec option de répartition de la charge intégrée comportent les bornes 89 (+) CC et 88 (-) CC. Dans le variateur de fréquence, ces bornes sont raccordées au bus CC devant la bobine de réactance du circuit intermédiaire et les condensateurs du bus.

L'utilisation des bornes de répartition de la charge repose sur deux configurations différentes.

Lorsqu'elles sont câblées et correctement programmées, les bornes de commande fournissent un retour, une référence et d'autres signaux d'entrées au variateur de fréquence, l'état de sortie et les conditions de défauts depuis le variateur de fréquence, des relais à l'équipement auxiliaire et une interface de communication série. Une 24 V commune est également fournie. Les bornes de commande sont programmables pour plusieurs fonctions en sélectionnant des options de paramètres via le panneau de commande local (LCP) à l'avant de l'unité ou de sources externes. La plupart des câbles de commande sont fournis par le client, sauf si une commande a été passée en usine.

Panneau de commande local (mode Hand)

•

Bornes de commande analogiques, digitales et

•

analogiques/digitales programmables (mode Auto)

Ports de communication RS-485, USB ou série

•

(mode Auto)

Dans la première méthode, les bornes sont utilisées pour relier les circuits de bus CC de plusieurs variateurs de fréquence entre eux. Cela permet à une unité en mode régénératif de partager sa tension du bus excessive avec un autre variateur de fréquence en mode entraînement moteur. La répartition de la charge peut ainsi réduire la nécessité de résistances de freinage dynamique externes, tout en économisant de l'énergie. En théorie, le nombre d'unités pouvant être raccordées de cette façon est infini. Elles doivent toutefois toutes présenter la même tension nominale. En outre, selon la taille et le nombre d'unités, il peut s'avérer nécessaire d'installer des bobines de réactance CC et des fusibles CC dans les connexions du circuit intermédiaire et des bobines de réactance CA sur le secteur. Une telle configuration requiert des considérations spécifiques et ne doit pas être essayée sans consultation préalable de Danfoss Application Engineering.

Dans la seconde méthode, le variateur de fréquence est alimenté exclusivement par une source CC. Cette solution est un peu plus compliquée. D'abord, une source CC est nécessaire. Ensuite, un moyen d'abaisser la tension dans le bus CC à la mise sous tension doit aussi être prévu. Enfin, une source de tension secteur est indispensable pour alimenter les ventilateurs de l'unité. Là encore, une telle configuration ne doit pas être mise en place sans consultation préalable de Danfoss Application Engineering.

130BD599.10

3-phase power

input

DC bus

Switch Mode Power Supply

Motor

Analog Output

Interface

relay1

relay2

ON=Terminated OFF=Open

Brake resistor

91 (L1) 92 (L2) 93 (L3)

88 (-) 89 (+)

50 (+10 V OUT)

53 (A IN)

54 (A IN)

55 (COM A IN)

0/4-20 mA

12 (+24 V OUT)

13 (+24 V OUT)

37 (D IN)

18 (D IN)

20 (COM D IN)

10 V DC 15 mA 130/200 mA

+ - + -

(U) 96 (V) 97 (W) 98 (PE) 99

(COM A OUT) 39

(A OUT) 42

(P RS-485) 68

(N RS-485) 69

(COM RS-485) 61

0 V

S801

0/4-20 mA

RS-485

+10 V DC

0/-10 V DC -

+10 V DC

+10 V DC 0/4-20 mA

0/-10 V DC-

240 V AC, 2 A

24 V DC

24 V (NPN)

0 V (PNP)

24 V (NPN)

19 (D IN)

24 V (NPN)

0 V (PNP)

24 V

0 V

(D IN/OUT)

0 V (PNP)

24 V (NPN)

(D IN/OUT)

0 V

24 V

24 V (NPN)

0 V (PNP)

24 V (NPN)

33 (D IN)

32 (D IN)

1 2

S201

S202

ON=0/4-20 mA OFF=0/-10 V DC +10 V DC

P 5-00

S801

(R+) 82

(R-) 81

: Chassis

: Ground

240 V AC, 2 A

400 V AC, 2 A

Principes de fonctionnement...

