Danfoss FCD 302 Design guide [de]

ENGINEERING TOMORROW

Projektierungshandbuch

VLT® Decentral Drive FCD 302

www.danfoss.de/vlt

Inhaltsverzeichnis	Projektierungshandbuch

Inhaltsverzeichnis
1 Einführung	6
1.1 Lesen des Projektierungshandbuchs	6
1.1.1 Zusätzliche Materialien	6
1.2 Dokumentund Softwareversion	6
1.3 Definitionen	7
1.3.1 Frequenzumrichter	7
1.3.2 Eingang	7
1.3.3 Motor	7
1.3.4 Sollwerteinstellung	7
1.3.5 Verschiedenes	8
1.4 Sicherheitsmaßnahmen	10
1.5 CE-Kennzeichnungen	11
1.5.1 Konformität	11
1.5.2 Was fällt unter die Richtlinien?	12
1.6 Übereinstimmung mit EMV-Richtlinie 2004/108/EG	12
1.7 Zulassungen	12
1.8 Entsorgung	12
2 Produktübersicht	13
2.1 Galvanische Trennung (PELV)	13
2.1.1 PELV (Schutzkleinspannung) – Protective Extra Low Voltage	13
2.1.2 Erdableitstrom	14
2.2 Steuerung/Regelung	14
2.2.1 Steuerverfahren	15
2.2.2 Interner Stromgrenzenregler in Betriebsart VVC+	15
2.3 Regelungsstrukturen	16
2.3.1 Regelungsstruktur bei VVC+ Advanced Vector Control	16
2.3.2 Regelungsstruktur bei Fluxvektor ohne Geber	17
2.3.3 Regelungsstruktur bei Fluxvektor mit Geber	17
2.3.4 Hand-Steuerung [Hand On] und Fern-Betrieb [Auto On]	18
2.3.5 Programmierung von Drehmomentgrenze und Stopp	19
2.4 PID-Regelung	20
2.4.1 PID-Drehzahlregler	20
2.4.2 Für die Drehzahlregelung relevante Parameter	21
2.4.3 Optimieren des PID-Drehzahlreglers	23
2.4.4 PID-Prozessregler	24
2.4.5 Relevante Parameter für die Prozessregelung	25
2.4.6 Beispiel für PID-Prozessregler	26
2.4.7 Programmierreihenfolge	27

MG04H303

Inhaltsverzeichnis

VLT® Decentral Drive FCD 302

2.4.8 Optimierung des Prozessreglers	29
2.4.9 Ziegler-Nichols-Verfahren	29
2.5 Steuerleitungen und -klemmen	30
2.5.1 Führung von Steuerleitungen	30
2.5.2 DIP-Schalter	30
2.5.3 Einfaches Verdrahtungsbeispiel	30
2.5.4 Elektrische Installation, Steuerleitungen	31
2.5.5 Relaisausgang	32
2.6 Sollwertverarbeitung	33
2.6.1 Sollwertgrenzen	34
2.6.2 Skalierung von Festsollwerten und Bussollwerten	35
2.6.3 Skalierung von Analogund Pulssollwerten und Istwert	35
2.6.4 Totzone um Null	36
2.7 Bremsfunktionen	40
2.7.1 Mechanische Bremse	40
2.7.1.1 Produktbroschüre für mechanische Bremse und Beschreibung des Stromkrei-
ses	40
2.7.1.2 Mechanische Bremssteuerung	42
2.7.1.3 Verdrahtung der mechanischen Bremse	44
2.7.1.4 Mechanische Bremse in Hubund Vertikalförderanwendungen	44
2.7.2 Dynamische Bremse	44
2.7.2.1 Bremswiderstände	44
2.7.2.2 Auswahl des Bremswiderstands	44
2.7.2.3 Bremswiderstände 10 W	45
2.7.2.4 Bremswiderstand 40 %	46
2.7.2.5 Steuerung mit Bremsfunktion	46
2.7.2.6 Verdrahtung des Bremswiderstands	46
2.8 Safe Torque Off	46
2.9 EMV	46
2.9.1 Allgemeine Aspekte von EMV-Emissionen	46
2.9.2 Emissionsanforderungen	48
2.9.3 Störfestigkeitsanforderungen	48
2.9.4 EMV	50
2.9.4.1 EMV-gerechte Installation	50
2.9.4.2 Verwendung von EMV-gerechter Verkabelung	52
2.9.4.3 Erdung abgeschirmter Steuerleitungen	53
2.9.4.4 EMV-Schalter	54
2.9.5 Netzversorgungsstörung/-rückwirkung	54
2.9.5.1 Einfluss von Oberschwingungen in einer Energieverteilungsanlage	54
2.9.5.2 Normen und Anforderungen zur Oberschwingungsbegrenzung	55

MG04H303

Inhaltsverzeichnis	Projektierungshandbuch

2.9.5.3 Reduzierung, Vermeidung oder Kompensation von Oberschwingungen	56
2.9.5.4 Oberschwingungsberechnung	56
2.9.6 Fehlerstromschutzschalter	56
2.9.7 EMV-Prüfergebnisse	56

3 Systemintegration	57
3.1 Umgebungsbedingungen	57
3.1.1 Luftfeuchtigkeit	57
3.1.2 Aggressive Umgebungsbedingungen	57
3.1.3 Vibrationen und Erschütterungen	57
3.1.4 Störgeräusche	57
3.2 Montagepositionen	57
3.2.1 Montagepositionen für hygienische Anwendungen	58
3.3 Eingang: Netzseitige Dynamik	59
3.3.1 Anschlüsse	59
3.3.1.1 Allgemeine Hinweise zu Kabeln	59
3.3.1.2 Netzund Erdanschluss	59
3.3.1.3 Relaisanschluss	59
3.3.2 Sicherungen und Trennschalter	60
3.3.2.1 Sicherungen	60
3.3.2.2 Empfehlungen	60
3.3.2.3 CE-Konformität	60
3.3.2.4 UL-Konformität	60
3.4 Ausgang: Motorseitige Dynamik	60
3.4.1 Motoranschluss	60
3.4.2 Netztrennschalter	62
3.4.3 Zusätzliche Motorinformationen	62
3.4.3.1 Motorkabel	62
3.4.3.2 Thermischer Motorschutz	62
3.4.3.3 Parallelschaltung von Motoren	63
3.4.3.4 Motorisolation	63
3.4.3.5 Motorlagerströme	63
3.4.4 Extreme Betriebszustände	64
3.4.4.1 Thermischer Motorschutz	65
3.5 Erste Inbetriebnahme und Test	65
3.5.1 Hochspannungsprüfung	65
3.5.2 Erdung	65
3.5.3 Schutzerdungsverbindung	66
3.5.4 Testen der endgültigen Konfiguration	66
4 Anwendungsbeispiele	67

MG04H303

Inhaltsverzeichnis

VLT® Decentral Drive FCD 302

4.1 Übersicht	67
4.2 AMA	67
4.2.1 AMA mit angeschlossener Kl. 27	67
4.2.2 AMA ohne angeschlossene Kl. 27	67
4.3 Analoger Drehzahlsollwert	67
4.3.1 Spannung Analoger Drehzahlsollwert	67
4.3.2 Strom Analoger Drehzahlsollwert	68
4.3.3 Drehzahlsollwert (Verwendung eines manuellen Potenziometers)	68
4.3.4 Drehzahl auf/Drehzahl ab	68
4.4 Start/Stopp-Anwendungen	69
4.4.1 Start-/Stopp-Befehl mit Safe Torque Off	69
4.4.2 Puls-Start/Stopp	69
4.4.3 Start/Stopp mit Reversierung und 4 Festdrehzahlen	70
4.5 Busund Relaisanschluss	70
4.5.1 Externe Alarmquittierung	70
4.5.2 RS485-Netzwerkverbindung	71
4.5.3 Motorthermistor	71
4.5.4 Verwendung von SLC zur Einstellung eines Relais	72
4.6 Bremsanwendung	73
4.6.1 Mechanische Bremssteuerung	73
4.6.2 Mechanische Bremse in Hubund Vertikalförderanwendungen	73
4.7 Drehgeber	75
4.7.1 Drehgeberrichtung	75
4.8 Frequenzumrichtersystem mit Rückführung	75
4.9 Smart Logic Control	76

5 Besondere Betriebsbedingungen	79
5.1 Manuelle Leistungsreduzierung	79
5.1.1 Leistungsreduzierung wegen niedrigem Luftdruck	79
5.1.2 Leistungsreduzierung beim Betrieb mit niedriger Drehzahl	79
5.1.3 Umgebungstemperatur	80
5.1.3.1 Leistungsgröße 0,37–0,75 kW	80
5.1.3.2 Leistungsgröße 1,1–1,5 kW	80
5.1.3.3 Leistungsgröße 2,2–3,0 kW	81
5.2 Automatische Leistungsreduzierung	81
5.2.1 Modus mit festem Sinusfilter	83
5.2.2 Übersichtstabelle	84
5.2.3 Hohe Motorbelastung	84
5.2.4 Hohe Zwischenkreisspannung	85
5.2.5 Niedrige Motordrehzahl	85
5.2.6 Hoch intern	86

MG04H303

Inhaltsverzeichnis	Projektierungshandbuch

5.2.7 Strom	86
5.3 Leistungsreduzierung beim Betrieb mit niedriger Drehzahl	86

6 Typencode und Auswahlhilfe	88
6.1 Typencodebeschreibung	88
6.2 Bestellnummern	90
6.2.1 Bestellnummern: Zubehör	90
6.2.2 Bestellnummern: Ersatzteile	90
6.3 Optionen und Zubehör	91
6.3.1 Feldbus-Optionen	91
6.3.2 VLT® Encoder Input MCB 102	91
6.3.3 VLT® Resolver Input MCB 103	92
7 Technische Daten	95
7.1 Mechanische Abmessungen	95
7.2 Elektrische Daten und Kabelquerschnitte	96
7.2.1 Übersicht	96
7.2.2 UL/cUL-zugelassene Vorsicherungen	97
7.2.3 VLT® Decentral Drive FCD 302 Gleichspannungsniveaus	97
7.3 Allgemeine technische Daten	98
7.4 Wirkungsgrad	103
7.5 dU/dt-Bedingungen	103
Index	105

MG04H303

Einführung VLT® Decentral Drive FCD 302

1	1	1 Einführung
		1 Einführung

1.1 Lesen des Projektierungshandbuchs

Das Projektierungshandbuch enthält die notwendigen Informationen für die Integration des Frequenzumrichters in einer Vielzahl von Anwendungen.

