Danfoss FC 301, FC 302 Design guide [da]

MAKING MODERN LIVING POSSIBLE

Design Guide

VLT® AutomationDrive FC 301/302

0,25-75 kW

www.danfoss.com/drives

Indholdsfortegnelse Design Guide

Indholdsfortegnelse

1 Introduktion

1.1 Formålet med Design Guiden

1.2 Yderligere ressourcer

1.3 Forkortelser, symboler og konventioner

1.4 Ordforklaring

1.5 Dokument- og softwareversion

1.6 Regulatorisk overensstemmelse

1.6.1 CE-mærket 10

1.6.1.1 Lavspændingsdirektivet 10

1.6.1.2 EMC-direktivet 11

1.6.1.3 Maskindirektivet 11

1.6.2 UL-overensstemmelse 11

1.6.3 C-tick overensstemmelse 11

1.6.4 Marine overensstemmelse 11

1.7 Bortskaffelsesinstruktion

1.8 Sikkerhed

2 Sikkerhed

8 8 8 8

9 10 10

11 11

2.1 Sikkerhedssymboler

2.2 Uddannet personale

2.3 Sikkerhedsforanstaltninger

3 Grundlæggende driftsprincipper

3.1 Generelt

3.2 Beskrivelse af drift

3.3 Driftssekvens

3.3.1 Ensretterdelen 14

3.3.2 Mellemdelen 14

3.3.3 Vekselretterdel 14

3.3.4 Bremseoption 14

3.3.5 Belastningsfordeling 15

3.4 Styringsgrænseflade

3.5 Ledningsdiagram

3.6 Styreenheder

3.6.1 Styreprincip 18

3.6.2 FC 301 vs. FC 302 Styreprincip 19

3.6.3 Styringsstruktur for VVC

plus

12 12 12

14 14 14 14

15 16 18

3.6.4 Styringsstruktur i Flux Sensorless (kun FC 302) 21

3.6.5 Styringsstruktur for Flux med motorfeedback (kun FC 302) 22

MG33BF01 Danfoss A/S © Rev. 2014-04-04 Alle rettigheder forbeholdes. 1

Indholdsfortegnelse Design Guide

3.6.6 PID 23

3.6.6.1 PID-hastighedsstyring 23

3.6.6.2 Optimering af PID-hastighedsstyring 25

3.6.6.3 PID-processtyring 26

3.6.6.4 Avanceret PID-styring 28

3.6.7 Intern strømstyring i VVC

3.6.8 Lokal styring (Hand On) og fjernstyring (Auto On) 28

plus

-tilstand 28

3.7 Referencehåndtering

3.7.1 Referencer 29

3.7.2 Referencegrænser 31

3.7.3 Skalering af preset-referencer og busreferencer 32

3.7.4 Skalering af analoge referencer samt pulsreferencer og feedback 32

3.7.5 Dødbånd omkring nul 33

4 Produktfunktioner

4.1 Automatiserede driftsfunktioner

4.1.1 Kortslutningsbeskyttelse 37

4.1.2 Overspændingsbeskyttelse 37

4.1.3 Detektering af manglende motorfase 38

4.1.4 Detektering af ubalance i netfasen 38

4.1.5 Kobling på udgangen 38

4.1.6 Overbelastningsbeskyttelse 38

4.1.7 Låst rotorbeskyttelse 38

4.1.8 Automatisk derating 38

4.1.9 Automatisk energioptimering 39

37 37

4.1.10 Automatisk switchfrekvensmodulering 39

4.1.11 Automatisk derating for høj bærefrekvens 39

4.1.12 Effektudsving i ydeevne 39

4.1.13 Resonansdæmpning 39

4.1.14 Temperaturkontrollerede ventilatorer 39

4.1.15 EMC-overensstemmelse 39

4.1.16 Galvanisk adskillelse af styreklemmer 39

4.2 Tilpassede applikationsfunktioner

4.2.1 Automatisk motortilpasning 40

4.2.2 Termisk motorbeskyttelse 40

4.2.3 Netudfald 40

4.2.4 Indbygget PID-styreenhed 41

4.2.5 Automatisk genstart 41

4.2.6 Flying start 41

4.2.7 Fuldt moment ved reduceret hastighed 41

4.2.8 Frekvens-bypass 41

2 Danfoss A/S © Rev. 2014-04-04 Alle rettigheder forbeholdes. MG33BF01

Indholdsfortegnelse Design Guide

4.2.9 Motorforvarmer 41

4.2.10 Fire programmerbare opsætninger 41

4.2.11 Dynamisk bremsning 42

4.2.12 Mekanisk bremsestyring, åben sløjfe 42

4.2.13 Mekanisk bremsestyring, lukket sløjfe / mekanisk hæve-/sænkebremse 43

4.2.14 Smart Logic Control (SLC) 44

4.2.15 Safe Torque Off 45

4.3 Danfoss VLT® FlexConcept

5 Systemintegration

5.1 Omgivende driftsforhold

5.1.1 Luftfugtighed 46

5.1.2 Temperatur 46

5.1.3 Temperatur og køling 46

5.1.4 Manuel derating 47

5.1.4.1 Derating for kørsel ved lav hastighed 47

5.1.4.2 Derating for lavt lufttryk 47

5.1.5 Akustisk støj 48

5.1.6 Vibrationer og rystelser 48

5.1.7 Aggressive atmosfærer 48

5.1.7.1 Gasser 48

5.1.7.2 Støveksponering 49

5.1.7.3 Potentielt eksplosive atmosfærer 49

5.1.8 Vedligeholdelse 49

5.1.9 Opbevaring 50

5.2 Generelle forhold vedrørende EMC

46 46

5.2.1 EMC-testresultater 51

5.2.2 Emissionskrav 52

5.2.3 Immunitetskrav 52

5.2.4 Motorisolering 53

5.2.5 Motorlejestrøm 54

5.3 Netforsyningsforstyrrelse/harmoniske strømme

5.3.1 Påvirkninger fra harmoniske strømme i et strømdistributionssystem 55

5.3.2 Standarder og krav vedrørende begrænsning af harmoniske strømme 55

5.3.3 Dæmpning af harmoniske strømme 56

5.3.4 Beregning af harmoniske strømme 56

5.4 Galvanisk adskillelse (PELV)

5.4.1 PELV – beskyttende ekstra lav spænding 56

5.5 Bremsefunktioner

5.5.1 Valg af bremsemodstand 57

MG33BF01 Danfoss A/S © Rev. 2014-04-04 Alle rettigheder forbeholdes. 3

Indholdsfortegnelse Design Guide

6 Produktspecifikationer

6.1 Elektriske data

6.1.1 Netforsyning 200-240 V 60

6.1.2 Netforsyning 380-500 V 62

6.1.3 Netforsyning 525-600 V (kun FC 302) 65

6.1.4 Netforsyning 525-690 V (kun FC 302) 68

6.2 Generelle specifikationer

6.2.1 Netforsyning 70

6.2.2 Motorudgang og motordata 70

6.2.3 Omgivelsesforhold 71

6.2.4 Kabelspecifikationer 71

6.2.5 Styringsind-/udgange og styringsdata 71

6.2.6 Derating for omgivelsestemperatur 75

6.2.6.1 Derating for omgivelsestemperatur, kapslingstype A 75

6.2.6.2 Derating for omgivelsestemperatur, kapslingstype B 75

6.2.6.3 Derating for omgivelsestemperatur, kapslingstype C 78

6.2.7 Målte værdier for dU/dt-test 80

60 60

6.2.8 Virkningsgrad 83

6.2.9 Akustisk støj 83

7 Bestilling

7.1 Drevkonfigurator

7.1.1 Typekode 84

7.1.2 Sprog 86

7.2 Bestillingsnumre

7.2.1 Optioner og tilbehør 87

7.2.2 Reservedele 89

7.2.3 Tilbehørsposer 89

7.2.4 VLT AutomationDrive FC 301 90

7.2.5 Bremsemodstande for FC 302 92

7.2.6 Andre flat-pack bremsemodstande 96

7.2.7 Harmoniske filtre 98

7.2.8 Sinusfiltre 100

7.2.9 dU/dt-filtre 102

84 84

8 Mekanisk montering

8.1 Sikkerhed

8.2 Mekaniske mål

8.2.1 Mekanisk montering 107

8.2.1.1 Mindsteafstand 107

4 Danfoss A/S © Rev. 2014-04-04 Alle rettigheder forbeholdes. MG33BF01

104 104 105

Indholdsfortegnelse Design Guide

8.2.1.2 Vægmontering 107

9 Elektrisk installation

9.1 Sikkerhed

9.2 Kabler

9.2.1 Tilspændingsmoment 110

9.2.2 Indgangshuller 110

9.2.3 Tilspænding af afdækningen, efter forbindelser er etableret 114

9.3 Nettilslutning

9.3.1 Sikringer og afbrydere 119

9.3.1.1 Sikringer 119

9.3.1.2 Anbefalinger 119

9.3.1.3 Overholdelse af CE 120

9.3.1.4 UL-overensstemmelse 123

9.4 Motortilslutning

9.5 Lækstrøm til jord-beskyttelse

9.6 Yderligere tilslutninger

9.6.1 Relæ 131

9.6.2 Afbrydere og kontaktorer 133

109 109 109

115

128 130 131

9.6.3 Belastningsfordeling 133

9.6.4 Bremsemodstand 133

9.6.5 Pc-software 134

9.6.5.1 MCT 10 134

9.6.5.2 MCT 31 134

9.6.5.3 Harmonics Calculation Software (HCS) 134

9.7 Yderligere motoroplysninger