3.5 Schéma de câblage

Manuel de configuration

3 3

Illustration 3.2 Schéma de câblage de base

A = analogique, D = digitale *La borne 37 (en option) est utilisée pour l'Absence sûre du couple. Pour les instructions d'installation de l'Absence sûre du

couple, se reporter au Manuel d'utilisation de l'Absence sûre du couple des variateurs de fréquence Danfoss VLT®. La borne 37 n'est pas incluse dans le FC 301 (sauf type de protection A1). Le relais 2 et la borne 29 n'ont aucune fonction sur le FC 301. **Ne pas connecter le blindage.

130BD529.11

L1 L2 L3

Principes de fonctionnement...

Manuel de configuration

1 PLC 7 Moteur, triphasé avec terre de protection (blindé) 2 Variateur de fréquence 8 Secteur, triphasé et terre de protection renforcée (non blindé) 3 Contacteur de sortie 9 Câblage de commande (blindé) 4 Étrier de serrage 10 5 Isolation de câble (dénudé) 6 Presse-étoupe

Égalisation de potentiel, 16 mm2 min. (0,025 po) Espace entre le câble de commande, le câble moteur et le câble secteur :200 mm min.

Illustration 3.3 Raccordement-électrique conforme CEM

Pour plus d'informations sur la CEM, voir le chapitre 4.1.15 Conformité CEM.

Principes de fonctionnement... Manuel de configuration

AVIS!

INTERFÉRENCES CEM

Utiliser des câbles blindés pour le câblage de commande et du moteur, et des câbles séparés pour le câblage de commande, d'alimentation et du moteur. Toute mauvaise isolation des câblages de l'alimentation, du moteur et de commande risque de provoquer une baisse de la performance ou un comportement inattendu. Au moins 200 mm (7,9 po) d'espace entre les câbles d'alimentation, du moteur et de commande sont nécessaires.

3.6 Contrôles

3.6.1 Principe de contrôle

Un variateur de fréquence redresse la tension CA du secteur en tension CC, laquelle est ensuite convertie en courant CA avec une amplitude et une fréquence variables.

La tension/le courant et la fréquence variables qui alimentent le moteur offrent des possibilités de régulation de vitesse variable pour les moteurs standard triphasés et les moteurs à aimant permanent.

Le variateur de fréquence peut contrôler la vitesse ou le couple sur l'arbre moteur. Le réglage du par. 1-00 Mode Config. détermine le type de contrôle.

Commande de vitesse

Il en existe deux types :

Contrôle en boucle ouverte qui ne nécessite pas

•

de signal de retour du moteur (sans capteur). Le régulateur PID en boucle fermée nécessite un

•

signal de retour de vitesse vers une entrée. Une commande de la vitesse en boucle fermée correctement optimisée est plus précise qu'une commande en boucle ouverte.

Commande de couple

La fonction de commande de couple est utilisée dans les applications où le couple sur l'arbre de sortie du moteur contrôle l'application, pour contrôler la tension par exemple. La commande de couple est sélectionnée au par.

1-00 Mode Config., soit en boucle ouverte VVC Boucl.ouverte couple ou en boucle fermée contrôle de flux

avec [2] Retour de vitesse du moteur. Le réglage du couple s'effectue en ajustant une référence analogique, digitale ou contrôlée par bus. Le facteur de limite de vitesse max. est défini au par. 4-21 Source facteur vitesse limite. En cas d'utilisation de la commande de couple, il est recommandé de réaliser une procédure d'AMA complète car les données correctes du moteur sont cruciales pour une performance optimale.