VORSICHT

Weist auf eine potenziell gefährliche Situation hin, die zu leichten oder mittelschweren Verletzungen führen kann. Die Kennzeichnung kann ebenfalls als Warnung vor unsicheren Verfahren dienen.

1.1.1 Zusätzliche Materialien

•Das VLT® Decentral Drive FCD 302 Produkthandbuch enthält Informationen zur Installation und Inbetriebnahme des Frequenzumrichters.

•Das VLT® AutomationDrive FC 301/302 Programmierhandbuch beschreibt die Programmierung des Frequenzumrichters und enthält die kompletten Parameterbeschreibungen.

•Das Modbus RTU Produkthandbuch enthält alle notwendigen Informationen zur Steuerung, Überwachung und Programmierung des Frequenzumrichters über den integrierten ModbusFeldbus.

•Das VLT® PROFIBUS Converter MCA 114 Produkthandbuch, das VLT® EtherNet/IP MCA 121 Installationshandbuch und das VLT® PROFINET MCA 120 Installationshandbuch enthalten jeweils die notwendigen Informationen zur Steuerung, Überwachung und Programmierung des Frequenzumrichters über einen Feldbus.

•VLT® Encoder Option MCB 102 Installationsanweisungen.

•VLT® Automation Drive FC300, Resolver Option MCB 103 Installationsanweisungen.

•VLT® AutomationDrive FC300, Safe PLC Interface Option MCB 108 Installationsanweisungen.

•VLT® Brake Resistor MCE 101 Projektierungshandbuch.

•VLT® Frequency Converters Safe Torque Off Bedienungsanleitung.

•Zulassungen.

Technische Literatur und Zulassungen sind online verfügbar unter www.danfoss.de/search/?filter=type %3Adocumentation%2Csegment%3Adds.

In diesem Handbuch werden folgende Symbole verwendet:

WARNUNG

Weist auf eine potenziell gefährliche Situation hin, die zum Tod oder zu schweren Verletzungen führen kann!

HINWEIS

Weist auf eine wichtige Information hin, z. B. eine Situation, die zu Geräteoder sonstigen Sachschäden führen kann.

Dieses Handbuch verwendet folgende Konventionen:

•Nummerierte Listen zeigen Vorgehensweisen.

•Aufzählungslisten zeigen weitere Informationen und Beschreibung der Abbildungen.

•Kursivschrift bedeutet:

-Querverweise.

-Link.

-Fußnoten.

-Parametername.

-Parametergruppenname.

-Parameteroption.

•Alle Abmessungen in Zeichnungen sind in mm angegeben.

1.2Dokumentund Softwareversion

Dieses Handbuch wird regelmäßig geprüft und aktualisiert. Alle Verbesserungsvorschläge sind willkommen. Tabelle 1.1 zeigt die Dokumentversion und die entsprechende Softwareversion an.

Ausgabe	Anmerkungen	Software-
		version

MG04H3xx	Die EMV-gerechte Installation wurde	7.5x
	aktualisiert.

Tabelle 1.1 Dokumentund Softwareversion

MG04H303

Einführung Projektierungshandbuch

	1.3 Definitionen	nslip
	1.3.1 Frequenzumrichter	Motorschlupf.
	1.3.1 Frequenzumrichter	PM,N
		PM,N

IVLT,MAX

Maximaler Ausgangsstrom.

IVLT,N

Vom Frequenzumrichter gelieferter Ausgangsnennstrom.

UVLT,MAX

Maximale Ausgangsspannung.

Motornennleistung (Typenschilddaten in kW oder HP).

TM,N

Nenndrehmoment (Motor).

Momentanspannung des Motors.

UM,N

Motornennspannung (Typenschilddaten).

1.3.2 Eingang	Losbrechmoment
	Moment
Steuerbefehl	Kippgrenze

Sie können den angeschlossenen Motor über das LCP und die Digitaleingänge starten und stoppen.

Die Funktionen sind in zwei Gruppen unterteilt.

Funktionen in Gruppe 1 haben eine höhere Priorität als Funktionen in Gruppe 2.

Gruppe 1 Reset, Freilaufstopp, Reset und Freilaufstopp,

Schnellstopp, DC-Bremse, Stopp und [Off]-Taste.

Gruppe 2 Start, Puls-Start, Reversierung, Start Rücklauf, Festdrehzahl JOG und Ausgangsfrequenz speichern.

1 1

<![if ! IE]>

<![endif]>175ZA078.10

Tabelle 1.2 Funktionsgruppen	Drehzahi
Tabelle 1.2 Funktionsgruppen
	Abbildung 1.1 Losbrechmoment

1.3.3 Motor

Motor läuft

An der Antriebswelle erzeugtes Drehmoment und Drehzahl von 0 U/min zur maximalen Drehzahl am Motor.

fJOG

Motorfrequenz bei aktivierter Funktion Festdrehzahl JOG (über Digitalklemmen).

Motorfrequenz.

fMAX

Maximale Motorfrequenz.

fMIN

Minimale Motorfrequenz.

fM,N

Motornennfrequenz (Typenschilddaten).

Motorstrom (Istwert).

IM,N

Motornennstrom (Typenschilddaten).

nM,N

Motornenndrehzahl (Typenschilddaten).

Synchrone Motordrehzahl.

ns		2 ×	Par.	1	23 × 60	s
	=		Par..
				. 1	39

ηVLT

Der Wirkungsgrad des Frequenzumrichters ist definiert als das Verhältnis zwischen Leistungsabgabe und Leistungsaufnahme.

Einschaltsperrbefehl

Ein Stoppbefehl, der zur Gruppe 1 der Steuerbefehle gehört – siehe Tabelle 1.2.

Stoppbefehl

Ein Stoppbefehl, der zur Gruppe 1 der Steuerbefehle gehört – siehe Tabelle 1.2.

1.3.4 Sollwerteinstellung

Analogsollwert

Ein Sollwertsignal an den Analogeingängen 53 oder 54 (Spannung oder Strom).

Binärsollwert

Ein an die serielle Kommunikationsschnittstelle übertragenes Signal.

Festsollwert

Ein definierter Festsollwert, einstellbar zwischen -100 % und +100 % des Sollwertbereichs. Sie können bis zu 8 Festsollwerte über die Digitaleingänge auswählen.

MG04H303

Einführung

VLT® Decentral Drive FCD 302

1 1 Pulssollwert

Ein an die Digitaleingänge übertragenes Pulsfrequenzsignal (Klemme 29 oder 33).

RefMAX

Bestimmt das Verhältnis zwischen dem Sollwerteingang bei 100 % des Gesamtskalenwerts (in der Regel 10 V, 20 mA) und dem resultierenden Sollwert. Der maximale Sollwert wird in Parameter 3-03 Maximaler Sollwert eingestellt.

RefMIN

Bestimmt das Verhältnis zwischen dem Sollwerteingang bei 0 % (normalerweise 0 V, 0 mA, 4 mA) und dem resultierenden Sollwert. Der minimale Sollwert wird in

Parameter 3-02 Minimaler Sollwert eingestellt.

1.3.5 Verschiedenes

Analogeingänge

Die Analogeingänge können verschiedene Funktionen des Frequenzumrichters steuern.

Es gibt zwei Arten von Analogeingängen: Stromeingang, 0-20 mA und 4-20 mA Spannungseingang, -10 V DC bis +10 V DC.

Analogausgang

Die Analogausgänge können ein Signal von 0-20 mA oder 4-20 mA ausgeben.

Automatische Motoranpassung, AMA

Der AMA-Algorithmus bestimmt die elektrischen Parameter für den angeschlossenen Motor im Stillstand.

Bremswiderstand

Der Bremswiderstand wird zur Aufnahme der bei generatorischer Bremsung erzeugten Energie benötigt. Während generatorischer Bremsung erhöht sich die Zwischenkreisspannung. Ein Bremschopper stellt sicher, dass die generatorische Energie an den Bremswiderstand übertragen wird.

Konstantmoment (CT)-Kennlinie

Konstantmomentkennlinie; wird für Anwendungen wie Förderbänder, Verdrängungspumpen und Krane eingesetzt.

Digitaleingänge

Die Digitaleingänge können verschiedene Funktionen des Frequenzumrichters steuern.

Digitalausgänge

Der Frequenzumrichter verfügt über zwei programmierbare Ausgänge, die ein 24-V-DC-Signal (max. 40 mA) liefern können.

DSP

Digitaler Signalprozessor.

ETR

Das elektronische Thermorelais ist eine Berechnung der thermischen Belastung auf Grundlage der aktuellen Belastung und Zeit. Damit lässt sich die Motortemperatur schätzen.

Hiperface®

Hiperface® ist eine eingetragene Marke von Stegmann.

Initialisierung

Eine Initialisierung (Parameter 14-22 Betriebsart) stellt die Werkseinstellungen des Frequenzumrichters wieder her.

Arbeitszyklus für Aussetzbetrieb

Der Aussetzbetrieb bezieht sich auf eine Abfolge von Arbeitszyklen. Jeder Zyklus besteht aus einem Belastungsund einem Entlastungszeitraum. Der Betrieb kann periodisch oder nichtperiodisch sein.

LCP

Das LCP Bedienteil dient zum Steuern und Programmieren des Frequenzumrichters. Die Bedieneinheit ist abnehmbar, und Sie können sie mithilfe des optionalen Einbausatzes bis zu 3 m (10 ft) entfernt vom Frequenzumrichter anbringen (z. B. an einer Schaltschranktür).

lsb

Steht für „Least Significant Bit“; bei binärer Codierung das Bit mit der niedrigsten Wertigkeit.

msb

Steht für „Most Significant Bit“; bei binärer Codierung das Bit mit der höchsten Wertigkeit.

MCM

Steht für Mille Circular Mil; eine amerikanische Maßeinheit für den Leitungsquerschnitt. 1 MCM ≈ 0,5067 mm2.

Online/Offline-Parameter

Änderungen an Online-Parametern sind sofort nach Änderung des Datenwertes wirksam. Drücken Sie [OK], um Änderungen an Offline-Parametern zu aktivieren.

PID-Prozess

Die PID-Regelung sorgt durch eine Anpassung der Ausgangsfrequenz an die wechselnde Last für eine Aufrechterhaltung von erforderlichen Werten wie Drehzahl, Druck, Temperatur usw.

PCD

Process Control Data (Prozessregelungsdaten).