9.7.1 Motorkabel 135

9.7.2 Tilslutning af flere motorer 135

9.8 Sikkerhed

9.8.1 Højspændingstest 138

9.8.2 EMC-jording 138

9.8.3 ADN-korrekt installation 138

10 Applikationseksempler

10.1 Almindelige applikationer

10.1.1 Frekvensomformersystem med lukket sløjfe 144

10.1.2 Programmering af momentgrænse og stop 144

135

138

139 139

10.1.3 Programmering af hastighedsstyring 145

11 Optioner og tilbehør

11.1 Kommunikationsoptioner

MG33BF01 Danfoss A/S © Rev. 2014-04-04 Alle rettigheder forbeholdes. 5

146 146

Indholdsfortegnelse Design Guide

11.2 I/O, Feedback og sikkerhedsoptioner

11.2.1 VLT® Universal I/O modul MCB 101 146

11.2.2 VLT® Encoderoption MCB 102 147

11.2.3 VLT® Resolveroption MCB 103 149

11.2.4 VLT® Relækort MCB 105 151

11.2.5 VLT® Safe PLC Interface-option MCB 108 153

11.2.6 VLT® PTC-termistorkort MCB 112 154

11.2.7 VLT® Udvidet relækort MCB 113 156

11.2.8 VLT® Sensor Input-option MCB 114 157

11.2.9 VLT® Safe-option MCB 15x 158

11.2.10 VLT® C-option Adapter MCF 106 162

11.3 Bevægelsesstyringsoptioner

11.4 Tilbehør

11.4.1 Bremsemodstande 164

11.4.2 Sinusfiltre 164

11.4.3 dU/dt-filtre 164

11.4.4 Common Mode-filtre 164

146

162 164

11.4.5 Harmoniske filtre 164

11.4.6 IP21/Type 1-kapslingssæt 165

11.4.7 Frembygningssæt til LCP 167

11.4.8 Monteringskonsol for kapslingstyper A5, B1, B2, C1 og C2 168

12 Installation og opsætning af RS-485

12.1 Installation og opsætning

12.1.1 Oversigt 170

12.2 Netværkstilslutning

12.3 Busterminering

12.4 Installation og opsætning af RS-485

12.5 FC-protokoloversigt

12.6 Netværkskonfiguration

12.7 FC-protokol rammestruktur for meddelelse

12.7.1 Indhold af et tegn (byte) 172

12.7.2 Telegramstruktur 172

12.7.3 Telegramlængde (LGE) 172

12.7.4 Frekvensomformeradresse (ADR) 172

170 170

171 171 171 171 172 172

12.7.5 Datakontrolbyte (BCC) 172

12.7.6 Datafeltet 173

12.7.7 PKE-feltet 174

12.7.8 Parameternummer (PNU) 174

12.7.9 Indeks (IND) 174

6 Danfoss A/S © Rev. 2014-04-04 Alle rettigheder forbeholdes. MG33BF01

Indholdsfortegnelse Design Guide

12.7.10 Parameterværdi (PWE) 174

12.7.11 Understøttede datatyper 175

12.7.12 Konvertering 175

12.7.13 Procesord (PCD) 175

12.8 Eksempler

12.8.1 Skrivning af en parameterværdi 176

12.8.2 Læsning af en parameterværdi 176

12.9 Oversigt over Modbus RTU

12.9.1 Forudsætninger 176

12.9.2 Dette bør brugeren vide på forhånd 176

12.9.3 Oversigt over Modbus RTU 176

12.9.4 Frekvensomformer med Modbus RTU 177

12.10 Netværkskonfiguration

12.11 Rammestruktur for Modbus RTU-meddelelse

12.11.1 Frekvensomformer med Modbus RTU 177

12.11.2 Modbus RTU-meddelelsesstruktur 178

12.11.3 Start/stop-felt 178

12.11.4 Adressefelt 178

12.11.5 Funktionsfelt 178

12.11.6 Datafelt 178

12.11.7 CRC-kontrolfelt 179

176

177 177

12.11.8 Spoleregisteraddressering 179

12.11.9 Sådan styres frekvensomformeren 180

12.11.10 Funktionskoder, som understøttes af Modbus RTU 180

12.11.11 Modbus-undtagelseskoder 180

12.12 Adgang til parametre

12.12.1 Parameterhåndtering 181

12.12.2 Datalagring 181

12.12.3 IND (indeks) 181

12.12.4 Tekstblokke 181

12.12.5 Konverteringsfaktor 181

12.12.6 Parameterværdier 181

12.13 Danfoss FC-styreprofil

12.13.1 Styreord i henhold til FC-profil (8-10 Styreprofil = FC profil) 182

12.13.2 Statusord i henhold til FC-profil (STW) (8-10 Styreprofil = FC-profil) 183

12.13.3 Bushastighedsreferenceværdi 184

12.13.4 Styreord i henhold til PROFIdrive-profil (CTW) 185

12.13.5 Statusord i henhold til PROFIdrive-profil (STW) 186

181

182

Indeks

MG33BF01 Danfoss A/S © Rev. 2014-04-04 Alle rettigheder forbeholdes. 7

188

Introduktion Design Guide

1 Introduktion

1.1 Formålet med Design Guiden

Design Guiden indeholder oplysninger, der er nødvendige til integrering af frekvensomformeren i forskellige applikationer.

VLT® er et registreret varemærke.

1.2 Yderligere ressourcer

Der findes flere ressourcer, der kan give en forståelse af frekvensomformerens avancerede drift, programmering og overensstemmelse med direktiver.

Denne betjeningsvejledning indeholder

•

detaljerede oplysninger om installation og opstart af frekvensomformeren.

Programming Guide indeholder detaljerede

•

oplysninger om, hvordan der arbejdes med parametre, samt mange applikationseksempler.

VLT

•

Kontakt en Danfoss-leverandør eller gå til www.danfoss.com for yderligere oplysninger.

1.3

Forkortelser, symboler og konventioner

Konventioner

Nummererede lister angiver procedurer. Lister med punkttegn angiver andre oplysninger og beskrivelser af illustrationer. Tekst i kursiv angiver

•

Safe Torque Off -betjeningsvejledningen

beskriver, hvordan man bruger Danfoss frekvensomformere i funktionel sikkerhed-applikationer.

Yderligere publikationer og manualer kan fås fra Danfoss. Se danfoss.com/Product/Literature/ Technical+Documentation.htm for at få en liste.

Det er muligt at købe ekstraudstyr, hvilket kan resultere i ændrede procedurer i forhold til det, der er beskrevet i disse publikationer. Sørg for at se instruktionerne, der medfølger optionerne, for specifikke krav.

krydsreferencer links fodnote parameternavn, parametergruppenavn, paramete-

roption

60° AVM 60° Asynkron vektormodulering A Ampere/AMP AC Vekselstrøm AD Luftafladning AI Analog indgang AMA (Automatic Motor Adaptation) AWG American Wire Gauge °C CD Konstant afladning CM Common mode CT Konstant moment DC Jævnstrøm DI Digital indgang DM Differential mode D-TYPE Frekvensomformerafhængigt EMC Elektromagnetisk kompatibilitet ETR Elektronisk termorelæ f

JOG

MAX

MIN

M,N

FC Frekvensomformer g Gram Hiperface

hk Hestekræfter HTL HTL encoder (10-30 V) pulser - højspænding

Hz Hertz I I I I I

kHz Kilohertz LCP LCP-betjeningspanel lsb Mindst betydende bit m Meter mA Milliampere MCM Mille Circular Mil MCT Motion Control Tool mH Millihenry-induktans min. Minut

INV

LIM

M,N

VLT,MAKS

VLT,N

Automatisk motortilpasning

Grader celsius

Motorfrekvensen, når jog-funktionen er aktiveret Motorfrekvens Den maksimale udgangsfrekvens, som frekvensomformeren kan påføre på udgangen Den minimale motorfrekvens fra frekvensomformeren Nominel motorfrekvens

Hiperface® er et registreret varemærke tilhørende Stegmann

Transistor Logic

Nominel udgangsstrøm for vekselretter Strømgrænse Nominel motorstrøm Maksimal udgangsstrøm Nominel udgangsstrøm leveret af frekvensomformeren

8 Danfoss A/S © Rev. 2014-04-04 Alle rettigheder forbeholdes. MG33BF01

Introduktion

ms Millisekund msb Mest betydende bit

VLT

nF Nanofarad NLCP Numerisk LCP-betjeningspanel Nm Newtonmeter n

Online-/offlineparametre P

br, forts.