La boucle fermée en mode flux avec le retour

•

codeur offre de meilleures performances dans les quatre quadrants et à toutes les vitesses du moteur.

Boucle ouverte en mode VVC

•

est utilisée dans des applications mécaniques robustes mais la précision est limitée. La fonction de couple en boucle ouverte fonctionne dans une seule direction de vitesse. Le couple est calculé sur la base de la mesure de courant interne du variateur de fréquence.

Référence vitesse/couple

La référence pour ces contrôles peut être soit une référence unique soit la somme de plusieurs références, y compris celles mises à l'échelle de manière relative. L'utilisation des références est détaillée dans le chapitre chapitre 3.7 Utilisation des références.

plus

[4]

plus

. Cette fonction

3 3

Sélectionne l'entrée à utiliser comme signal de retour du PID de vitesse au par. 7-00 PID vit.source ret.

Principes de fonctionnement... Manuel de configuration

3.6.2 FC 301 vs. FC 302 Principe de fonctionnement

Le FC 301 est un variateur de fréquence à usage général destiné aux applications à vitesse variable. Son principe de fonctionnement repose sur la commande vectorielle de tension (VVC FC 301 peut gérer des moteurs asynchrones et PM. Le principe de détection du courant dans le FC 301 repose sur la mesure du courant dans le circuit intermédiaire ou la

phase moteur. La protection contre tout défaut de mise à la terre côté moteur est résolue par un circuit de désaturation dans les IGBT raccordés à la carte de commande. Le comportement relatif aux courts-circuits sur le FC 301 dépend du transformateur de courant dans le circuit intermédiaire positif et de la protection de désaturation avec signal de retour des trois IGBT inférieurs et du frein.

Illustration 3.4 Principe de fonctionnement FC 301

Le FC 302 est un variateur de fréquence haute performance destiné aux applications exigeantes. Le variateur de fréquence peut gérer divers types de principes de fonctionnement de moteur, tels que le mode spécial U/f, VVC flux. Le FC 302 peut prendre en charge des moteurs synchrones à aimant permanent (servomoteurs sans balais) ainsi que des moteurs asynchrones normaux à cage. Le comportement relatif aux courts-circuits sur le FC 302 dépend des trois transformateurs de courant dans les phases moteur et de la protection de désaturation avec signal de retour du frein.

plus

). Le

plus

ou le vecteur de

Illustration 3.5 Principe de fonctionnement FC 302

Principes de fonctionnement... Manuel de configuration

3.6.3

Structure de contrôle dans VVC

Illustration 3.6 Structure de contrôle dans les configurations en boucles ouverte et fermée VVC

plus

3 3

plus

Consulter les Paramètres actifs/inactifs dans les modes de contrôle des différents onduleurs du Guide de programmation pour obtenir un aperçu de la configuration de contrôle disponible, selon le choix d'un moteur CA ou d'un moteur PM non saillant. Dans la configuration présentée sur l'Illustration 3.6, le par. 1-01 Principe Contrôle Moteur est réglé sur [1] VVCplus et le par. 1-00 Mode Config. sur [0] Boucle ouverte vit. La référence résultant du système de gestion des références est reçue et soumise à la limite de rampe et de vitesse avant d'être transmise au contrôle du moteur. La sortie du contrôle du moteur est alors limitée par la limite maximum de fréquence.

Si le par. 1-00 Mode Config. est réglé sur [1] Boucle fermée vit., la référence résultante passe de la limite de rampe et de vitesse à un régulateur PID de vitesse. Les paramètres du régulateur PID de vitesse se trouvent dans le groupe de paramètres 7-0* PID vit.régul. La référence résultant du régulateur PID de vitesse est transmise au contrôle du moteur soumis à la limite de fréquence.

Sélectionner [3] Process au par. 1-00 Mode Config. afin d'utiliser le régulateur PID de process pour le contrôle en boucle fermée, de la vitesse ou de la pression par exemple, dans l'application contrôlée. Les paramètres du process PID se trouvent dans les groupes de paramètres 7-2* PIDproc/ctrl retour et7-3* PID proc./Régul.