Ausund Einschaltzyklus

Schalten Sie die Stromversorgung aus, bis das Display (LCP) dunkel ist. Schalten Sie den Strom anschließend wieder ein.

Pulseingang/Inkrementalgeber

Ein externer digitaler Impulsgeber für Istwertinformationen über die Motordrehzahl. Der Drehgeber kommt in Anwendungen zum Einsatz, bei denen eine große Genauigkeit bei der Drehzahlregelung erforderlich ist.

Fehlerstromschutzschalter

Fehlerstromschutzschalter.

Parametersatz

Sie können die Parametereinstellungen in vier Parametersätzen speichern. Sie können zwischen den vier Parametersätzen wechseln oder einen Satz bearbeiten, während ein anderer Satz gerade aktiv ist.

MG04H303

Einführung	Projektierungshandbuch

SFAVM

Schaltmodus mit der Bezeichnung „Statorfluss-orientierte asynchrone Vektormodulation“ (Parameter 14-00 Schaltmuster).

Schlupfausgleich

Der Frequenzumrichter gleicht den belastungsabhängigen Motorschlupf aus, indem er unter Berücksichtigung des Motorersatzschaltbildes und der gemessenen Motorbelastung die Ausgangsfrequenz anpasst (nahezu konstante Motordrehzahl).

SLC

Der SLC (Smart Logic Control) ist eine Abfolge benutzerdefinierter Aktionen, die ausgeführt werden, wenn die zugehörigen benutzerdefinierten Ereignisse vom SLC als „wahr“ bewertet werden. (Siehe Kapitel 4.9.1 Smart Logic Controller).

STW (ZSW)

Zustandswort

Frequenzumrichter-Standardbus

Schließt RS485-Bus mit FC-Protokoll oder MC-Protokoll ein. Siehe Parameter 8-30 FC-Protokoll.

THD

Total Harmonic Distortion ist die gesamte Spannungsverzerrung, die aus den einzelnen Spannungsoberschwingungen berechnet wird.

Thermistor

Ein temperaturabhängiger Widerstand, installiert am Frequenzumrichter oder Motor.

Abschaltung

Ein Zustand, der in Fehlersituationen eintritt, z. B. bei einer Übertemperatur des Frequenzumrichters oder wenn der Frequenzumrichter den Motor, den Prozess oder den Mechanismus schützt. Der Frequenzumrichter verhindert einen Neustart, bis die Ursache der Störung behoben wurde. Starten Sie den Frequenzumrichter zum Beenden des Alarmzustands neu. Sie dürfen die Abschaltung nicht zu Zwecken der Personensicherheit verwenden.

Abschaltblockierung

Der Frequenzumrichter wechselt in Störungssituationen zum Selbstschutz in diesen Zustand. Der Frequenzumrichter erfordert einen Eingriff, z. B. bei einem Kurzschluss am Ausgang. Sie können eine Abschaltblockierung nur durch Unterbrechen der Netzversorgung, Beheben der Fehlerursache und erneuten Anschluss des Frequenzumrichters aufheben. Der Neustart wird verzögert, bis der Fehlerzustand über die [Reset]-Taste am LCP quittiert wird. In einigen Fällen erfolgt die Aufhebung automatisch (durch vorherige Programmierung). Sie dürfen die Abschaltblockierung nicht zu Zwecken der Personensicherheit verwenden.

VT-Kennlinie

Variable Drehmomentkennlinie; typisch bei Anwendungen mit quadratischem Lastmomentverlauf über den Drehzahlbereich, z. B. Kreiselpumpen und Lüfter.

VVC+

1 1

Im Vergleich zur herkömmlichen U/f-Steuerung bietet die Spannungsvektorsteuerung (VVC+) eine verbesserte Dynamik und Stabilität, sowohl bei Änderung des Drehzahlsollwerts als auch in Bezug auf das LastDrehmoment.

60° AVM

60° Asynchrone Vektormodulation (Parameter 14-00 Schaltmuster).

Leistungsfaktor

Der Leistungsfaktor ist das Verhältnis zwischen I1 und Ieff.

x U x I cos

Leistungs

faktor

x U x1IEFF

Der Leistungsfaktor=einer 3-Phasen-Regelung ist definiert

als:

Leistungs

faktor

x cos

da cos

EFF ϕ1

IEFF

Der Leistungsfaktor gibt an, wie stark ein Frequenzum-
=	=	ϕ1 = 1

richter die Netzversorgung belastet.

Je niedriger der Leistungsfaktor, desto höher der Ieff bei gleicher kW-Leistung.

IEFF = I21 + I25 + I27 + .. + I2n

Darüber hinaus weist ein hoher Leistungsfaktor darauf hin, dass der Oberschwingungsstrom sehr niedrig ist.

Die in den Frequenzumrichtern eingebauten DC-Spulen erzeugen einen hohen Leistungsfaktor. Dadurch wird die Netzbelastung reduziert.

Zielposition

Die endgültige Zielposition, festgelegt durch Positionierungsbefehle. Der Profilgenerator verwendet diese Position zur Berechnung dieses Drehzahlprofils.

Sollposition

Der vom Profilgenerator berechnete tatsächliche Positionssollwert. Der Frequenzumrichter verwendet diese Sollposition als Sollwert für Position PI.

Istposition

Die Istposition eines Drehgebers oder ein Wert, den die Motorsteuerung bei Regelung ohne Rückführung berechnet. Der Frequenzumrichter verwendet die Istposition als Istwert für Position PI.

Positionsfehler

Der Positionsfehler ist die Differenz zwischen der Istund der Sollposition. Der Positionsfehler ist der Eingang für den PI-Positionsregler.

Positionseinheit

Die physische Einheit für Positionswerte.

MG04H303

Einführung

VLT® Decentral Drive FCD 302

1 1 1.4 Sicherheitsmaßnahmen

WARNUNG

Der Frequenzumrichter steht bei Netzanschluss unter lebensgefährlicher Spannung. Korrekte Planung der Installation des Motors, Frequenzumrichters oder Feldbusses ist notwendig. Befolgen Sie daher stets die Anweisungen in diesem Handbuch sowie die örtlichen und nationalen Vorschriften und Sicherheitsvorschriften. Unsachgemäße Installation des Motors, Frequenzumrichters oder Feldbusses kann zum Tod, zu schweren Verletzungen sowie zu Schäden am Gerät führen!

WARNUNG

HOCHSPANNUNG

Das Berühren spannungsführender Teile – auch nach der Trennung vom Netz – ist lebensgefährlich.

Achten Sie außerdem bei der Planung darauf, dass andere Spannungseingänge, wie z. B. 24 V DC, Zwischenkreiskopplung (Zusammenschalten eines DCZwischenkreises) sowie der Motoranschluss beim kinetischen Speicher ausgeschaltet sind.

Sie müssen Anlagen, in denen Frequenzumrichter installiert sind, gemäß den gültigen Sicherheitsvorschriften (z. B. Bestimmungen für technische Anlagen, Unfallverhütungsvorschriften usw.) mit zusätzlichen Überwachungsund Schutzeinrichtungen versehen. Sie dürfen allerdings Änderungen an den Frequenzumrichtern über die Betriebssoftware vornehmen.

Das Nichtbeachten der Planungsempfehlungen kann bei Betrieb der Geräte zum Tod oder zu schweren Verletzungen führen!

HINWEIS

Gefährliche Situationen sind vom Maschinenbauer/ Integrator zu identifizieren, der dann dafür verantwortlich ist, notwendige Schutzmaßnahmen zu berücksichtigen. Zusätzliche Überwachungsund Schutzvorrichtungen können vorgesehen werden. Dabei sind immer geltende Sicherheitsvorschriften zu beachten, z. B. Bestimmungen für technische Anlagen, Unfallverhütungsvorschriften usw.

HINWEIS

Vertikalförderund Hubanwendungen:

Die Steuerung der externen Bremsen muss immer redundant ausgelegt werden. Die Funktionen des Frequenzumrichters sind keinesfalls als primäre Sicherheitsschaltung zu betrachten. Erfüllen Sie alle einschlägigen Normen, z. B.

Hebezeuge: IEC 60204-32 Aufzüge: EN 81

Protection Mode

Wenn ein Hardwaregrenzwert des Motorstroms oder der Zwischenkreisspannung überschritten wird, wechselt der Frequenzumrichter in den Protection Mode. „Protection mode“ bedeutet eine Änderung der PWM-Modulations- strategie und eine niedrige Taktfrequenz, um Verluste auf ein Minimum zu reduzieren. Dies wird nach dem letzten Fehler 10 s fortgesetzt und erhöht die Zuverlässigkeit und die Robustheit des Frequenzumrichters, während die vollständige Regelung des Motors wiederhergestellt wird. In Hubund Vertikalförderanwendungen kann der Protection Mode nicht eingesetzt werden, da der Frequenzumrichter diese Betriebsart in der Regel nicht wieder verlassen kann und daher die Zeit bis zur Aktivierung der Bremse verlängert. Dies ist nicht empfehlenswert.

Der „Protection Mode“ wird durch Einstellen von

Parameter 14-26 WR-Fehler Abschaltverzögerung auf 0 deaktiviert. Dies bedeutet, dass der Frequenzumrichter sofort abschaltet, wenn einer der Hardwaregrenzwerte überschritten wird.

HINWEIS

Deaktivieren Sie den Protection Mode in Hubanwendungen (Parameter 14-26 WR-Fehler Abschaltverzögerung=0).

WARNUNG

ENTLADEZEIT

Der Frequenzumrichter enthält Zwischenkreiskondensatoren, die auch bei abgeschaltetem Frequenzumrichter geladen sein können. Auch wenn die Warn-LED nicht leuchten, kann Hochspannung anliegen. Das Nichteinhalten der angegebenen Wartezeit nach dem Trennen der Stromversorgung vor Wartungsoder Reparaturarbeiten kann zum Tod oder zu schweren Verletzungen führen!

•Stoppen Sie den Motor.

•Trennen Sie die Netzversorgung und alle externen Zwischenkreisversorgungen, einschließlich externer Batterie-, USVund Zwischenkreisverbindungen mit anderen Frequenzumrichtern.

•Trennen oder verriegeln Sie den PM-Motor.

•Warten Sie, damit die Kondensatoren vollständig entladen können. Die notwendige Wartezeit finden Sie in Tabelle 1.3 sowie auf dem Typenschild auf der Oberseite des Frequenzumrichters.

•Verwenden Sie vor der Durchführung von Wartungsoder Reparaturarbeiten ein geeignetes Spannungsmessgerät, um sicherzustellen, dass die Kondensatoren vollständig entladen sind.