PCB Printplade PCD Procesdata PELV Beskyttende ekstra lav spænding P

M,N

PM-motor Permanent magnetmotor Proces PID PID-regulatoren opretholder den ønskede

br,nom

RCD Fejlstrømsafbryder Regen Regenerative klemmer R

min

RMS Effektiv værdi (RMS - Root Mean Square) O/MIN Omdrejninger pr. minut R

rec

sek Sekund SFAVM Stator Flux-orienteret asynkron vektormodu-

STW Statusord SMPS Switch mode-strømforsyning THD Total harmonisk forvrængning T

LIM

TTL TTL encoder (5 V) pulser - Transistor Transistor

M,N

V Volt VT Variabelt moment

plus

VVC

Tabel 1.1 Forkortelser

Frekvensomformerens virkningsgrad defineres som forholdet mellem den afgivne og den modtagne effekt

Synkron motorhastighed Ændringer af onlineparametre aktiveres, umiddelbart efter at dataværdien er ændret Bremsemodstandens nominelle effekt (gennemsnitlig effekt ved kontinuerlig bremsning)

Frekvensomformerens nominelle udgangsstrøm angivet som HO (high overload) Nominel motoreffekt

hastighed, tryk og temperatur, etc. Den nominelle modstandsværdi, som sikrer bremseeffekt på motorakslen på 150/160 % i 1 minut

Minimum tilladelig bremsemodstandsværdi pr. frekvensomformer

Bremsemodstandens modstandsværdi og modstand

lering

Momentgrænse

Logic Nominel motorspænding

Voltage Vector Control

Design Guide

Følgende symboler anvendes i dette dokument:

ADVARSEL

Angiver en potentielt farlig situation, som kan medføre dødsfald eller alvorlig personskade.

FORSIGTIG

Angiver en potentielt farlig situation, som kan medføre mindre eller moderat personskade. Kan også bruges til at advare mod usikre fremgangsmåder.

BEMÆRK!

Angiver vigtige oplysninger, herunder situationer, som kan resultere i skade på udstyr eller ejendom.

1.4 Ordforklaring

Friløb

Motorakslen er i friløb. Intet moment på motoren.

Bremsemodstand

Bremsemodstanden er et modul, som kan absorbere den bremseeffekt, der genereres ved regenerativ bremsning. Denne regenerative bremseeffekt øger mellemkredsspændingen, og en bremsechopper sørger for at afsætte effekten i bremsemodstanden.

CT-karakteristik

Konstant momentkarakteristik anvendes til alle applikationer, f.eks. transportbånd, fortrængningspumper og kraner.

Initialisering

Ved initialisering (14-22 Driftstilstand) vender frekvensomformeren tilbage til fabriksindstillingen.

Periodisk driftscyklus

Periodisk drift betyder en sekvens af driftscyklusser. Hver cyklus består af en periode med og en periode uden belastning. Driften kan være enten periodisk drift eller ikke-periodisk drift.

Opsætning

Parameterindstillinger kan gemmes i 4 opsætninger. Det er muligt at skifte mellem de 4 parameteropsætninger og redigere i en opsætning, mens en anden er aktiv.

Slipkompensering

Frekvensomformeren kompenserer for motorslippet ved at give frekvensen et tilskud, der følger den målte motorbelastning, således at motorhastigheden holdes næsten konstant.

Smart Logic Control (SLC)

Smart Logic Control (SLC) er en række brugerdefinerede handlinger, som afvikles, når de tilknyttede brugerdefinerede hændelser evalueres som sande af Smart Logic Controller. (Parametergruppe 13-** Smart Logic.

MG33BF01 Danfoss A/S © Rev. 2014-04-04 Alle rettigheder forbeholdes. 9

Introduktion

Design Guide

FC Standard Bus

Omfatter RS-485-bus med FC-protokol eller MC-protokol. Se 8-30 Protokol.

Termistor

Temperaturafhængig modstand, der placeres, hvor temperaturen ønskes overvåget (frekvensomformer eller motor).

Trip

Tilstand, der skiftes til i fejlsituationer, f.eks. hvis frekvensomformeren udsættes for en overtemperatur, eller når frekvensomformeren beskytter motoren, processen eller mekanismen. Genstart forhindres, indtil årsagen til fejlen er forsvundet, og trip-tilstanden annulleres ved at aktivere nulstilling. I nogle tilfælde kan nulstillingen udføres automatisk via programmering. Trip må ikke benyttes i forbindelse med personsikkerhed.

Triplåst

En tilstand, der skiftes til i fejlsituationer, hvor en frekvensomformer beskytter sig selv og kræver fysisk indgriben, f.eks. hvis frekvensomformeren udsættes for kortslutning på udgangen. En triplås kan kun annulleres ved at afbryde netforsyningen, fjerne årsagen til fejlen og tilslutte frekvensomformeren igen. Genstart forhindres, indtil triptilstanden annulleres ved at aktivere nulstilling. I nogle tilfælde kan nulstillingen udføres automatisk via programmering. Trip må ikke benyttes i forbindelse med personsikkerhed.

VT-karakteristik

Variabel momentkarakteristik, som anvendes til pumper og ventilatorer.

Effektfaktor

Den reelle effektfaktor (lambda) tager alle harmoniske strømme i betragtning og er altid lavere end effektfaktoren (cosphi), som kun tager den første harmoniske strøm på spænding og strøm i betragtning.

Uλ x Iλ x

cos

cosϕ=

kVA

Uλ x Iλ

Cosphi er også kendt som effektforskydningsfaktor.

Både lambda og cos phi er angivet for Danfoss VLT

frekvensomformere i kapitel 6.2.1 Netforsyning. Effektfaktoren angiver, i hvilken grad frekvensomformeren

belaster netforsyningen. En lavere effektfaktor betyder højere I

for den samme

RMS

kW-ydelse. Derudover indikerer en høj effektfaktor, at de forskellige

harmoniske strømme er lave. Frekvensomformere fra Danfoss er forsynet med indbyggede DC-spoler i DC-linket for at opnå en høj effektfaktor og for at reducere THD på hovedforsyningen.

1.5

Dokument- og softwareversion

Denne manual bliver regelmæssigt gennemgået og opdateret. Alle forslag til forbedringer er velkomne. Tabel 1.2 viser dokumentversionen og den tilsvarende softwareversion.

Udgave Bemærkninger Softwareversion

MG33BFxx Erstatter MG33BExx 6.72

Tabel 1.2 Dokument- og softwareversion

1.6 Regulatorisk overensstemmelse

Frekvensomformere er konstrueret i overensstemmelse med de direktiver, der er beskrevet i dette afsnit.

CE-mærket

1.6.1

CE-mærket (Communauté européenne) indikerer, at producenten af produktet overholder alle gældende EUdirektiver. De tre EU-direktiver, som skal overholdes i forbindelse med konstruktionen og fremstillingen af frekvensomformere, er lavspændingsdirektivet, EMCdirektivet og (for apparater med integreret sikkerhedsfunktion) maskindirektivet.

CE-mærket har til formål at eliminere de tekniske barrierer for fri handel mellem EF- og EFTA-lande inden for EMS (det Europæiske Monetære System). CE-mærket regulerer ikke produktets kvalitet. De tekniske specifikationer kan ikke udledes af CE-mærket.

1.6.1.1

Frekvensomformere er klassificeret som elektroniske komponenter og skal CE-mærkes i henhold til den lavspændingsdirektivet. Direktivet finder anvendelse for alt elektrisk udstyr, der anvendes i spændingsområderne 50-1.000 V AC og 75-1.600 V DC.

Ifølge direktivet skal udstyrets design sikre, at sikkerhed og helbred for mennesker og husdyr ikke bringes i fare, samt at materielle værdier ikke beskadiges, så længe udstyret er korrekt installeret og vedligeholdes og anvendes efter hensigten. Danfoss Produkter mærket med CE-mærkater overholder lavspændingsdirektivet, og en overensstemmelseserklæring kan tilvejebringes på forlangende.

Lavspændingsdirektivet

10 Danfoss A/S © Rev. 2014-04-04 Alle rettigheder forbeholdes. MG33BF01

Introduktion

1.6.1.2 EMC-direktivet

Design Guide

1.6.2

UL-overensstemmelse

Elektromagnetisk kompatibilitet (EMC) betyder, at elektromagnetisk forstyrrelse mellem apparater ikke hæmmer deres ydeevne. Det grundlæggende beskyttelseskrav beskrevet i EMC-direktivet 2004/108/EC angiver, at apparater, som genererer elektromagnetisk forstyrrelse (EMI), eller hvis drift kan påvirkes af EMI, skal være beregnet til at begrænse frembringelsen af elektromagnetisk forstyrrelse og skal have en passende grad af immunitet til EMI, når disse er korrekt installeret og vedligeholdes og anvendes som beregnet.