Principes de fonctionnement... Manuel de configuration

3.6.4 Structure de contrôle flux sans capteur (FC 302 seulement)

Illustration 3.7 Structure de contrôle dans les configurations boucles ouverte et fermée flux sans capteur

Consulter les Paramètres actifs/inactifs dans les modes de contrôle des différents onduleurs du Guide de programmation pour obtenir un aperçu de la configuration de contrôle disponible, selon le choix d'un moteur CA ou d'un moteur PM non saillant. Dans la configuration illustrée, le par. 1-01 Principe Contrôle Moteur est réglé sur [2] Flux ss capteur et le par. 1-00 Mode Config. sur [0] Boucle ouverte vit. La référence résultant du système de gestion des références est soumise aux limites de rampe et de vitesse telles que déterminées par les réglages des paramètres indiqués.

Un signal de retour de la vitesse estimée est généré à destination du PID de vitesse afin de contrôler la fréquence de sortie. Le PID de vitesse doit être défini avec ses paramètres P, I et D (groupe de paramètres 7-0* Régulateur PID de vitesse).

Principes de fonctionnement... Manuel de configuration

3.6.5 Structure de contrôle en flux avec signal de retour du moteur (FC 302 seulement)

Illustration 3.8 Structure de contrôle dans la configuration Flux avec signal de retour du moteur (uniquement disponible dans le FC

302) :

3 3

Dans cette configuration, le contrôle du moteur repose sur un signal de retour d'un codeur ou un résolveur monté directement sur le moteur (défini au par. 1-02 Source codeur arbre moteur).

Sélectionner [1] Boucle fermée vit. au par. 1-00 Mode Config. afin d'utiliser la référence résultante comme entrée du régulateur PID de vitesse. Les paramètres du régulateur PID de vitesse se trouvent dans le groupe de paramètres 7-0* Régulateur PID de vitesse.

Sélectionner [2] Couple au par. 1-00 Mode Config. pour utiliser la référence résultante directement comme une référence de couple. La commande de couple peut être sélectionnée uniquement dans la configuration Flux avec signal de retour du moteur (1-01 Principe Contrôle Moteur). Lorsque ce mode est sélectionné, l'unité de référence est le Nm. Il ne nécessite aucun retour concernant le couple réel puisque celui-ci est calculé sur la base de la mesure de courant du variateur de fréquence.

Sélectionner [3] Process au par. 1-00 Mode Config. afin d'utiliser le régulateur PID de process pour le contrôle en boucle fermée, de la vitesse ou d'une variable de process par exemple, dans l'application contrôlée.

Principes de fonctionnement... Manuel de configuration

3.6.6 PID

3.6.6.1 Régulateur PID de vitesse

Le régulateur PID maintient une vitesse de moteur constante indépendamment des variations de charge sur le moteur.

1-00 Mode Config.

[0] Boucle ouverte vit. ACTIF ACTIF ACTIF N.A. [1] Boucle fermée vit. N.A. Inactif N.A. ACTIF [2] Couple N.A. N.A. N.A. Inactif [3] Process Inactif Inactif Inactif N.A. [4] Boucl.ouverte couple N.A. Inactif N.A. N.A. [5] Modulation (Wobble) Inactif Inactif Inactif Inactif [6] Bobin. enroul. surface Inactif Inactif Inactif N.A. [7] Boucl.ouv. vit. PID ét. Inactif Inactif Inactif N.A. [8] Boucl.ferm.vit.PID ét. N.A. Inactif N.A. Inactif

Tableau 3.1 Configurations de contrôle avec commande de vitesse active

« N.A. » signifie que le mode spécifique n'est absolument pas disponible. « Inactif » signifie que le mode spécifique est disponible, mais que la commande de vitesse n'est pas active dans ce mode.