MG04H303

Einführung	Projektierungshandbuch

Spannung [V]	Mindestwartezeit (Minuten)

	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

Tabelle 1.3 Entladezeit

1.5 CE-Kennzeichnungen

Die CE-Kennzeichnung ist eine gute Sache, wenn sie ihrem eigentlichen Zweck entsprechend eingesetzt wird: der Vereinfachung des Handelsverkehrs innerhalb von EU und EFTA.

Allerdings kann die CE-Kennzeichnung viele verschiedene Spezifikationen abdecken. Sie müssen also prüfen, was durch ein bestimmtes CE-Zeichen tatsächlich gedeckt ist.

Die technischen Daten können sich stark unterscheiden. Aus diesem Grund kann ein CE-Zeichen einem Installateur auch durchaus ein falsches Sicherheitsgefühl vermitteln, wenn ein Frequenzumrichter als Bauteil eines Systems oder Gerätes eingesetzt wird.

Danfoss versieht die Frequenzumrichter mit einem CEZeichen gemäß der Niederspannungsrichtlinie. Das bedeutet, dass bei korrekter Installation des Frequenzumrichters dessen Übereinstimmung mit der Niederspannungsrichtlinie garantiert ist. Danfoss nimmt die CE-Kennzeichnung gemäß der Richtlinie vor und liefert auf Wunsch eine Konformitätserklärung.

Das CE-Zeichen gilt auch für die EMV-Richtlinie, unter der Voraussetzung, dass die Hinweise in diesem Handbuch zur EMV-gerechten Installation und Filterung beachtet werden. Auf dieser Grundlage wird eine Konformitätserklärung gemäß EMV-Richtlinie ausgestellt.

Das Projektierungshandbuch bietet detaillierte Anweisungen für eine EMV-gerechte Installation.

1.5.1 Konformität	1	1

Die Maschinenrichtlinie (2006/42/EG)

Frequenzumrichter fallen nicht unter die Maschinenrichtlinie. Wird ein Frequenzumrichter jedoch für den Einsatz in einer Maschine geliefert, so stellt Danfoss Informationen zu Sicherheitsaspekten des Motors zur Verfügung.

Was ist unter CE-Konformität und dem CE-Zeichen zu verstehen?

Sinn und Zweck der CE-Kennzeichnung ist ein Abbau technischer Handelsbarrieren innerhalb der EFTA und der EU. Die EU hat das CE-Zeichen als einfache Kennzeichnung für die Übereinstimmung eines Produkts mit den entsprechenden EU-Richtlinien eingeführt. Über die technischen Daten oder die Qualität eines Produkts sagt die CE-Kennzeichnung nichts aus. Frequenzumrichter fallen unter 2 EU-Richtlinien:

Die Niederspannungsrichtlinie (2014/35/EU)

Frequenzumrichter müssen seit dem 1. Januar 2014 die CEKennzeichnung in Übereinstimmung mit der Niederspannungsrichtlinie erfüllen. Die Niederspannungsrichtlinie gilt für alle elektrischen Geräte im Spannungsbereich von 50–1000 V AC und 75–1500 V DC.

Der Zweck der Richtlinie ist die Gewährleistung der Personensicherheit und die Vermeidung von Beschädigungen der Anlage und Geräte, wenn Anwender die elektrischen Betriebsmittel bei ordnungsgemäßer Installation, Wartung und bestimmungsgemäßer Verwendung bedienen.

Die EMV-Richtlinie (2014/30/EU)

Der Zweck der EMV-Richtlinie (elektromagnetische Verträglichkeit) ist die Reduzierung elektromagnetischer Störungen und die Verbesserung der Störfestigkeit der elektrischen Geräte und Installationen. Die grundlegende Schutzanforderung der EMV-Richtlinie gibt vor, dass Betriebsmittel, die elektromagnetische Störungen (EMV) verursachen oder deren Betrieb durch diese Störungen beeinträchtigt werden kann, so ausgelegt sein müssen, dass ihre erreichten elektromagnetischen Störungen begrenzt sind. Die Geräte müssen bei ordnungsgemäßer Installation und Wartung sowie bestimmungsgemäßer Verwendung einen geeigneten Grad der Störfestigkeit gegenüber EMV aufweisen.

Elektrische Geräte, die alleine oder als Teil einer Anlage verwendet werden, müssen eine CE-Kennzeichnung tragen. Anlagen müssen nicht über eine CE-Kennzeichnung verfügen, jedoch den grundlegenden Schutzanforderungen der EMV-Richtlinie entsprechen.

Meistens werden Frequenzumrichter von Fachleuten als komplexes Bauteil eingesetzt, das Teil eines größeren Geräts oder Systems oder einer größeren Anlage ist.

MG04H303

Einführung

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1 1 1.5.2 Was fällt unter die Richtlinien?

Die EMV-Richtlinie 2014/30/EU der EU beschreibt 3 typische Situationen für die Verwendung eines Frequenzumrichters. Siehe unten zu EMV-Konformität und CE-Kennzeichnung.

1.6Übereinstimmung mit EMV-Richtlinie 2004/108/EG

Meistens setzen Fachleuchte Frequenzumrichter als komplexes Bauteil ein, das Teil eines größeren Geräts, Systems bzw. einer Anlage ist.

•

Der Frequenzumrichter wird direkt im freien Handel an den Endkunden verkauft. Der Frequenzumrichter wird beispielsweise an einen Heimwerkerbaumarkt verkauft. Der Endanwender ist nicht sachkundig. Er installiert den Frequenzumrichter selbst, z. B. für ein Heimwerkeroder Haushaltsgerät o. Ä. Für derartige Anwendungen bedarf der Frequenzumrichter der CEKennzeichnung gemäß der EMV-Richtlinie.

Der Frequenzumrichter wird für die Installation in einer Anlage verkauft. Die Anlage wird von Fachkräften installiert. Es kann sich dabei z. B. um eine Produktionsanlage oder um eine von Fachleuchten konstruierte und installierte Heizungsoder Lüftungsanlage handeln. Der Frequenzumrichter und die fertige Anlage bedürfen keiner CE-Kennzeichnung nach der EMV-Richtlinie. Die Anlage muss jedoch den grundlegenden Anforderungen der EMV-Richtlinie entsprechen. Dies kann der Anlagenbauer durch den Einsatz von Bauteilen, Geräten und Systemen sicherstellen, die eine CE-Kennzeichnung gemäß der EMV-Richtlinie besitzen.

HINWEIS

Der Installierende trägt die Verantwortung für die endgültigen EMV-Eigenschaften des Geräts, Systems oder der Installation.

Als Hilfe für den Installateur hat Danfoss EMV-Installations- richtlinien für das Antriebssystem erstellt. Zum Einhalten der für Antriebssysteme angegebenen Normen und Prüfniveaus müssen die Hinweise zur EMV-gerechten Installation befolgt werden. Siehe Kapitel 2.9.4 EMV.

1.7 Zulassungen

Tabelle 1.4 FCD 302 Zulassungen

Der Frequenzumrichter erfüllt die Anforderungen der UL508C bezüglich der thermischen Sicherung. Weitere Informationen finden Sie unter Kapitel 3.4.3.2 Thermischer Motorschutz.

•Der Frequenzumrichter wird als Teil eines Komplettsystems verkauft. Das System wird als Kompletteinheit angeboten, z. B. eine Klimaanlage. Das gesamte System muss gemäß der EMV-Richtlinie die CE-Kennzeichnung tragen. Dies kann der Hersteller entweder durch den Einsatz CE-gekennzeichneter Bauteile gemäß EMV-Richtlinie oder durch Überprüfung der EMVEigenschaften des Systems gewährleisten. Entscheidet sich der Hersteller dafür, nur CEgekennzeichnete Bauteile einzusetzen, so braucht das Gesamtsystem nicht getestet zu werden.

1.8 Entsorgung

Elektrische Geräte und Komponenten dürfen nicht zusammen mit normalem Hausabfall entsorgt werden.

Diese müssen separat mit Elektround Elektronik-Altgeräten gemäß den lokalen Bestimmungen und den aktuell gültigen Gesetzen gesammelt werden.

Tabelle 1.5 Entsorgungshinweise

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Produktübersicht	Projektierungshandbuch

2 Produktübersicht

<![if ! IE]>

<![endif]>130BC963.10

Abbildung 2.1 Kleines Gerät

<![if ! IE]>

<![endif]>130BC964.10

Abbildung 2.2 Großes Gerät

2.1 Galvanische Trennung (PELV)

2.1.1PELV (Schutzkleinspannung) – Protective Extra Low Voltage

PELV bietet Schutz durch Kleinspannung. Ein Schutz gegen elektrischen Schlag gilt als gewährleistet, wenn die Stromversorgung vom Typ PELV (Schutzkleinspannung – Protective Extra Low Voltage) ist und die Installation gemäß den örtlichen bzw. nationalen Vorschriften für PELVVersorgungen ausgeführt wurde.

Alle Steuerklemmen und die Relaisklemmen 01-03/04-06 entsprechen PELV (Protective Extra Low Voltage) – gilt nicht bei geerdetem Dreieck-Netz größer 400 V.

2 2

Die galvanische (sichere) Trennung wird erreicht, indem die Anforderungen für höhere Isolierung erfüllt und die entsprechenden Kriech-/Luftstrecken beachtet werden. Diese Anforderungen sind in der Norm EN 61800-5-1 beschrieben.

Die Bauteile, die die elektrische Trennung wie in Abbildung 2.3 beschrieben bilden, erfüllen ebenfalls die Anforderungen für höhere Isolierung und der entsprechenden Tests gemäß Beschreibung in EN 61800-5-1.

Die galvanische PELV-Trennung ist an 6 Punkten vorhanden (siehe Abbildung 2.3).

Um den PELV-Schutzgrad beizubehalten, müssen alle steuerklemmenseitig angeschlossenen Geräte den PELVAnforderungen entsprechen, d. h. Thermistoren müssen beispielsweise verstärkt/zweifach isoliert sein.

				3	<![if ! IE]> <![endif]>130BC968.11
				3
					M
7	5	4	1	2
6	5	4	1	2
6
			8	9

1	Schaltnetzteil (SMPS) einschließlich Isolation des Signals
	UDC, das die Gleichstrom-Zwischenkreisspannung anzeigt.

2	IGBT-Ansteuerkarte zur Ansteuerung der IGBTs (Triggert-
	ransformatoren/Optokoppler).

3	Stromwandler.

4	Bremselektronik (Optokoppler).

5	Einschaltstrombegrenzung, Funkfrequenzstörung und
	Temperaturmesskreise.

6	Ausgangsrelais.

7	Mechanische Bremse.

8	Eine funktionale galvanische Trennung für die optionale
	externe 24-V-Versorgung und für die RS485-Standardbus-
	schnittstelle.