En frekvensomformer kan bruges enkeltstående eller som en del af en mere kompleks installation. Apparater, der anvendes i enkeltstående løsninger, eller som en del af et system, skal være udstyret med CE-mærket. Systemer skal ikke CE-mærkes, men de skal overholde de grundlæggende beskyttelseskrav beskrevet i EMC-direktivet.

1.6.1.3

Frekvensomformere er klassificeret som elektroniske komponenter, der hører ind under lavspændingsdirektivet, dog skal frekvensomformere med integreret sikkerhedsfunktion overholde maskindirektivet 2006/42/EC. Frekvensomformere uden sikkerhedsfunktion hører ikke ind under maskindirektivet. Hvis en frekvensomformer er integreret i et system med maskiner, stiller Danfoss oplysninger om sikkerhedsaspekter angående frekvensomformeren til rådighed.

Maskindirektivet 2006/42/EC omhandler en maskine, der består af en samling af forbundne komponenter eller apparater, hvoraf mindst én kan udføre mekanisk bevægelse. Ifølge direktivet skal udstyrets design sikre, at sikkerhed og helbred for mennesker og husdyr ikke bringes i fare, samt at materielle værdier ikke beskadiges, så længe udstyret er korrekt installeret og vedligeholdes og anvendes efter hensigten.

Når frekvensomformere anvendes i maskiner med mindst én bevægelig del, skal maskinproducenten kunne fremvise en erklæring, der angiver, at alle relevante love og sikkerhedsforanstaltninger overholdes. Danfoss Produkter mærket med CE-mærkater overholder maskindirektivet for frekvensomformere med integreret sikkerhedsfunktion, og en overensstemmelseserklæring kan tilvejebringes på forlangende.

Maskindirektivet

Registreret af UL

Illustration 1.1 UL

BEMÆRK!

Frekvensomformere af kapslingstype T7 (525-690 V) er ikke UL-certificerede.

Frekvensomformeren overholder fastholdelseskravene for termisk hukommelse i UL508C. Se afsnittet Termisk motorbeskyttelse i Design Guide for flere oplysninger.

C-tick overensstemmelse

1.6.3

1.6.4 Marine overensstemmelse

For overensstemmelse med europæisk konvention om international transport af farligt gods ad indre vandveje (ADN), se kapitel 9.8.3 ADN-korrekt installation.

1.7

Bortskaffelsesinstruktion

Udstyr, der indeholder elektriske komponenter, må ikke smides ud sammen med almindeligt affald. Det skal indsamles særskilt i overensstemmelse med gældende lokal lovgivning.

Tabel 1.3 Bortskaffelsesinstruktion

1.8

Sikkerhed

Frekvensomformere indeholder komponenter med høj spænding og kan potentielt forårsage dødsfald, hvis de håndteres ukorrekt. Det er kun tilladt for uddannet teknisk personale at montere og betjene dette udstyr. Reparationsarbejde bør ikke påbegyndes, før strømmen til frekvensomformeren er fjernet, og det angivne tidsrum for afledning af ophobet elektrisk energi er gået.

Se betjeningsvejledningen, som medsendes apparatet, og som er tilgængelig online for flg:

afladningstid, og

•

detaljerede sikkerhedsinstruktioner og advarsler.

•

Nøje overholdelse af sikkerhedsforanstaltninger og anmærkninger er obligatorisk for sikker drift af frekvensomformeren.

MG33BF01 Danfoss A/S © Rev. 2014-04-04 Alle rettigheder forbeholdes. 11

Sikkerhed

Design Guide

2 Sikkerhed

2.1 Sikkerhedssymboler

Følgende symboler anvendes i dette dokument:

ADVARSEL

Angiver en potentielt farlig situation, som kan medføre dødsfald eller alvorlig personskade.

FORSIGTIG

Angiver en potentielt farlig situation, som kan medføre mindre eller moderat personskade. Kan også bruges til at advare mod usikre fremgangsmåder.

BEMÆRK!

Angiver vigtige oplysninger, herunder situationer, som kan resultere i skade på udstyr eller ejendom.

ADVARSEL

UTILSIGTET START

Når frekvensomformeren er tilsluttet netspændingen, er der altid en risiko for, at motoren kan starte, hvilket kan resultere i død, alvorlig personskade eller beskadigelse af udstyr eller ejendom. Motoren kan starte ved hjælp af en ekstern kontakt, en seriel buskommando, et indgangsreferencesignal fra LCP'et eller efter en slettet fejltilstand.

1. Frekvensomformeren skal frakobles netforsyningen, når det af sikkerhedsmæssige årsager er nødvendigt at undgå utilsigtet motorstart.

2. Tryk på [Off] på LCP'et, før parametrene programmeres.

3. Frekvensomformeren, motoren og det drevne udstyr skal være driftsklar, når frekvensomformeren er tilsluttet netspændingen.

2.2 Uddannet personale

Korrekt og pålidelig transport, lagring, montering, drift og vedligeholdelse er påkrævet for problemfri og sikker drift af frekvensomformeren. Det er kun tilladt for kvalificeret personale at montere eller betjene dette udstyr.

Kvalificeret personale defineres som uddannet personale, som er autoriseret til at montere, idriftsætte og vedligeholde udstyr, systemer og kredsløb i overensstemmelse med relevante love og bestemmelser. Derudover skal personalet være bekendte med de instruktioner og sikkerhedsforanstaltninger, der er beskrevet i dette dokument.

2.3

Sikkerhedsforanstaltninger

ADVARSEL

HØJSPÆNDING

Frekvensomformere indeholder højspænding, når de er tilsluttet netspændingen. Hvis montering, start og vedligeholdelse udføres af personale, der ikke er uddannet til det, kan det resultere i død eller alvorlig personskade.

Montering, opstart og vedligeholdelse må kun

•

udføres af uddannet personale.

ADVARSEL

AFLADNINGSTID

Frekvensomformeren indeholder DC-link-kondensatorer, der kan forblive opladede, selv når frekvensomformeren ikke er forsynet med strøm. Det kan resultere i død eller alvorlig personskade, hvis der ikke ventes det angivne tidsrum, efter at strømmen er slået fra, før der udføres service- eller reparationsarbejde.

1. Stop motor.

2. Frakobl netspændingen, permanente magnetmotorer samt eksterne DC-linkstrømforsyninger, herunder reservebatterier, UPS og DC-link-tilslutninger til andre frekvensomformere.

3. Vent, indtil kondensatorerne er helt afladede, før der foretages service- eller reparationsarbejde. Ventetiden er angivet i Tabel 2.1.

Spænding [V] Min. ventetid (minutter)

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 Der kan være højspænding til stede, selv når LED-advarselslamperne er slukkede.

Tabel 2.1 Afladningstid

12 Danfoss A/S © Rev. 2014-04-04 Alle rettigheder forbeholdes. MG33BF01

Sikkerhed Design Guide

ADVARSEL

FARLIG LÆKSTRØM

Lækstrømmene overstiger 3,5 mA. Hvis frekvensomformeren ikke jordes korrekt, kan det resultere i død eller alvorlig personskade.

Sørg for, at udstyret jordes korrekt af en

•

autoriseret elektriker.

ADVARSEL

FARER VED UDSTYRET

Kontakt med roterende aksler og elektrisk udstyr kan resultere i død eller alvorlig personskade.

Montering, start og vedligeholdelse må kun

•

udføres af uddannet og kvalificeret personale. Elektrisk arbejde skal overholde nationale og

•

lokale sikkerhedsforskrifter. Følg procedurerne i denne manual.

•

2 2

FORSIGTIG

VINDMØLLEEFFEKT

Utilsigtet rotation i permanente magnetmotorer medfører risiko for personskade og skade på udstyret.

Kontrollér, at permanente magnetmotorer er

•

blokerede for at forhindre utilsigtet rotation.

FORSIGTIG

POTENTIEL FARE I TILFÆLDE AF INTERN FEJL Der er risiko for personskade, når frekvensomformeren ikke er lukket korrekt.

Kontrollér, at alle dæksler er på plads og

•

fastgjort sikkert, inden apparatet forsynes med strøm.

MG33BF01 Danfoss A/S © Rev. 2014-04-04 Alle rettigheder forbeholdes. 13

Grundlæggende driftsprincip...

Design Guide

3 Grundlæggende driftsprincipper

3.1 Generelt

Dette kapitel indeholder en oversigt over frekvensomformerens primære samlinger og kredsløb. Det beskriver de interne elektriske funktioner og signalbehandlingsfunktioner. En beskrivelse af den interne styringsstruktur er også inkluderet.

Automatiserede og valgfri frekvensomformerfunktioner, der er tilgængelige for konstruktion af robuste driftssystemer med avanceret ydeevnerapportering hvad angår styring og status, er også beskrevet.