1-01 Principe Contrôle Moteur U/f Contrôle vectoriel

avancéVVC

plus

Flux ss capteur Flux retour moteur

AVIS!

Le régulateur PID de vitesse fonctionne avec la valeur de paramètre par défaut, mais le réglage précis des paramètres est fortement recommandé afin d'optimiser les performances de commande du moteur. Il est tout particulièrement recommandé de régler correctement les deux principes de contrôle du moteur de flux si l'on souhaite obtenir un rendement optimal.

Tableau 3.2 résume les caractéristiques éventuellement configurables pour le contrôle de la vitesse. Voir le Guide de programmation du VLT® AutomationDrive FC 301/FC 302 pour plus de précisions sur la programmation.

Paramètre Description de la fonction

7-00 PID vit.source ret. Sélectionner l'entrée qui fournit le signal de retour au régulateur PID de vitesse. 7-02 PID vit.gain P Plus la valeur est élevée, plus le contrôle est rapide. Cependant, une valeur trop élevée peut entraîner

des oscillations.

7-03 PID vit.tps intég.

7-04 PID vit.tps diff. Fournit un gain proportionnel à la vitesse de modification du signal de retour. Le réglage de ce

7-05 PID vit.limit gain D

Élimine l'erreur de vitesse en état stable. Une valeur faible entraîne une réaction rapide. Cependant, une valeur trop faible peut entraîner des oscillations.

paramètre sur 0 désactive le différenciateur. Dans le cas d'une application, pour laquelle la référence ou le retour change très vite, d'où un changement rapide de l'erreur, le différenciateur peut rapidement devenir trop dominant. Cela provient du fait qu'il réagit aux changements au niveau de l'écart. Plus l'écart change rapidement, plus le gain différentiel est important. Il est donc possible de limiter le gain différentiel de manière à pouvoir régler un temps de dérivée raisonnable en cas de modifications lentes et un gain raisonnablement rapide en cas de modifications rapides.

Principes de fonctionnement... Manuel de configuration

Paramètre Description de la fonction

Un filtre passe-bas atténue les oscillations du signal de retour et améliore la stabilité de l'état. Un temps de filtre trop important risque cependant de détériorer la performance dynamique du régulateur PID de vitesse. Réglages pratiques du paramètre 7-06 pris selon le nombre d'impulsions par tour depuis le codeur

7-06 PID vit.tps filtre

7-07 Rapport démultiplic. ret.PID vit. 7-08 Facteur d'anticipation PID vitesse 7-09 Speed PID Error Correction w/ Ramp

Tableau 3.2 Paramètres pertinents en matière de contrôle de vitesse

(PPR) :

Codeur PPR 7-06 PID vit.tps filtre

512 10 ms 1024 5 ms 2048 2 ms 4096 1 ms Le variateur de fréquence multiplie le retour vitesse par ce rapport.

Le signal de référence contourne le contrôleur de vitesse de la valeur spécifiée. Cette fonction augmente la performance dynamique de la boucle de contrôle de la vitesse. L'erreur de vitesse entre la rampe et la vitesse réelle est comparée au réglage de ce paramètre. Si elle dépasse la valeur de ce paramètre, elle est corrigée via la rampe de manière contrôlée.

Programmer dans l'ordre indiqué (voir le détail des réglages dans le Guide de programmation).

Le Tableau 3.3 suppose que tous les autres paramètres et commutateurs conservent leur réglage par défaut.