9	Eine funktionale galvanische Trennung für die optionale
	externe 24-V-Versorgung und für die RS485-Standardbus-
	schnittstelle.

Abbildung 2.3 Galvanische Trennung

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HINWEIS

Installation in großer Höhenlage:

2 2 380–500 V: Bei Höhen über 2000 m wenden Sie sich bezüglich der PELV (Schutzkleinspannung – Protective extra low voltage) an Danfoss.

2.1.2 Erdableitstrom

Befolgen Sie im Hinblick auf die Schutzerdung von Geräten mit einem Ableitstrom gegen Erde von mehr als 3,5 mA alle nationalen und lokalen Vorschriften.

Die Frequenzumrichtertechnik nutzt hohe Schaltfrequenzen bei gleichzeitig hoher Leistung. Dies erzeugt einen Ableitstrom in der Erdverbindung. Ein Fehlerstrom im Frequenzumrichter an den Ausgangsleistungsklemmen kann eine Gleichstromkomponente enthalten, die die Filterkondensatoren laden und einen transienten Erdstrom verursachen kann.

Der Ableitstrom hängt ebenfalls von der Netzverzerrung ab.

HINWEIS

Wenn Sie einen Filter verwenden, schalten Sie beim Laden des Filters Parameter 14-50 EMV-Filter aus, um einen hohen Ableitstrom und ein Auslösen des Fehlerstromschutzschalters zu verhindern.

EN 61800-5-1 (Produktnorm für Elektrische Leistungsantriebssysteme mit einstellbarer Drehzahl) stellt besondere Anforderungen, wenn der Erdableitstrom 3,5 mA übersteigt. Verstärken Sie die Erdung auf eine der folgenden Arten:

•Erdungskabel (Klemme 95) mit einem Querschnitt von mindestens 10 mm2 (7 AWG). Hierfür ist ein PE-Adapter erforderlich (optional erhältlich).

•Zwei getrennt verlegte Erdungskabel, die die vorgeschriebenen Maße einhalten.

Weitere Informationen finden Sie in EN/IEC 61800-5-1 und EN 50178.

Fehlerstromschutzschalter

Wenn Fehlerstromschutzschalter (RCDs), auch als Erdschlusstrennschalter (CLCBs) bezeichnet, zum Einsatz kommen, sind die folgenden Anforderungen einzuhalten:

•Verwenden Sie netzseitig allstromsensitive Fehlerstromschutzschalter (Typ B).

•Verwenden Sie Fehlerstromschutzschalter mit Einschaltverzögerung, um Fehler durch transiente Erdströme zu vermeiden.

•Bemessen Sie Fehlerstromschutzschalter in Bezug auf Systemkonfiguration und Umgebungsbedingungen.

Leakage current [mA]		<![if ! IE]> <![endif]>130BB957.11
Leakage current [mA]
	100 Hz



	2 kHz
	2 kHz
	100 kHz
	100 kHz

Abbildung 2.4 Einfluss der Trennfrequenz des Fehlerstromschutzschalters

Siehe auch Anwendungshinweis zum Fehlerstromschutzschalter.

2.2 Steuerung/Regelung

Ein Frequenzumrichter richtet die Netzwechselspannung in Gleichspannung gleich. Diese Gleichspannung wird dann in eine Wechselspannung mit variabler Amplitude und Frequenz umgewandelt.

Spannung/Strom und Frequenz am Motorausgang sind somit variabel, was eine stufenlose Drehzahlregelung von herkömmlichen Dreiphasen-Wechselstrommotoren und Permanentmagnet-Synchronmotoren ermöglicht.

Der VLT® Decentral Drive FCD 302 Frequenzumrichter ist für Anlagen mit mehreren kleineren Antrieben ausgelegt, insbesondere Horizontalförderanwendungen, wie z. B. in der Nahrungsmittelund Getränkeindustrie und in der Fördertechnik. In Anlagen, in denen mehrere Motoren in einer Fabrik verteilt sind, wie in Abfüllanlagen, Nahrungsmittelzubereitungsund Verpackungsanlagen sowie Gepäckfertigungsanlagen in Flughäfen, kann es Dutzende, vielleicht sogar Hunderte von Frequenzumrichtern geben, die verteilt über eine große Fläche zusammen arbeiten. In diesen Fällen überwiegen die Verkabelungskosten allein schon die Kosten der einzelnen Frequenzumrichter und es ist sinnvoll, die Steuerung und Regelung näher an die Motoren zu bringen.

Sie können den Frequenzumrichter für die Regelung der Drehzahl oder des Drehmoments an der Motorwelle konfigurieren.

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Drehzahlregelung

Es gibt zwei Arten der Drehzahlregelung:

•Drehzahlregelung ohne Istwertrückführung vom Motor (ohne Geber).

•Drehzahlregelung mit Istwertrückführung mit PIDRegelcharakteristik. Eine korrekt optimierte Drehzahlregelung mit Istwertrückführung arbeitet wesentlich genauer als eine ohne Istwertrückführung.

Drehmomentregelung

Die Drehmomentregelung kommt in Anwendungen zum Einsatz, in denen das Drehmoment an der Motorwelle in der Anwendung zur Zugkraftregelung dient.

•Die Regelung mit Rückführung bei Fluxvektorbetrieb mit Geber ermöglicht eine Motorsteuerung anhand der Istwertsignale vom System. Sie bietet überragendes Drehmomentregelverhalten in allen vier Quadranten und bei allen Motordrehzahlen.

•	VVC+-Betrieb ohne Rückführung. Die Funktion
	wird in mechanisch robusten Anwendungen
	wird in mechanisch robusten Anwendungen	2	2
	verwendet, dabei ist jedoch die Genauigkeit
	begrenzt. Die Drehmomentfunktion ohne
	Rückführung funktioniert grundsätzlich nur in
	Rückführung funktioniert grundsätzlich nur in
	einer Drehzahlrichtung. Das Drehmoment wird
	anhand der internen Strommessung des Frequen-
	zumrichters berechnet. Siehe Anwendungsbeispiel
	Kapitel 2.3.1 Regelungsstruktur bei VVC+ Advanced
	Vector Control.

Drehzahl-/Drehmomentsollwert

Der Sollwert für dieses Regelverhalten kann entweder ein einzelner Sollwert oder die Summe verschiedener Sollwerte einschließlich relativ skalierter Sollwerte sein. Die Sollwertverarbeitung wird ausführlich in

Kapitel 2.6 Sollwertverarbeitung erklärt.

2.2.1 Steuerverfahren

Der Frequenzumrichter verfügt über verschiedene Arten von Motorsteuerprinzipen, wie U/f-Sondermotor-Modus, VVC+ oder Flux-Vektor-Motorregelung.

Der Frequenzumrichter ist auch in der Lage, Permanentmagnet-Synchronmotoren (bürstenlose Servomotoren) sowie normale Käfigläufer-Asynchronmotoren zu steuern.

Der Kurzschlussschutz beim Frequenzumrichter wird von Stromwandlern in allen 3 Motorphasen und einem Entsättigungsschutz mit Rückführung von der Bremse sicher realisiert.

L1 91

L2 92

L3 93

R inr	Inrush
P 14-50

R+	Brake
82	Resistor

	R-
	81
	U 96
	V 97	M
	W 98	M
	W 98

<![if ! IE]>

<![endif]>130BC965.10

Abbildung 2.5 Steuerverfahren

2.2.2 Interner Stromgrenzenregler in Betriebsart VVC+

Der Frequenzumrichter hat einen integrierten Stromgrenzenregler, der aktiviert wird, wenn der Motorstrom und somit das Drehmoment die in Parameter 4-16 Momentengrenze motorisch, Parameter 4-17 Momentengrenze generatorisch und

Parameter 4-18 Stromgrenze eingestellten Drehmomentgrenzen überschreitet.

Bei Erreichen der generatorischen oder motorischen Stromgrenze versucht der Frequenzumrichter schnellstmöglich, die eingestellten Drehmomentgrenzen wieder zu unterschreiten, ohne die Kontrolle über den Motor zu verlieren.

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		2.3 Regelungsstrukturen
		2.3.1	Regelungsstruktur bei VVC+ Advanced Vector Control
2	2	2.3.1	Regelungsstruktur bei VVC+ Advanced Vector Control
2	2

Abbildung 2.6 Regelungsstruktur in VVC+-Konfigurationen mit und ohne Rückführung

In der in Abbildung 2.6 gezeigten Konfiguration ist Parameter 1-01 Steuerprinzip auf [1] VVC+ eingestellt und

Parameter 1-00 Regelverfahren auf [0] Ohne Rückführung. Der resultierende Sollwert aus dem Sollwertsystem wird in der Rampenbegrenzung und Drehzahlbegrenzung empfangen und durch sie geführt, bevor er an die Motorregelung übergeben wird. Der Ausgang der Motorregelung ist dann zusätzlich durch die maximale Frequenzgrenze beschränkt.

Wenn Parameter 1-00 Regelverfahren auf [1] Mit Drehgeber eingestellt ist, wird der resultierende Sollwert von der Rampenbegrenzung an einen PID-Drehzahlregler übergeben. Die Parameter für den PID-Drehzahlregler befinden sich in Parametergruppe 7-0* PID Drehzahlregler. Der resultierende Sollwert vom PID-Drehzahlregler wird beschränkt durch die Frequenzgrenze an die Motorsteuerung geschickt.

Wählen Sie [3] PID-Prozess in Parameter 1-00 Regelverfahren, um den PID-Prozessregler zur Regelung mit Rückführung (z. B. bei einer Druckoder Durchflussregelung) zu verwenden. Die Parameter für Prozess-PID-Regelung befinden sich in Parametergruppe 7-2* PID-Prozess Istw. und Parametergruppe 7-3* PID Prozessregler.

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2.3.2 Regelungsstruktur bei Fluxvektor ohne Geber

Regelungsstruktur bei Konfigurationen mit Fluxvektor mit und ohne Geber.