3.2 Beskrivelse af drift

Frekvensomformeren leverer en reguleret mængde vekselstrøm fra netforsyningen til en standard trefaset induktionsmotor for at styre motorhastigheden. Frekvensomformeren leverer variabel frekvens og spænding til motoren.

Frekvensomformeren er opdelt i fire primære moduler.

Ensretter

•

Mellemkreds

•

Vekselretter

•

Styring og regulering

•

I kapitel 3.3 Driftssekvens er disse moduler beskrevet i detaljer, og det beskrives, hvordan effekt og styresignaler bevæger sig i frekvensomformeren.

3.3 Driftssekvens

3.3.1 Ensretterdelen

Når strøm påføres frekvensomformeren første gang, kommer den ind via indgangsklemmerne (L1, L2 og L3) og videre til afbryderen og/eller RFI-filteroptionen, afhængigt af apparatets konfiguration.

3.3.2 Mellemdelen

Fra ensretter-delen passerer spændingen videre til mellemdelen. Denne udbedrede spænding udjævnes af et sinusbølgefilterkredsløb, der består af DC-businduktoren og DC-buskondensatorgruppen.

DC-businduktoren sørger for seriel impedans til ændret strøm. Dette hjælper filtreringsprocessen, samtidig med at harmonisk forvrængning til indgangen AC-bølgeform reduceres, som normalt er indeholdt i ensretterkredsløb.

Vekselretterdel

3.3.3

I vekselretterdelen, når en kørselskommando og hastighedsreference er til stede, begynder IGBT'ernes kobling at skabe udgangsbølgeformen. Denne bølgeform, som er genereret af Danfoss VVC styrekortet, giver optimal ydeevne og minimale tab i motoren.

Bremseoption

3.3.4

plus

PWM-princippet på

Til de frekvensomformere, der er udstyret med en dynamisk bremseoption, medfølger der en bremse-IGBT sammen med klemmerne 81(R-) og 82(R+) til at tilslutte en ekstern bremsemodstand.

Bremse-IGBT'ens funktion er at begrænse spændingen i mellemkredsen, når den maksimale spændingsgrænse er overskredet. Dette opnås ved kobling af den eksternt monterede modstand henover DC-bussen for at fjerne overskydende DC-spænding, der findes i buskondensatorerne. Overskydende DC-busspænding er generelt resultat af en belastning (overhauling load), der forårsager, at regenerativ energi returneres til DC-bussen. Dette sker for eksempel, når belastningen driver motoren, hvilket får spændingen til at vende tilbage til DC-bussen.

Illustration 3.1 Intern styrelogik

14 Danfoss A/S © Rev. 2014-04-04 Alle rettigheder forbeholdes. MG33BF01

Grundlæggende driftsprincip... Design Guide

Ved at placere bremsemodstanden udvendigt opnås fordelene ved at vælge modstanden baseret på applikationens behov, sprede energien uden for betjeningspanelet og beskytte omformeren imod overophedning, hvis bremsemodstanden er overbelastet.

Bremse-IGBT'ens indløbssignal opstår på styrekortet og leveres til bremse-IGBT via effektkortet og gate drivekortet. Derudover overvåger effekt og styrekort bremseIGBT og bremsemodstandens tilslutning med hensyn til kortslutninger og overbelastninger.

3.3.5 Belastningsfordeling

Apparater med indbygget belastningsfordelingsoption indeholder klemmer (+) 89 DC og (–) 88 DC. I frekvensomformeren er disse klemmer tilsluttet DC-bussen foran DClinkreaktoren og buskondensatorerne.

Brugen af belastningsfordelingsklemmerne kan understøtte to forskellige konfigurationer.

Den ene metode indebærer, at klemmerne bruges til at binde DC-buskredsløbene fra flere frekvensomformere sammen. Dette muliggør, at et apparat, der er i regenerativ tilstand, deler den overskydende busspænding med et andet apparat, der driver en motor. Denne form for belastningsfordeling kan reducere behovet for eksterne dynamiske bremsemodstande samtidig med, at der spares energi. Antallet af apparater, der kan tilsluttes på denne måde, er i teorien uendelig; dog skal hvert enkelt apparat være i samme spændingsklassificering. Afhængigt af størrelse og antallet af apparater kan det endvidere være nødvendigt at installere DC-reaktorer og DC-sikringer i DClink-tilslutningerne, samt AC-reaktorer på netforsyningen. Hvis sådan en konfiguration forsøges, kræver det specifikke overvejelser, og det bør ikke forsøges uden først at rådføre sig med Danfoss Application Engineering.

3.4

Styringsgrænseflade

3.4.1 Styreprincip

Frekvensomformeren modtager styringsindgange fra flere kilder.

LCP-betjeningspanel (hand mode)

•

Programmerbare analoge, digitale og analoge/

•

digitale styreklemmer (auto mode) RS-485, USB eller serielle kommunikationsporte

•

(auto mode)

Når styreklemmerne er tilsluttet og programmeret korrekt, giver disse feedback, reference og andre indgangssignaler til frekvensomformeren; status på udgange og fejltilstande fra frekvensomformeren, relæer til at drive ekstraudstyr, og den serielle kommunikationsgrænseflade. En 24 V fælles forsyning er også til rådighed. Styreklemmer kan programmeres til forskellige funktioner ved at vælge parameteroptioner via LCP-betjeningspanelet foran på apparatet eller via eksterne kilder. De fleste styreledninger skal leveres af kunden, medmindre de bestilles fra fabrikken.

3 3

Den anden metode indebærer, at frekvensomformeren påføres strøm udelukkende fra en DC-kilde. Denne metode er noget mere kompliceret. For det første kræver det en DC-kilde. Dernæst kræver det en metode til soft chargeopstart af DC-bussen. Endeligt kræver det en spændingskilde til at starte ventilatorerne i apparatet op. Igen bør sådan en konfiguration ikke forsøges uden først at rådføre sig med Danfoss Application Engineering.

MG33BF01 Danfoss A/S © Rev. 2014-04-04 Alle rettigheder forbeholdes. 15

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

Grundlæggende driftsprincip...

Design Guide

3.5 Ledningsdiagram

Illustration 3.2 Grundlæggende ledningsdiagram

A = analog, D = digital *Klemme 37 (medfølger ikke altid) bruges til Safe Torque Off. Safe Torque Off-installationsinstruktioner findes i Safe Torque

Off Betjeningsvejledning for Danfoss VLT® frekvensomformere. Klemme 37 er ikke inkluderet i FC 301 (undtagen kapslingstype A1). Relæ 2 og klemme 29 har ingen funktion i FC 301. **Tilslut ikke kabelskærmen.

130BD529.11

L1 L2 L3

Grundlæggende driftsprincip...

Design Guide

3 3

1 PLC 7 Motor, 3--faset og PE (skærmet) 2 Frekvensomformer 8 Netforsyning, 3--faset og forstærket PE (ikke skærmet) 3 Udgangs kontaktor 9 Styreledninger (skærmede) 4 Kabelbøjle 10 5 Kabelisolering (afisoleret) 6 Kabelbøsning

Potentialeudligning min. 16 mm Afstand mellem styrekabel, motorkabel og forsyningskabel: Min. 200 mm

Illustration 3.3 EMC-korrekt elektrisk tilslutning

For yderligere oplysninger om EMC, se kapitel 4.1.15 EMC-overensstemmelse .

Grundlæggende driftsprincip... Design Guide

BEMÆRK!

EMC-FORSTYRRELSE

Brug skærmede kabler til motorkabler og styreledninger samt separate kabler til indgangsstrøm, motorkabler og styreledninger. Hvis strømkabler, motorkabler og

styreledninger ikke adskilles, kan det resultere i utilsigtet funktion eller reduceret ydeevne. Der skal være mindst 200 mm afstand mellem strømkabler, motorkabler og styreledninger.

3.6 Styreenheder

3.6.1 Styreprincip

En frekvensomformer ensretter AC-spændingen fra netforsyningen til DC-spænding, hvorefter DC-spændingen omformes til AC-strøm med variabel amplitude og frekvens.

Motoren forsynes med variabel spænding/strøm og frekvens, hvilket muliggør variabel hastighedskontrol af trefasede asynkrone standardmotorer og permanente magnetmotorer.

Frekvensomformeren kan styre enten hastigheden eller momentet på motorakslen. Indstillingen i 1-00 Konfigurati- onstilstand bestemmer typen af styring.

Hastighedsstyring

Der findes to typer hastighedsstyring:

Hastighedsstyring, åben sløjfe, som ikke kræver

•

feedback fra motoren (sensorless). PID-hastighedsstyring med lukket sløjfe kræver

•

hastighedsfeedback til en indgang. Korrekt optimeret hastighedsstyring med lukket sløjfe er mere nøjagtig end hastighedsstyring med åben sløjfe.