3 3

Fonction Paramètre Réglage

1) Veiller à ce que le moteur fonctionne correctement. Procéder comme suit : Régler les paramètres du moteur conformément aux données de la plaque signalétique Exécuter une adaptation automatique du moteur 1-29 Adaptation

2) Vérifier que le moteur fonctionne et que le codeur est correctement raccordé. Procéder comme suit : Appuyer sur la touche [Hand On] du LCP. Vérifier que le moteur fonctionne et noter son sens de rotation (qui sera donc le « sens positif »). Aller au par. 16-20 Angle moteur. Faire doucement tourner le moteur dans le sens positif. La rotation doit être aussi lente que possible (seulement quelques tours par minute) de manière à pouvoir déterminer si la valeur au par. 16-20 Angle moteur augmente ou diminue. Si le par. 16-20 Angle moteur décroît, modifier le sens de rotation du codeur au par. 5-71 Sens cod.born.32 33.

3) Veiller à ce que les limites du variateur soient réglées sur des valeurs sûres. Définir des limites acceptables pour les références. 3-02 Référence

Vérifier que les réglages des rampes correspondent aux capacités du variateur et aux spécifications de fonctionnement autorisées de l’application.

1-2* Tel que spécifié par la plaque signalétique du moteur

[1] Exécuter un AMA complet auto. au moteur (AMA)

Définir une référence positive.

16-20 Angle moteur

5-71 Sens cod.born.32 33

minimale 3-03 Réf. max. 3-41 Temps d'accél. rampe 1 3-42 Temps décél. rampe 1

N.A. (paramètre en lecture seule) Remarque : une valeur

croissante repart à 0 lorsqu'elle atteint 65535.

[1] Sens antihoraire (si le par. 16-20 Angle moteur décroît)

0 tr/min (par défaut)

1 500 tr/min (défaut)

réglage par défaut

Principes de fonctionnement... Manuel de configuration

Fonction Paramètre Réglage

Définir des limites acceptables pour la vitesse et la fréquence du moteur.

4) Configurer la commande de vitesse et sélectionner le principe de contrôle du moteur Activation de la commande de vitesse Sélection du principe de contrôle du moteur 1-01 Principe

5) Configurer la référence et la mettre à l’échelle par rapport à la commande de vitesse Définir l'entrée ANA 53 comme source de référence 3-15 Ress.? Réf. 1 Inutile (par défaut) Régler l'entrée ANA 53 0 tr/min (0 V) sur 1 500 tr/min (10 V)

6) Configurer le signal du codeur 24 V HTL comme signal de retour pour le contrôle du moteur et de la vitesse Définir les entrées digitales 32 et 33 comme entrées du codeur HTL Choisir la borne 32/33 comme signal de retour du moteur

Choisir la borne 32/33 comme signal de retour du PID de vitesse

7) Régler les paramètres du régulateur PID de vitesse Consulter si nécessaire les consignes de réglage ou procéder au réglage manuel

8) Enregistrer pour terminer Enregistrer le réglage des paramètres sur le LCP afin de les conserver

4-11 Vit. mot., limite infér. [tr/ min]

0 tr/min (par défaut)

1 500 tr/min (par défaut)

60 Hz (valeur par défaut 132 Hz) 4-13 Vit.mot., limite supér. [tr/ min] 4-19 Frq.sort.lim.ht e

1-00 Mode Config.

[1] Boucle fermée vit.

[3] Flux retour moteur Contrôle Moteur

6-1* Inutile (par défaut)

5-14 E.digit.born.32

[0] Inactif (par défaut) 5-15 E.digit.born.33 1-02 Source

Inutile (par défaut) codeur arbre moteur 7-00 PID vit.source

Inutile (par défaut) ret.

7-0* Voir les consignes

0-50 Copie LCP [1] Lect.par.LCP

Tableau 3.3 Ordre de programmation

3.6.6.2

Réglage du régulateur PID de vitesse

Les consignes de réglage suivantes sont pertinentes lorsque l'on utilise l'un des principes de contrôle du moteur avec flux dans les applications où la charge est principalement inerte (faible quantité de frottement).

La valeur du 30-83 PID vit.gain P dépend de l'inertie combinée du moteur et de la charge ; la largeur de bande sélectionnée peut être calculée à l'aide de la formule suivante :

par.