Abbildung 2.7 Regelungsstruktur bei Fluxvektor ohne Geber

In der gezeigten Konfiguration ist Parameter 1-01 Steuerprinzip auf [2] Fluxvektor ohne Geber eingestellt und

Parameter 1-00 Regelverfahren auf [0] Ohne Rückführung. Der resultierende Sollwert aus dem Sollwertsystem wird entsprechend der angegebenen Parametereinstellungen durch die Rampenund Drehzahlbegrenzungen geführt.

Ein errechneter Drehzahlistwert wird zur Steuerung der Ausgangsfrequenz am PID-Drehzahlregler erzeugt.

Der Drehzahl-PID-Regler muss mit seinen Parametern P, I und D (Parametergruppe 7-0* PID Drehzahlregler) eingestellt werden.

Wählen Sie [3] PID-Prozess in Parameter 1-00 Regelverfahren, um den PID-Prozessregler zur Regelung mit Rückführung bei einer Druckoder Durchflussregelung zu verwenden. Die Parameter für Prozess-PID-Regelung befinden sich in Parametergruppe 7-2* PID-Prozess Istw. und Parametergruppe 7-3* PID Prozessregler.

2.3.3 Regelungsstruktur bei Fluxvektor mit Geber

Abbildung 2.8 Regelungsstruktur bei Fluxvektor mit Geber

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In der gezeigten Konfiguration ist Parameter 1-01 Steuerprinzip auf [3] Fluxvektor mit Geber und

2 2 Parameter 1-00 Regelverfahren auf [1] Mit Drehgeber eingestellt.

In dieser Konfiguration wird der Motorregelung ein Istwertsignal von einem direkt am Motor montierten Drehgeber zugeführt (eingestellt in Parameter 1-02 Drehgeber Anschluss).

Wählen Sie [1] Mit Drehgeber in Parameter 1-00 Regelverfahren, um den resultierenden Sollwert als Eingang für den PID-Drehzahlregler zu benutzen. Die Parameter für den PID-Drehzahlregler befinden sich in Parametergruppe 7-0* PID Drehzahlregler.

Wählen Sie [2] Drehmomentregler in

Parameter 1-00 Regelverfahren, um den resultierenden Sollwert direkt als Drehmomentsollwert zu benutzen. Sie können die Drehmomentregelung nur in der Konfiguration

[3] Fluxvektor mit Geber (Parameter 1-01 Steuerprinzip) auswählen. Wenn dieser Modus gewählt wurde, erhält der Sollwert die Einheit Nm. Er benötigt keinen Drehmomentistwert, da das Drehmoment anhand der Strommessung des Frequenzumrichters berechnet wird.

Wählen Sie [3] PID-Prozess in Parameter 1-00 Regelverfahren, um die PID-Prozessregelung zur Regelung mit Rückführung z. B. der Drehzahl oder einer Prozessvariablen in der gesteuerten Anwendung zu benutzen.

2.3.4Hand-Steuerung [Hand On] und FernBetrieb [Auto On]

Sie können den Frequenzumrichter manuell über das LCP () oder aus der Ferne über Analogund Digitaleingänge und Feldbus bedienen. Falls in Parameter 0-40 [Hand On]-LCP Taste, Parameter 0-41 [Off]-LCP Taste, Parameter 0-42 [Auto On]-LCP Taste und Parameter 0-43 [Reset]-LCP Taste Aktiviert eingestellt ist, kann der Frequenzumrichter über das LCP mit den Tasten [Hand on] und [Off] gesteuert werden. Sie können Alarme über die [Reset]-Taste quittieren. Nach Drücken der [Hand On]-Taste schaltet der Frequenzumrichter in den Hand-Betrieb und verwendet standardmäßig den Ortsollwert, den Sie mithilfe der Navigationstasten am LCP einstellen können.

Nach Drücken der [Auto On]-Taste schaltet der Frequenzumrichter in den Auto-On-Betrieb und verwendet standardmäßig den Fernsollwert. In diesem Modus lässt sich der Frequenzumrichter über die Digitaleingänge bzw. verschiedene serielle Schnittstellen (RS485, USB oder einen optionalen Feldbus) steuern. Mehr Informationen zum Starten, Stoppen, Ändern von Rampen und Parametersätzen finden Sie in Parametergruppe 5-1* Digitaleingänge oder Parametergruppe 8-5* Betr. Bus/Klemme.

On		On		<![if ! IE]> <![endif]>e30bp046.12
Hand	O	Auto	Reset
	O		Reset

Abbildung 2.9 LCP-Tasten

Aktiver Sollwert und Regelverfahren

Der aktive Sollwert kann der Ortsollwert oder Fernsollwert sein.

In Parameter 3-13 Sollwertvorgabe können Sie den Ortsollwert durch Auswahl von [2] Ort permanent auswählen.

Wählen Sie [1] Fern für die dauerhafte Einstellung des Fernsollwerts. Durch Auswahl von [0] Umschalt. Hand/Auto (Werkseinstellung) hängt die Sollwertvorgabe von der aktiven Betriebsart (Hand oder Auto) ab.

Fern-					<![if ! IE]> <![endif]>130BA245.11
Fern-
sollwert			Fern
sollwert




Auto-Betrieb		Umschalt. Hand/Auto			Sollwert
		Umschalt. Hand/Auto			Sollwert
Hand-Betrieb
Hand-Betrieb			Ort



Ort-
Sollwert	Hand on-			P 3-13


				Sollwertvorgabe
	Hand o - und			Sollwertvorgabe
	Hand o - und
	Auto
	on-LCP-Taste

Abbildung 2.10 Ortsollwertverarbeitung

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P 1-05

Hand/Ort-Betrieb

Kon guration

Ort-

Sollwert

P 1-00 Regelverfahren

Drehzahl ohne/ mlt Ruckfuhrung

Skalieren ouf UPM oder Hz

Drehmoment

Ort-

Skalieren Sollw. ouf Nm

Skalieren ouf Prozesseinheit

PID-Prozess mlt Ruckf.

<![if ! IE]>

<![endif]>130BA246.10

Abbildung 2.11 Fernsollwertverarbeitung

LCP-Tasten	Parameter 3-13 Sollwert-	Aktiver Sollwert
	vorgabe

Hand	Umschalt. Hand/Auto	Hand-Betrieb

Hand Off	Umschalt. Hand/Auto	Hand-Betrieb
(Aus)

Auto	Umschalt. Hand/Auto	Fern

Auto Off	Umschalt. Hand/Auto	Fern
(Aus)

Alle Tasten	Hand-Betrieb	Hand-Betrieb

Alle Tasten	Fern	Fern

Tabelle 2.1 Bedingungen für Ort-/Fernsollwertverarbeitung

Parameter 1-00 Regelverfahren definiert, welches Regelverfahren (d. h., Drehzahl, Drehmoment oder Prozessregelung) bei Fern-Betrieb angewendet werden soll.

Parameter 1-05 Hand/Ort-Betrieb Konfiguration definiert, welches Regelverfahren bei Hand (Ort)-Betrieb angewendet werden soll. Einer von beiden ist immer aktiv, es können jedoch nicht beide gleichzeitig aktiv sein.

2.3.5Programmierung von Drehmomentgrenze und Stopp

Bei Anwendungen mit elektromechanischer Bremse, z. B.		2	2
Hubanwendungen, besteht die Möglichkeit, beim
Überschreiten der Drehmomentgrenzen z. B. während einer
Stopp-Rampe, den Frequenzumrichter zu stoppen und die
elektromechanische Bremse gleichzeitig zu aktivieren.
Das Beispiel unten zeigt, wie Sie die Klemmen des
Frequenzumrichters für diese Funktion programmieren
müssen.
Sie können die externe Bremse an Relais 1 oder 2
anschließen. Programmieren Sie Parameter 5-01 Klemme 27
Funktion auf [2] Motorfreilauf invers oder [3] Motorfreilauf/
Reset inverse, und programmieren Sie
Parameter 5-02 Klemme 29 Funktion auf [1] Ausgang und
[27] Mom.grenze u. Stopp.
Beschreibung
Ist ein Stoppbefehl über Klemme 18 aktiv, ohne dass sich
der Frequenzumrichter in der Drehmomentgrenze befindet,
so fährt der Frequenzumrichter den Motor über die
Rampenfunktion auf 0 Hz herunter.
Befindet sich der Frequenzumrichter an der Drehmoment-
grenze und es wird ein Stoppbefehl aktiviert, so wird
Parameter 5-31 Klemme 29 Digitalausgang (auf [27]
Mom.grenze u. Stopp programmiert) aktiv. Das Signal an
Klemme 27 ändert sich von Logisch 1 zu Logisch 0, und
der Motor startet den Freilauf. Der Freilauf stellt sicher, dass
die Hubanwendung auch dann stoppt, wenn der Frequen-
zumrichter selbst das notwendige Drehmoment nicht
handhaben kann, etwa durch zu große Überlast.
•	Start/Stopp über Klemme 18
	Parameter 5-10 Klemme 18 Digitaleingang [8] Start
•	Schnellstopp über Klemme 27
	Parameter 5-12 Klemme 27 Digitaleingang [2]
	Motorfreilauf (inv.)
•	Klemme 29 Ausgang
	Parameter 5-02 Klemme 29 Funktion [1] Klemme 29
	Funktion/Ausgang
	Parameter 5-31 Klemme 29 Digitalausgang [27]
	Mom.grenze u. Stopp
•	[0] Relaisausgang (Relais 1)
	Parameter 5-40 Relaisfunktion [32] Mechanische
	Bremse

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	1 -
2 2	24 VDC
	+

VLT® Decentral Drive FCD 302

I max	0.1 Amp	<![if ! IE]> <![endif]>130BC997.10

P 5-40 [0] [32]

<![if ! IE]>

<![endif]>03 02 01

Pos.	Beschreibung

1	Externe 24 V DC

2	Anschluss der mechanischen Bremse

3	Relais 1

Abbildung 2.12 Mechanische Bremssteuerung

2.4 PID-Regelung

2.4.1 PID-Drehzahlregler

Parameter 1-00 Regelver-	Parameter 1-01 Steuerprinzip
fahren
fahren	U/f	VVC+	Fluxvektor oh. Geber	Fluxvektor mit
				Geberrückführung

[0] Ohne Rückführung	Nicht aktiv1)	Nicht aktiv1)	Aktiv	–
[1] Mit Drehgeber	–	Aktiv	–	Aktiv

[2] Drehmoment	–	–	–	Nicht aktiv1)
[3] PID-Prozess	–	Nicht aktiv1)	Aktiv	Aktiv

Tabelle 2.2 Steuerkonfigurationen mit aktiver Drehzahlregelung

1) „Nicht aktiv“ bedeutet, dass der Modus verfügbar ist, aber die Drehzahlregelung in diesem Modus nicht aktiv ist.