Momentstyring

Momentstyringsfunktionen bruges i applikationer, hvor momentet på motorens udgangsaksel styrer applikationen som spændingsstyring. Momentstyring kan vælges i

1-00 Konfigurationstilstand, enten i VVC sløjfe eller Flux-styring, lukket sløjfe med [2] motorhastighedsfeedback. Momentet indstilles ved at indstille en

analog, digital eller busstyret reference. Den maksimale hastighedsgrænsefaktor indstilles i 4-21 Hastighedsgrænse- faktorkilde. Når der køres momentstyring, anbefales det at gennemføre en fuld AMA-procedure, da de korrekte motordata er af høj betydning for optimal ydeevne.

Lukket sløjfe i Flux mode med encoderfeedback

•

sikrer overlegen ydeevne i alle fire kvadranter og ved alle motorhastigheder.

Åben sløjfe i VVC

•

anvendes i mekaniske robuste applikationer, men nøjagtigheden er begrænset. Momentfunktionen med åben sløjfe fungerer grundlæggende kun i én hastighedsretning. Momentet beregnes på basis af strømmålingen indvendigt i frekvensomformeren.

Hastigheds-/momentreference

Referencen til disse styreenheder kan enten være en enkelt reference eller summen af forskellige referencer, herunder relativt skalerede referencer. Håndteringen af referencer uddybes nærmere i kapitel 3.7 Referencehåndtering.

plus

-tilstand. Funktionen

plus

[4] Moment åben

Vælger, hvilken indgang, der skal anvendes som PIDhastighedsfeedback i 7-00 Hastighed, PID-feedbackkilde.

Grundlæggende driftsprincip... Design Guide

3.6.2 FC 301 vs. FC 302 Styreprincip

FC 301 er en universal frekvensomformer til variable hastighedsapplikationer. Styreprincippet er baseret på Voltage Vector Control (VVC FC 301 kan håndtere både asynkrone motorer og PM-motorer. Strømfølingsprincippet i FC 301 er baseret på strømmålinger i DC-linket eller motorfasen. Jordfejlbeskyttelsen på motorsiden løses af et afmætningskredsløb i IGBT'erne, der er sluttet til styrekortet. Kortslutningsadfærden for FC 301 afhænger af strømtransduceren i det positive DC-link og afmætningsbeskyttelsen med feedback fra de tre lavere IGBT'ere og bremsen.

Illustration 3.4 Styreprincip FC 301

FC 302 er en højtydende frekvensomformer til krævende applikationer. Frekvensomformeren kan håndtere forskellige typer motorstyringsprincipper, f.eks. U/f-speciel motortilstand, VVC FC 302 kan håndtere både synkrone motorer med permanent magnet (servomotorer) og normale kortslutningsmotorer. Kortslutningsadfærden for FC 302 afhænger af de tre strømtransducere i motorfaserne og afmætningsbeskyttelsen med feedback fra bremsen.

plus

eller Flux Vektor-motorstyring.

3 3

Illustration 3.5 Styreprincip FC 302

Grundlæggende driftsprincip... Design Guide

3.6.3

Styringsstruktur for VVC

plus

Illustration 3.6 Styringsstruktur for VVC

Illustration 3.6, er 1-01 Motorstyringsprincip indstillet til [1] VVC åben sløjfe. Den resulterende reference fra referencehåndteringssystemet modtages og føres gennem rampegrænsen og

hastighedsgrænsen, før den sendes til motorstyringen. Motorstyringens udgang begrænses derefter af den maksimale frekvensgrænse.

i konfigurationer med åben sløjfe og lukket sløjfe

plus

, og 1-00 Konfigurationstilstand er indstillet til [0] Hastighed,

Hvis 1-00 Konfigurationstilstand indstilles til [1] Hastighed, lukket sløjfe, sendes den resulterende reference fra rampegrænse og hastighedsgrænse til en PID-hastighedsstyring. PID-hastighedsstyringsparametrene indstilles i parametergruppe 7-0* Hastighed, PID-styr. Den resulterende reference fra PID-hastighedsstyring sendes til motorstyringen og begrænses af frekvensgrænsen.

Vælg [3] Proces i 1-00 Konfigurationstilstand for at bruge PID-processtyring for lukket sløjfestyring af f.eks. hastighed eller tryk i den styrede applikation. PID-procesparametrene findes i parametergruppen 7-2* Processtyring. Fb og 7-3* Proces, PID-reg.

Grundlæggende driftsprincip... Design Guide

3.6.4 Styringsstruktur i Flux Sensorless (kun FC 302)

3 3

Illustration 3.7 Styringsstruktur i konfigurationer med Flux Sensorless, åben sløjfe og lukket sløjfe.

Se Aktive/inaktive parametre i forskellige apparatstyringstilstande i Programming Guide for en oversigt over, hvilken styringskonfiguration er tilgængelig, afhængigt af valg af AC-motor eller PM, ikke-udpræget motor. I den viste konfiguration er 1-01 Motorstyringsprincip indstillet til [2] Flux Sensorless, og 1-00 Konfigurationstilstand er indstillet til [0] Hastighed, åben sløjfe. Den resulterende reference fra referencehåndteringssystemet føres gennem rampe- og hastighedsgrænserne, som det er bestemt i de angivne parameterindstillinger.

Der genereres en anslået hastighedsfeedback til PID-hastighed for at styre udgangsfrekvensen. PID-hastighed skal indstilles med P-, I- og D-parametrene (parametergruppe 7-0* Hastighed, PID-styr.).

Grundlæggende driftsprincip... Design Guide

3.6.5 Styringsstruktur for Flux med motorfeedback (kun FC 302)

Illustration 3.8 Styringsstruktur i Flux med motorfeedbackkonfiguration (kun tilgængelig for FC 302)

1-01 Motorstyringsprincip indstillet til [3] Flux m. motorfeedb, og 1-00 Konfigurationstilstand er indstillet til [1] Hastighed, lukket sløjfe.

Motorstyringen i denne konfiguration afhænger af et feedbacksignal fra en encoder eller resolver, der er monteret direkte på motoren (indstillet i 1-02 Flux-motorfeedbackkilde).

Vælg [1] Hastighed, lukket sløjfe i 1-00 Konfigurationstilstand for at bruge den resulterende reference som indgang for PIDhastighedsstyringen. PID-hastighedsstyringsparametrene findes i parametergruppe 7-0* Hastighed, PID-styr.

Vælg [2] Moment i 1-00 Konfigurationstilstand for at bruge den resulterende reference direkte som en momentreference. Momentstyring kan kun vælges i konfigurationen Flux med motorfeedback (1-01 Motorstyringsprincip). Når denne tilstand er valgt, bruger referencen Nm-enheden. Det kræver ikke momentfeedback, da det faktiske moment beregnes på basis af strømmålingen i frekvensomformeren.

Vælg [3] Proces i 1-00 Konfigurationstilstand for at bruge PID-processtyring til lukket sløjfestyring af eksempelvis hastighed eller en procesvariabel i den styrede applikation.

Grundlæggende driftsprincip... Design Guide

3.6.6 PID

3.6.6.1 PID-hastighedsstyring

PID-hastighedsstyring opretholder en konstant motorhastighed uanset den ændrede belastning på motoren.

1-00 Konfigurationstilstand 1-01 Motorstyringsprincip

U/f

[0] Hast., åben sløjfe AKTIV AKTIV AKTIV N.A. [1] Hastighed, lukket sløjfe N.A. Ikke aktiv N.A. AKTIV [2] Moment N.A. N.A. N.A. Ikke aktiv [3] Proces Ikke aktiv Ikke aktiv Ikke aktiv N.A. [4] Moment, åben sløjfe N.A. Ikke aktiv N.A. N.A. [5] Wobble Ikke aktiv Ikke aktiv Ikke aktiv Ikke aktiv [6] Overfladespole Ikke aktiv Ikke aktiv Ikke aktiv N.A. [7] Udvidet PID-hastighed OL Ikke aktiv Ikke aktiv Ikke aktiv N.A. [8] Udvidet PID-hastighed CL N.A. Ikke aktiv N.A. Ikke aktiv

Tabel 3.1 Styrekonfigurationer med aktiv hastighedsstyring

"N.A." betyder, at den pågældende tilstand slet ikke er tilgængelig. "Ikke aktiv" betyder, at den pågældende tilstand er tilgængelig, men at hastighedsstyringen ikke er aktiv i den tilstand.

VVC

plus

Flux Sensorless Flux m/ enc. feedb

BEMÆRK!

PID-hastighedsstyring fungerer med standardparameterindstillingen, men det anbefales kraftigt at optimere parametrene for at forbedre motorstyringsydeevnen. Især de to Flux-motorstyringsprincipper er afhængige af korrekt optimering for at yde det fulde potentiale.

Tabel 3.2 opsummerer de karakteristika, der kan indstilles til hastighedsstyring. Se VLT® AutomationDrive FC 301/FC 302 Programming Guide for flere oplysninger om programmering.