. 1 − 20 x 9550

. 1 − 25

Largeur de bande rad/s

Par.

. 7 − 02 =

Inertie totale kgm

Par.

AVIS!

Le par. 1-20 Puissance moteur [kW] correspond à la puissance du moteur exprimée en [kW] (c.-à-d. saisir 4 kW au lieu de 4 000 W dans la formule).

20 rad/s est une valeur pratique pour la largeur de bande. Vérifier le résultat du calcul du 7-02 PID vit.gain P par rapport à la formule suivante (inutile si l'on utilise un signal de retour haute résolution tel que SinCos) :

Par.

. 7 − 02

Ondulation de couple max.

MAX

0. 01 x 4 x

5 ms est la valeur de départ recommandée pour le 7-06 PID vit.tps filtre (une résolution de codeur plus faible nécessite une valeur de filtre plus élevée). Une ondulation de couple max. de 3 % est généralement acceptable. Pour les codeurs incrémentaux, la résolution se trouve soit au par. 5-70 Pts/tr cod.born.32 33 (24 V HTL sur variateur de fréquence standard), soit au par. 17-11 Résolution (PPR) (5 V TTL sur option d'encodeur MCB 102).

Résolution codeur x Par.

2 x π

. 7 − 06

Principes de fonctionnement... Manuel de configuration

Généralement, la limite pratique maximale du par. 7-02 PID vit.gain P est déterminée par la résolution du codeur et le temps de filtre du signal de retour, mais d'autres facteurs de l'application peuvent restreindre le par. 7-02 PID vit.gain P à une valeur plus faible.

Pour atténuer le dépassement, le par. 7-03 PID vit.tps intég. peut être réglé sur 2,5 s environ (varie selon l'application). Le par. 7-04 PID vit.tps diff. doit être réglé sur 0 jusqu'à ce que tout le reste soit réglé. Le cas échéant, pour terminer le

réglage, augmenter cette valeur par petits incréments.

3.6.6.3 Régulateur PID de process

Utiliser le régulateur PID de process pour contrôler les paramètres de l'application mesurés par un capteur (c.-à-d. pression, température, débit) et affectés par le moteur raccordé par l'intermédiaire d'une pompe, d'un ventilateur ou un autre dispositif.

Le Tableau 3.4 répertorie les configurations où le contrôle de process est possible. Lorsqu'un principe de contrôle du moteur à vecteur de flux est utilisé, veiller également à régler les paramètres du régulateur PID de vitesse. Se reporter au chapitre 3.6 Contrôles pour l'activation de la commande de vitesse.

1-00 Mode Config. 1-01 Principe Contrôle Moteur

U/f Contrôle vectoriel

avancéVVC

[3] Process Inactif Process Process & vitesse Process & vitesse

plus

Flux ss capteur Flux retour moteur

3 3

Tableau 3.4 Configurations de contrôle avec contrôle de process

AVIS!

Le régulateur PID de process fonctionne avec la valeur de paramètre par défaut mais le réglage précis des paramètres est fortement recommandé afin d'optimiser le rendement du contrôle de l'application. Les deux principes de contrôle du moteur avec flux dépendent largement, pour pouvoir atteindre leur rendement optimal, du réglage approprié du régulateur PID de vitesse (avant même le réglage du régulateur PID de process).

Illustration 3.9 Diagramme du régulateur PID de process

Principes de fonctionnement...

Manuel de configuration

Le Tableau 3.5 résume les caractéristiques qui peuvent être configurées pour le contrôle de process.

Paramètre Description de la fonction

7-20 PID proc./1 retour Sélectionner la source (c.-à-d. entrée analogique ou impulsions) qui fournit le signal

de retour au régulateur PID de process.

7-22 PID proc./2 retours En option : déterminer si le régulateur PID de process doit obtenir un signal de

7-30 PID proc./Norm.Inv.