HINWEIS

Der PID-Drehzahlregler funktioniert mit der Standard-Parametereinstellung (Werkseinstellungen), Sie sollten ihn jedoch zur Optimierung der Motorsteuerung anpassen. Insbesondere das Potenzial der beiden Flux-Motorsteuerprinzipien hängt stark von der richtigen Einstellung ab.

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2.4.2 Für die Drehzahlregelung relevante Parameter

			2	2
Parameter	Funktionsbeschreibung

Parameter 7-00 Drehgeberrückführung	Legt den Eingang fest, von dem der PID-Drehzahlregler den Istwert erhalten soll.

Parameter 30-83 Drehzahlregler P-Verstärkung	Je höher der Wert, desto schneller die Regelung. Ein zu hoher Wert kann jedoch zu
Parameter 30-83 Drehzahlregler P-Verstärkung
	Schwingungen führen.

Parameter 7-03 Drehzahlregler I-Zeit	Eliminiert eine Abweichung von der stationären Drehzahl. Je niedriger der Wert, desto
	schneller die Reaktion. Ein zu niedriger Wert kann jedoch zu Schwingungen führen.

Parameter 7-04 Drehzahlregler D-Zeit	Liefert Zuwachs proportional zur Veränderungsrate des Istwerts. Die Einstellung 0
	deaktiviert den Differentiator.

Parameter 7-05 Drehzahlregler D-Verstärk./	Kommt es in einer Anwendung zu sehr schnellen Änderungen des Solloder Istwertes, so
Grenze	kann der Differentiator rasch zum Überschwingen neigen. Er reagiert auf Änderungen der
	Regelabweichung. Je schneller sich die Regelabweichung ändert, desto höher fällt auch die
	Differentiationsverstärkung aus. Sie können die Differentiationsverstärkung daher
	begrenzen, so dass sowohl eine angemessene Differentiationszeit bei langsamen
	Änderungen als auch eine angemessene Verstärkung bei schnellen Änderungen eingestellt
	werden kann.

Parameter 7-06 Drehzahlregler Tiefpassfilterzeit	Ein Tiefpassfilter, der Schwingungen auf dem Istwertsignal dämpft und die stationäre
	Leistung verbessert. Bei einer zu langen Filterzeit nimmt jedoch die dynamische Leistung
	des PID-Drehzahlreglers ab.
	Einstellungen von Parameter 7-06 Drehzahlregler Tiefpassfilterzeit aus der Praxis anhand der
	Anzahl von Impulsen pro Umdrehung am Drehgeber (PPR):

	Drehgeber-PPR	Parameter 7-06 Drehzahlregler Tiefpassfilterzeit

	512	10 ms

	1024	5 ms

	2048	2 ms

	4096	1 ms

Tabelle 2.3 Für die Drehzahlregelung relevante Parameter

Beispiel zur Programmierung der Drehzahlregelung

In diesem Fall wird der PID-Drehzahlregler verwendet, um eine konstante Motordrehzahl trotz veränderlicher Motorlast aufrecht zu erhalten. Die erforderliche Motordrehzahl wird über ein Potenziometer eingestellt, das mit Klemme 53 verbunden ist. Der Drehzahlbereich liegt zwischen 0 und 1500 U/min, was 0 bis 10 V über das Potenziometer entspricht. Start und Stopp werden durch einen mit Klemme 18 verbundenen Schalter geregelt. Der PID-Drehzahlregler überwacht die aktuelle Drehzahl des Motors mit Hilfe eines 24 V/HTL-Inkrementalgebers als Istwertgeber. Der Istwertgeber (1024 Impulse pro Umdrehung) ist mit den Klemmen 32 und 33 verbunden.

91	92	93	95	12
91	92	93	95
				37
L1	L2	L3	PE	18
				18
				50
				53
				55
				39
U	V	W	PE	20
U	V	W	PE	32
				32
96	97	98	99	33
96	97	98	99
	M			24 Vdc
	3

<![if ! IE]>

<![endif]>130BA174.10

Abbildung 2.13 Beispiel - Anschlüsse für die Drehzahlregelung

MG04H303

		Produktübersicht	VLT® Decentral Drive FCD 302
		Folgendes ist in der genannten Reihenfolge zu programmieren (siehe Erläuterung der Einstellungen im VLT®
		AutomationDrive FC301/FC302 Programmierhandbuch).
2	2	AutomationDrive FC301/FC302 Programmierhandbuch).
		In der nachfolgenden Liste wird davon ausgegangen, dass für alle anderen Parameter und Schalter die Werkseinstellung
		verwendet wird.

		Funktion		Parameter	Einstellung

		1) Stellen Sie sicher, dass der Motor einwandfrei läuft. Gehen Sie wie folgt vor:

		Stellen Sie die Motorparameter mithilfe der		Parametergruppe 1-2*	Siehe Motor-Typenschild.
		Typenschilddaten ein.		Motordaten

		Führen Sie eine automatische Motoranpassung durch.		Parameter 1-29 Auto	[1] Aktivieren Sie eine komplette AMA.
				m. Motoranpassung

		2) Prüfen Sie, ob der Motor läuft und der Drehgeber ordnungsgemäß angeschlossen ist. Gehen Sie wie folgt vor:

		Drücken Sie die [Hand On]-Taste am LCP. Prüfen Sie, ob		–	Stellen Sie einen positiven Sollwert ein.
		der Motor läuft und in welche Richtung er sich dreht
		(nachfolgend „positive Richtung“ genannt).

		Gehen Sie zu Parameter 16-20 Rotor-Winkel. Drehen Sie		Parameter 16-20 Rotor	(Schreibgeschützter Parameter) Anmerkung: Ein
		den Motor langsam in die positive Richtung. Das Drehen		-Winkel	ansteigender Wert läuft bei 65535 über und startet
		muss so langsam erfolgen (nur wenige U/min), dass Sie			erneut bei 0.
		feststellen können, ob der Wert in Parameter 16-20 Rotor-
		Winkel zuoder abnimmt.

		Wenn Parameter 16-20 Rotor-Winkel abnimmt, ändern Sie		Parameter 5-71 Kl.	[1] Links (falls Parameter 16-20 Rotor-Winkel abnimmt).
		die Drehgeberrichtung in Parameter 5-71 Kl. 32/33		32/33 Drehgeber
		Drehgeber Richtung.		Richtung

		3) Stellen Sie sicher, dass die Grenzwerte des Frequenzumrichters auf sichere Werte eingestellt sind

		Stellen Sie zulässige Grenzwerte für die Sollwerte ein.		Parameter 3-02 Minim	0 U/min (Werkseinstellung).
				aler Sollwert	1500 U/min (Werkseinstellung).
				Parameter 3-03 Maxi
				maler Sollwert

		Stellen Sie sicher, dass die Rampeneinstellungen		Parameter 3-41 Ramp	Werkseinstellung.
		innerhalb des Leistungsbereichs des Frequenzumrichters		enzeit Auf 1	Werkseinstellung.
		liegen und zulässigen Spezifikationen für den		Parameter 3-42 Ramp
		Anwendungsbetrieb entsprechen.		enzeit Ab 1

		Stellen Sie zulässige Grenzwerte für die Motordrehzahl		Parameter 4-11 Min.	0 U/min (Werkseinstellung).
		und -frequenz ein.		Drehzahl [UPM]	1500 U/min (Werkseinstellung).
				Parameter 4-13 Max.	60 Hz (Werkseinstellung 132 Hz).
				Drehzahl [UPM]
				Parameter 4-19 Max.
				Ausgangsfrequenz

		4) Konfigurieren Sie die Drehzahlregelung und wählen Sie das Motorsteuerprinzip.

		Aktivierung der Drehzahlregelung.		Parameter 1-00 Regelv	[1] Mit Drehgeber.
				erfahren

		Auswahl des Motorsteuerprinzips.		Parameter 1-01 Steuer	[3] Fluxvektor mit Geber.
				prinzip

		5) Konfigurieren und skalieren Sie den Sollwert für die Drehzahlregelung.

		Stellen Sie Analogeingang 53 als Sollwertquelle ein.		Parameter 3-15 Variab	Nicht notwendig (Werkseinstellung).
				ler Sollwert 1

		Skalieren Sie den Analogeingang 53 von 0 U/min (0 V)		Parametergruppe 6-1*	Nicht notwendig (Werkseinstellung).
		bis 1500 U/min (10 V).		Analogeingang 1

		6) Konfigurieren Sie das Signal des 24V/HTL-Drehgebers als Istwert für die Motorsteuerung und die Drehzahlregelung.

		Stellen Sie Digitaleingang 32 und 33 als Drehgebe-		Parameter 5-14 Klem	[0] Ohne Funktion (Werkseinstellung).
		reingänge ein.		me 32 Digitaleingang
				Parameter 5-15 Klem
				me 33 Digitaleingang

		Wählen Sie Klemme 32/33 als Motor-Istwert.		Parameter 1-02 Drehg	Nicht notwendig (Werkseinstellung).
				eber Anschluss

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Funktion		Parameter	Einstellung

Wählen Sie Klemme 32/33 als PID-Drehzahlrückführung.		Parameter 7-00 Drehg	Nicht notwendig (Werkseinstellung).
Wählen Sie Klemme 32/33 als PID-Drehzahlrückführung.		Parameter 7-00 Drehg	Nicht notwendig (Werkseinstellung).	2	2
		eberrückführung

7) Stellen Sie die Parameter für die PID-Drehzahlregelung ein.
Verwenden Sie ggf. die Einstellungsanweisungen oder		Parametergruppe	Siehe Anweisungen in Kapitel 2.4.3 Optimieren des PID-
Verwenden Sie ggf. die Einstellungsanweisungen oder		Parametergruppe	Siehe Anweisungen in Kapitel 2.4.3 Optimieren des PID-
stellen Sie manuell ein.		7-0*PID Drehzahl-	Drehzahlreglers.
		regler

8) Fertig!

Speichern Sie die Parametereinstellung im LCP.		Parameter 0-50 LCP-	[1] Speichern in LCP.
		Kopie

Tabelle 2.4 Drehzahlregelungseinstellungen

2.4.3 Optimieren des PID-Drehzahlreglers

Die folgenden Einstellungsanweisungen sind empfehlenswert, wenn in Anwendungen mit überwiegend träger Last (mit geringer Reibung) eines der Flux-Motorsteuerprin- zipien angewendet wird.