3 3

Parameter Beskrivelse af funktion

7-00 Hastighed, PIDfeedbackkilde 7-02 Hastighed, PID-proportionalforst. 7-03 Hastighed, PID-integrationstid 7-04 Hastighed, PID-differentieringstid

7-05 Hastighed, PID diff. forstærk.-grænse

Vælg den indgang, PID-hastigheden skal få sin feedback fra.

Jo højere værdi, jo hurtigere styring. En for høj værdi kan imidlertid føre til oscilleringer.

Fjerner hastighedsfejl i stationær tilstand. En mindre værdi betyder en hurtig reaktion. En for lav værdi kan imidlertid føre til oscilleringer. Giver en forstærkning, der er proportionel med ændringsfrekvensen for feedback. En indstilling på nul deaktiverer differentiatoren. Hvis der sker hurtige ændringer i referencen eller feedback i en given applikation – hvilket betyder, at fejlen skifter hurtigt – kan differentiatoren hurtigt blive for dominerende. Dette sker, fordi den reagerer på ændringer i fejlen. Jo hurtigere fejlen ændres, jo stærkere er differentiatorforstærkningen. Differentiatorforstærkningen kan derfor begrænses for at tillade indstilling af en rimelig differentieringstid for langsomme ændringer og en passende hurtig forstærkning for hurtige ændringer.

Grundlæggende driftsprincip... Design Guide

Parameter Beskrivelse af funktion

Et lavpasfilter dæmper oscilleringer på feedbacksignalet og forbedrer driften i stationær tilstand. For lang filtertid vil imidlertid forringe den dynamiske ydeevne for PID-hastighedsstyringen. Praktiske indstillinger for parameter 7-06, hentet fra antallet af pulseringer pr.

7-06 Hastighed, PID-lavpasfiltertid

7-07 Hast. PID Feedb.gearudv.forh. Frekvensomformeren ganger hastighedsfeedbacken med dette forhold. 7-08 Hastighed, PID-fremføringsfaktor Referencesignalet bypasser hastighedsstyringsenheden med den angivne mængde.

7-09 Speed PID Error Correction w/ Ramp Hastighedsfejlen mellem rampen og den faktiske hastighed sammenlignes med indstil-

Tabel 3.2 Relevante parametre til hastighedsstyring

omdrejning fra encoderen (PPR):

Encoder PPR 7-06 Hastighed, PID-lavpasfiltertid

512 10 ms 1024 5 ms 2048 2 ms 4096 1 ms

Denne funktion øger den dynamiske ydeevne for hastighedsstyringssløjfen.

lingen i denne parameter. Hvis hastighedsfejlen overstiger denne parameterindtastning, rettes hastighedsfejlen via en kontrolleret rampning.

Programmeres i den viste rækkefølge (se forklaring på indstillinger i Programming Guide)

I Tabel 3.3 antages det, at alle andre parametre og kontakter forbliver ved fabriksindstillingen.

Funktion Parameter Indstilling

1) Sørg for, at motoren kører korrekt. Gør følgende: Indstil motorparametrene ved hjælp af dataene på typeskiltet Udfør Automatisk motortilpasning 1-29 Automatisk

2) Kontrollér, om motoren kører, og om encoderen er korrekt fastgjort. Gør følgende: Tryk på [Hand On] på LCP'et. Kontrollér, at motoren kører, og bemærk, hvilken retning den kører i (i det følgende benævnt som "positiv retning"). Gå til 16-20 Motorvinkel. Drej langsomt motoren i den positive retning. Den skal drejes så langsomt (kun et par O/MIN), at det er muligt at bestemme, om værdien i 16-20 Motorvinkel øges eller reduceres. Hvis 16-20 Motorvinkel aftager, skal encoderretningen ændres i 5-71 Klemme 32/33, koderretning.

3) Sørg for, at frekvensomformergrænserne er indstillet til sikre værdier Indstil acceptable grænser for referencerne. 3-02 Minimumre-

Kontrollér, at rampeindstillingerne er inden for frekvensomformerens ydeevne og de tilladte driftsspecifikationer for den pågældende applikation.

1-2* Som angivet på motorens typeskilt

[1] Aktivér komplet AMA motortilpasning (AMA)

Indstil en positiv reference.

16-20 Motorvinkel N.A. (skrivebeskyttet parameter) Bemærk: En værdi, der

øges, overløber ved 65.535 og starter igen ved 0.

5-71 Klemme 32/33, koderretning

ference 3-03 Maksimumreference 3-41 Rampe 1, rampe-op-tid 3-42 Rampe 1, rampe-ned-tid

[1] Mod uret (hvis 16-20 Motorvinkel reduceres)

0 O/MIN (standard)

1.500 O/MIN (standard)

fabriksindstilling

Grundlæggende driftsprincip... Design Guide

Funktion Parameter Indstilling

Indstil acceptable grænser for motorhastigheden og frekvensen.

4) Konfigurér hastighedsstyringen, og vælg motorstyringsprincippet Aktivering af hastighedsstyringen

Valg af motorstyringsprincip 1-01 Motorstyrings-

5) Konfigurér og skalér referencen for hastighedsstyringen Indstil analog indgang 53 som referencekilde 3-15 Referenceres-

Skalér Analog indgang 53 0 O/MIN (0 V) til 1.500 O/MIN (10 V)

6) Konfigurér 24 V HTL-encodersignalet som feedback for motorstyringen og hastighedsstyringen Indstil digital indgang 32 og 33 som HTL-encoderindgang

Vælg klemme 32/33 som motorfeedback 1-02 Flux-

Vælg klemme 32/33 som PID-hastighedsfeedback 7-00 Hastighed, PID-

7) Indstil PID-hastighedsstyringsparametrene Brug optimeringsretningslinjerne, hvor det er relevant, eller gennemfør optimeringen manuelt

8) Gem for at afslutte Gem parameterindstillingen i LCP'et for at gemme den sikkert

4-11 Motorhastighed, lav grænse [O/MIN]

0 O/MIN (standard)

1.500 O/MIN (standard)

60 Hz (standard 132 Hz) 4-13 Motorhastighed, høj grænse [O/MIN] 4-19 Maks. udgangsfrekvens

1-00 Konfigurations-

[1] Hastighed, lukket sløjfe

tilstand

[3] Flux m motorfeedb princip

Ikke nødvendig (standard) source 1 6-1* Ikke nødvendig (standard)

5-14 Klemme 32,

[0] Ingen betjening (standard) digital indgang 5-15 Klemme 33, digital indgang

Ikke nødvendig (standard) motorfeedbackkilde

Ikke nødvendig (standard) feedbackkilde

7-0* Se retningslinjerne

0-50 LCP-kopi [1] Alle til LCP

3 3

Tabel 3.3 Programmeringsrækkefølge

3.6.6.2

Optimering af PID-hastighedsstyring

Følgende optimeringsretningslinjer er relevante, når et af Flux-motorstyringsprincipperne benyttes i applikationer, hvor belastningen hovedsageligt er inertial (med en lav mængde friktion).

Værdien af 30-83 Hastighed, PID-proportionalforstærkning afhænger af den kombinerede inerti for motoren og belastningen, og den valgte båndbredde kan beregnes ved hjælp af følgende formular:

par

. 1 − 20 x 9550

. 1 − 25

Båndbredde rad

/ sek

Par

. 7 − 02 =

Samlet inerti kgm

Par

BEMÆRK!

1-20 Motoreffekt [kW] er motoreffekten i [kW] (dvs. at der skal indtastes '4' kW i stedet for '4.000' W i formlen).

En praktisk værdi for båndbredden er 20 rad/s. Kontrollér resultatet af 7-02 Hastighed, PID-proportionalforst.-beregningen i henhold til følgende formular (ikke nødvendig, hvis der bruges feedback i høj opløsning, f.eks. SinCos-feedback):

Par

. 7 − 02

MAKS

0. 01 x 4 x

Encoder Opløsning x Par

2 x π

. 7 − 06

Maks. moment ripple

Grundlæggende driftsprincip... Design Guide

Den anbefalede startværdi for 7-06 Hastighed, PID-lavpasfiltertid er 5 ms (en lavere encoderopløsning kræver en højere filterværdi). En maks. momentrippel på 3 % er som regel acceptabel. For trinvise encodere findes encoderopløsningen i enten 5-70 Klemme 32/33 Pulser pr. omdrejning (24 HTL på standardfrekvensomformer) eller 17-11 Opløsning (PPR) (5 V TTL på Encoder Option MCB102).

Den praktiske maksimumgrænse for 7-02 Hastighed, PID-proportionalforst. bestemmes som regel af encoderopløsningen og

feedbackfiltertiden, men andre faktorer i applikationen kan eventuelt begrænse 7-02 Hastighed, PID-proportionalforst. til en lavere værdi.