7-31 PID proc./Anti satur. La fonction anti-saturation implique l'initialisation de l'intégrateur à une fréquence

7-32 PID proc./Fréq.dém. Dans certaines applications, un temps très long s'écoule avant d'atteindre la vitesse/

7-33 PID proc./Gain P Plus la valeur est élevée, plus le contrôle est rapide. Cependant, une valeur trop

7-34 PID proc./Tps intégral. Élimine l'erreur de vitesse en état stable. Une valeur faible entraîne une réaction

7-35 PID proc./Tps diff. Fournit un gain proportionnel à la vitesse de modification du signal de retour. Le

7-36 PID proc./ Limit.gain D. Dans le cas d'une application, pour laquelle la référence ou le retour change très

7-38 Facteur d'anticipation PID process Pour les applications dans lesquelles il existe une corrélation acceptable (et

5-54 Tps filtre pulses/29 (borne impulsions 29), 5-59 Tps filtre pulses/33 (borne impulsions 33), 6-16 Const.tps.fil.born.53 (borne analogique 53), 6-26 Const.tps.fil.born.54 (borne analogique 54) 6-36 Constante tps filtre borne X30/11 6-46 Constante tps filtre borne X30/12 35-46 Term. X48/2 Filter Time Constant

retour supplémentaire (et en spécifier la source). Si une source de retour supplémentaire est sélectionnée, les deux signaux de retour sont ajoutés avant d'être utilisés dans le régulateur PID de process. Sous [0] Normal, le contrôle de process répond par une augmentation de la vitesse du moteur si le signal de retour passe en dessous de la référence. Dans la même situation, mais sous [1] Inverse, le contrôle de process répond par une vitesse décroissante.

correspondant à la fréquence de sortie actuelle lorsqu'une limite de fréquence ou de couple est atteinte. Cela empêche l'intégration d'un écart qui ne peut, en aucun cas, être compensé par un changement de vitesse. Pour désactiver cette fonction, sélectionner [0] Inactif.

point de consigne requis. Dans ces applications, régler la vitesse fixe du moteur sur le variateur de fréquence avant d'activer le régulateur de process peut présenter un avantage. Pour cela, régler une valeur de démarrage du process PID (vitesse) au par.

7-32 PID proc./Fréq.dém.

élevée peut entraîner des oscillations.

rapide. Cependant, une valeur trop faible peut entraîner des oscillations.

réglage de ce paramètre sur 0 désactive le différenciateur.

vite, d'où un changement rapide de l'erreur, le différenciateur peut rapidement devenir trop dominant. Cela provient du fait qu'il réagit aux changements au niveau de l'écart. Plus l'écart change rapidement, plus le gain différentiel est important. Il est donc possible de limiter le gain différentiel de manière à pouvoir régler un temps de dérivée raisonnable en cas de modifications lentes.

quasiment linéaire) entre la référence de process et la vitesse du moteur nécessaire à l'obtention de cette référence, le facteur d'anticipation peut servir à obtenir une meilleure performance dynamique du régulateur PID de process. En cas d'oscillation du signal de retour de courant/tension, il est possible d'amortir ces oscillations au moyen d'un filtre de retour. Cette constante de temps est l'expression de la limite de vitesse des ondulations présentes sur le signal de retour. Exemple : si le filtre passe-bas a été réglé sur 0,1 s, la limite de vitesse est de 10 rad/s (réciproque de 0,1 s), ce qui correspond à (10/(2 x π)) = 1,6 Hz. Cela signifie que tous les courants/tensions déviant de plus de 1,6 oscillations par seconde sont atténués par le filtre. La commande ne porte que sur un signal de retour dont la fréquence (vitesse) varie de moins de 1,6 Hz. Le filtre passe-bas améliore la stabilité de l'état mais la sélection d'un temps de filtre trop important détériore la performance dynamique du régulateur PID de process.

Tableau 3.5 Paramètres pertinents du contrôle de process

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