For at minimere oversvinget kan 7-03 Hastighed, PID-integrationstid indstilles til ca. 2,5 sek. (varierer afhængigt af applikationen).

Indstil til 7-04 Hastighed, PID-differentieringstid 0, indtil alt andet er indstillet. Hvis det er nødvendigt, kan optimeringen afsluttes ved at eksperimentere med trinvise justeringer af indstillingen.

3.6.6.3

Anvend PID-processtyringen til at styre de applikationsparametre, der kan måles af en føler (dvs. tryk, temperatur, flow), og påvirkes af en tilsluttet motor gennem en pumpe, ventilator eller på anden vis.

Tabel 3.4 viser de styrekonfigurationer, hvor det er muligt at bruge processtyring. Når der anvendes et Flux Vektor-motorstyringsprincip, skal PID-hastighedsstyringparametrene indstilles. kapitel 3.6 Styreenheder viser, hvor hastighedsstyringen er aktiv.

1-00 Konfigurationstilstand 1-01 Motorstyringsprincip

[3] Proces Ikke aktiv Proces Proces og hastighed Proces og hastighed

Tabel 3.4 Styrekonfigurationer med processtyring

PID-processtyring

U/f

VVC

plus

Flux Sensorless Flux m/ enc. feedb

BEMÆRK!

PID-processtyringen fungerer med standardparameterindstillingen, men det anbefales kraftigt at optimere parametrene for at forbedre applikationens styreydeevne. Især de to Flux-motorstyringsprincipper er afhængige af korrekt optimering af PID-hastighedsstyring (inden indstilling af PID-processtyring) for at yde det fulde potentiale.

Illustration 3.9 PID-processtyringsdiagram

Grundlæggende driftsprincip... Design Guide

Tabel 3.5 opsummerer de karakteristika, der kan indstilles for processtyringen.

Parameter Beskrivelse af funktion

7-20 Proc. lukket sløjfe, tilb. 1-signal Vælg, hvilken kilde (dvs. analog eller pulsindgang) Process PID skal få sin feedback fra 7-22 Proc. lukket sløjfe, tilb. 2-signal Alternativt: Bestem. om (og hvorfra) proces PID skal have et ekstra feedbacksignal. Hvis

der vælges en ekstra feedbackkilde, kombineres de to feedbacksignaler, før de anvendes i PID-processtyringen.

7-30 Proces PID normal/inverteret styring

7-31 Proces, PID-anti windup Anti-windup-funktionerne sikrer, at integratoren indstilles til en forstærkning, der svarer til

7-32 Proces PID starthastighed I nogle applikationer kan det tage meget lang tid at nå den krævede hastighed/det

7-33 Proces PID-proportionalforstærkning Jo højere værdi, jo hurtigere styring. En for høj værdi kan imidlertid medføre oscilleringer. 7-34 Proces, PID-integrationstid Fjerner hastighedsfejl i stationær tilstand. En mindre værdi betyder en hurtig reaktion. En

7-35 Proces, PID-differentieringstid Giver en forstærkning, der er proportionel med ændringsfrekvensen for feedback. En

7-36 Proces PID diff. Forstærkningsgrænse Hvis der sker hurtige ændringer i referencen eller feedback i en given applikation – hvilket

7-38 Proces PID-feed forward-faktor I en applikation med god (og omtrent lineær) korrelation mellem procesreferencen og den

5-54 Pulsfiltertidskonstant #29 (Pulsklem. 29), 5-59 Pulsfiltertidskonstant #33 (Pulsklem. 33), 6-16 Klemme 53, filtertidskonstant (Analog klem. 53), 6-26 Klemme 54, filtertidskonstant (Analog klem. 54) 6-36 Kl. X30/11, filtertidskonstant 6-46 Kl. X30/12, filtertidskonstant 35-46 Klemme X48/2, Filtertidskonstant

Ved [0] Normal drift vil processtyringen reagere ved at øge motorhastigheden, hvis feedbacken bliver lavere end referencen. Ved [1] Inverteret drift vil processtyringen i samme situation reagere ved at sænke motorhastigheden i stedet.

den faktiske frekvens, når enten en frekvensgrænse eller en momentgrænse nås. Dette forhindrer integrering med en fejl, der er umulig at kompensere for med en hastighedsændring. Denne funktion kan deaktiveres ved at vælge [0] Ikke aktiv.

krævede sætpunkt. I sådanne applikationer kan det være en fordel at indstille en fast motorhastighed på frekvensomformeren, før processtyringen aktiveres. Dette gøres ved at indstille en proces PID-startværdi (hastighed) i 7-32 Proces PID starthastighed.

for lille værdi kan imidlertid medføre oscilleringer.

indstilling på nul deaktiverer differentiatoren.

betyder, at fejlen skifter hurtigt – kan differentiatoren hurtigt blive for dominerende. Dette sker, fordi den reagerer på ændringer i fejlen. Jo hurtigere fejlen ændres, jo stærkere er differentiatorforstærkningen. Differentiatorforstærkningen kan derfor begrænses for at muliggøre indstilling af en differentieringstid for langsomme ændringer.

motorhastighed, der er nødvendig for at opnå denne reference, kan feed forward-faktoren anvendes for at opnå bedre dynamisk ydeevne for PID-processtyringen. Hvis der er oscilleringer på strøm-/spændingsfeedbacksignalet, kan de dæmpes ved brug af et lavpasfilter. Denne tidskonstant repræsenterer hastighedsgrænsen for rippler, der opstår på feedbacksignalet. Eksempel: Hvis lavpasfiltret er indstillet til 0,1 sek., vil hastighedsgrænsen være 10 RAD/sek. (det modsatte af 0,1 sek.), hvilket svarer til (10/(2 x π))=1,6 Hz. Dette betyder, at alle strømme/spændinger, der varierer med mere end 1,6 oscilleringer pr. sekund, dæmpes af filteret. Styringen udføres kun på et feedbacksignal, der varierer med en frekvens (hastighed) på mindre end 1,6 Hz. Lavpasfiltret forbedrer ydeevnen i stationær tilstand, men hvis der vælges en for lang filtertid, forringes den dynamiske ydeevne for PID-processtyringen.

3 3

Tabel 3.5 Relevante parametre for processtyring

130BP046.10

Hand

O

Auto

Reset

Grundlæggende driftsprincip... Design Guide

3.6.6.4 Avanceret PID-styring

Se VLT® AutomationDrive FC 301/FC 302 Programming Guide for avanceret PID-styringsparametre

3.6.7

Intern strømstyring i VVC

Når motorstrømmen/moment overstiger de momentgrænser, der er indstillet i 4-16 Momentgrænse for

motordrift,4-17 Momentgrænse for generatordrift og 4-18 Strømgrænse, aktiveres den integrerede strømgrænses-

tyring. Når frekvensomformeren har nået strømgrænsen under motordrift eller regenerativ drift, vil den forsøge at komme under de forhåndsindstillede momentgrænser så hurtigt som muligt uden at miste kontrollen over motoren.

Lokal styring (Hand On) og

3.6.8

plus

-tilstand

Aktiv reference og konfigurationstilstand

Den aktive reference kan enten være den lokale reference eller fjernreferencen.

I 3-13 Referencested kan den lokale reference vælges permanent ved at vælge [2] Lokal. Vælg [1] Fjernbetjent for at vælge fjernreferencen permanent. Ved at vælge [0] Kædet til hand/auto (standard) vil referencestedet afhænge af, hvilken tilstand er aktiv. (Hand mode eller Auto mode).

fjernstyring (Auto On)

Frekvensomformeren kan betjenes manuelt via LCPbetjeningspanelet eller via fjernstyring via analoge og digitale indgange og en seriel bus. Hvis det er tilladt i

0-40 [Hand on]-tast på LCP, 0-41 [Off]-tast på LCP, 0-42 [Auto on] tast på LCP og 0-43 [Reset]-tast på LCP, er det muligt at

starte og standse frekvensomformeren via LCP'et ved hjælp af tasterne [Hand On] og [Off]. Alarmer kan nulstilles med [Reset]-tasten. Når der er trykket på [Hand On]-tasten, går frekvensomformeren i Hand mode og følger (som standard) den lokale reference, der kan indstilles ved hjælp af navigationstasterne på LCP'et.

Illustration 3.11 Aktiv reference

Når der er trykket på [Auto On], går frekvensomformeren i Auto mode og følger (som standard) fjernreferencen. I denne tilstand er det muligt at styre frekvensomformeren via de digitale indgange og forskellige serielle grænseflader (RS-485, USB eller Fieldbus (option)). Se flere oplysninger om start, standsning, ændring af ramper og parameteropsætninger osv. i parametergruppe 5-1* Digitale indgange eller parametergruppe 8-5* Digital/bus.

Illustration 3.10 Betjeningstaster

Illustration 3.12 Konfigurationstilstand

+ 164 hidden pages

Danfoss FC 301, FC 302 Design guide [da]

Specifications and Main Features

Frequently Asked Questions

User Manual