Der Wert von Parameter 30-83 Drehzahlregler P-Verstärkung hängt von der Gesamtträgheit von Motor und Last ab. Die ausgewählte Bandbreite kann anhand der folgenden Formel berechnet werden:

Par				kgm2 x Par.
	Gesamt		Trägheit
		. 7	02 =				x Bandbreite
			Par . 1	20 x 9550	. 1	25	x Bandbreite
			Par . 1	20 x 9550	. 1	25

rad/s

HINWEIS

Parameter 1-20 Motornennleistung [kW] ist die Motorleistung in [kW] (d. h. für die Berechnung 4 kW anstatt 4000 W verwenden).

Ein praktischer Wert für die Bandbreite ist 20 rad/s. Prüfen Sie das Ergebnis der Berechnung von

Parameter 30-83 Drehzahlregler P-Verstärkung mit der folgenden Formel (nicht erforderlich bei einem hochauflösenden Istwert wie z. B. einem SinCos-Istwert):

Ein guter Ausgangswert für Parameter 7-06 Drehzahlregler Tiefpassfilterzeit ist 5 ms (eine niedrigere Drehgeberauflösung erfordert einen höheren Filterwert). Normalerweise ist ein max. Drehmoment-Rippel von 3 % zulässig. Für Inkrementalgeber finden Sie die Drehgeberauflösung in

Parameter 5-70 Kl. 32/33 Drehgeber Aufl. [Pulse/U] (24V HTL bei Standard-Frequenzumrichter) oder

Parameter 17-11 Inkremental Auflösung [Pulse/U] (5 V TTL für VLT® Encoder Input MCB 102).

Generell wird die passende Obergrenze von

Parameter 30-83 Drehzahlregler P-Verstärkung anhand der Drehgeberauflösung und der Istwert-Filterzeit ermittelt. Andere Faktoren in der Anwendung können den

Parameter 30-83 Drehzahlregler P-Verstärkung jedoch auf einen niedrigeren Wert begrenzen.

Zum Minimieren von Übersteuerung kann

Parameter 7-03 Drehzahlregler I-Zeit (je nach Anwendung) auf ca. 2,5 Sek. eingestellt werden.

Parameter 7-04 Drehzahlregler D-Zeit sollte auf 0 eingestellt sein, bis alle anderen Einstellungen vorgenommen wurden. Sie können ggf. experimentieren und diese Einstellung in kleinen Schritten ändern.

Par	. 7x			MAX
			x Geber			Auflösung x Par
		02			=	Auflösung x Par			. 7 06
0 . 01		4				x			. 7 06
						Rippel
x Max. Drehmoment2							π	%
								%

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2.4.4 PID-Prozessregler

2 2 Mit der PID-Prozessregelung lassen sich Anwendungsparameter steuern, die mit einem Sensor messbar sind (Druck, Temperatur, Fluss) und vom angeschlossenen Motor über eine Pumpe, einen Lüfter oder ein anderes Gerät beeinflusst werden können.

Tabelle 2.5 zeigt die Konfigurationen, bei denen die Prozessregelung möglich ist. Wenn ein Flux-Motorsteuerprinzip verwendet wird, ist zu beachten, dass Sie auch die Parameter für den PID-Drehzahlregler einstellen müssen. Lesen Sie Kapitel 2.3 Regelungsstrukturen, um zu sehen, wo die Drehzahlregelung aktiviert ist.

Parameter 1-00 Regelverfahren	Parameter 1-01 Steuerprinzip

	U/f	VVC+	Fluxvektor oh.	Fluxvektor mit
			Geber	Geberrückführung

[3] PID-Prozess	–	PID-Prozess	Prozess und	Prozess und Drehzahl
			Drehzahl

Tabelle 2.5 Einstellungen für PID-Prozessregelung

HINWEIS

Die PID-Prozessregelung funktioniert mit der Standard-Parametereinstellung, sollte jedoch zur Optimierung der Anwendungssteuerung angepasst werden. Insbesondere das Potenzial der beiden Flux-Motorsteuerprinzipien hängt stark von der richtigen Einstellung der PID-Drehzahlregelung (vor dem Einstellen der PID-Prozessregelung) ab.

	Prozess H192PID	<![if ! IE]> <![endif]>130BA178.10
P 7-38		<![if ! IE]> <![endif]>130BA178.10

		Vorsteuerung			100%
Sollwert−	+				0%
verarbei−	% [Einheit]]	%		%	0%
tung	_	[Einheit]		[Drehzahl]	0%		Zu
tung	_	[Einheit]	PID	[Drehzahl]		Drehzahl−	Zu
						bereich	Motor-
Istwert−		*(-1)			-100%		steuerung
		*(-1)			100%

verarbei−	% [Einheit]]
verarbei−	% [Einheit]]
tung
		P 7-30			-100%	P 4-10
		P 7-30				P 4-10
		normal/invers				Motordrehrichtung

Abbildung 2.14 Diagramm für PID-Prozessregler

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2.4.5 Relevante Parameter für die Prozessregelung

		2	2
Parameter	Funktionsbeschreibung

Parameter 7-20 PID-Prozess Istwert 1	Legt den Eingang (Analog oder Puls) fest, von dem die PID-Prozessregelung den Istwert
	erhalten soll.
	erhalten soll.

Parameter 7-22 PID-Prozess Istwert 2	Gegebenenfalls: Legt fest, ob (und von woher) die PID-Prozessregelung ein zusätzliches
	Istwertsignal erhält. Wenn Sie einen weiteren Istwertanschluss ausgewählt haben, werden
	die beiden Istwertsignale vor der Verwendung im PID-Prozessregler addiert.

Parameter 7-30 Auswahl Normal-/Invers-	Im Betriebsmodus [0] Normal reagiert die Prozessregelung mit einer Erhöhung der
Regelung	Motordrehzahl, wenn der Istwert den Sollwert unterschreitet. In der gleichen Situation,
	jedoch im Betriebsmodus [1] Invers, reagiert die Prozessregelung stattdessen mit einer
	abnehmenden Motordrehzahl.

Parameter 7-31 PID-Prozess Anti-Windup	Die Anti-Windup-Funktion bewirkt, dass im Falle des Erreichens einer Frequenzoder
	Drehmomentgrenze der Integrator auf eine Verstärkung eingestellt wird, die der aktuellen
	Frequenz entspricht. So vermeiden Sie, dass bei einer Abweichung, die mit einer Drehzahl-
	änderung ohnehin nicht auszugleichen wäre, weiter integriert wird. Sie können die
	Funktion durch Auswahl von [0] Aus deaktivieren.

Parameter 7-32 PID-Prozess Reglerstart bei	In einigen Anwendungen kann das Erreichen der gewünschten Drehzahl bzw. des
	Sollwerts lange dauern. Bei solchen Anwendungen kann es von Vorteil sein, eine
	Motorfrequenz festzulegen, auf die der Frequenzumrichter den Motor ungeregelt
	hochfahren soll, bevor die Prozessregelung aktiviert wird. Dies erfolgt durch Festlegen
	eines Werts für PID-Prozess Reglerstart in Parameter 7-32 PID-Prozess Reglerstart bei.

Parameter 7-33 PID-Prozess P-Verstärkung	Je höher der Wert, desto schneller die Regelung. Ein zu hoher Wert kann jedoch zu
	Schwingungen führen.

Parameter 7-34 PID-Prozess I-Zeit	Eliminiert eine Abweichung von der stationären Drehzahl. Je niedriger der Wert, desto
	schneller die Reaktion. Ein zu niedriger Wert kann jedoch zu Schwingungen führen.

Parameter 7-35 PID-Prozess D-Zeit	Liefert Zuwachs proportional zur Veränderungsrate des Istwerts. Die Einstellung 0
	deaktiviert den Differentiator.

Parameter 7-36 PID-Prozess D-Verstärkung/	Kommt es in einer Anwendung zu sehr schnellen Änderungen des Solloder Istwertes, so
Grenze	kann der Differentiator rasch zum Überschwingen neigen. Er reagiert auf Änderungen der
	Regelabweichung. Je schneller sich die Regelabweichung ändert, desto höher fällt auch die
	Differentiationsverstärkung aus. Sie können die Differentiationsverstärkung daher
	begrenzen, um eine angemessene Differentiationszeit für langsame Änderungen
	einzustellen.

Parameter 7-38 PID-Prozess Vorsteuerung	In Anwendungen mit einer ausgeglichenen und in etwa linearen Beziehung zwischen dem
	Sollwert und der dafür erforderlichen Motordrehzahl können Sie die dynamische Leistung
	der PID-Prozessregelung gegebenenfalls mit Hilfe des Vorsteuerungsfaktors steigern.

Parameter 5-54 Pulseingang 29 Filterzeit	Sofern beim Istwertsignal Rippelströme bzw. -spannungen auftreten, können diese mit
(Pulseingang 29), Parameter 5-59 Pulseingang	Hilfe eines Tiefpassfilters gedämpft werden. Diese Zeitkonstante ist ein Ausdruck für eine
33 Filterzeit (Pulseingang 33),	Drehzahlgrenze der Rippel, die beim Istwertsignal auftreten.
Parameter 6-16 Klemme 53 Filterzeit (Analog-	Beispiel: Ist der Tiefpassfilter auf 0,1 s eingestellt, so ist die Eckfrequenz 10 RAD/s,
eingang 53), Parameter 6-26 Klemme 54	(Kehrwert von 0,1), was (10/(2 x π)) = 1,6 Hz entspricht. Dies führt dazu, dass alle Ströme/
Filterzeit (Analogeingang 54)	Spannungen, die um mehr als 1,6 Schwingungen pro Sekunde schwanken, herausgefiltert
	werden. Es wird also nur ein Istwertsignal geregelt, das mit einer Frequenz (Drehzahl) von
	unter 1,6 Hz schwankt.
	Der Tiefpassfilter verbessert die stationäre Leistung, bei einer zu langen Filterzeit nimmt
	jedoch die dynamische Leistung der PID-Prozessregelung ab.

Tabelle 2.6 Die folgenden Parameter sind für die Prozessregelung relevant

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		2.4.6 Beispiel für PID-Prozessregler
2	2	Abbildung 2.15 ist ein Beispiel für den PID-Prozessregler in
2	2	einer Lüftungsanlage.

1		<![if ! IE]> <![endif]>130BC966.10
1
	100kW
	2

W n °C	3
	3
<![if ! IE]> <![endif]>6 5 4

Pos. Beschreibung

1Kaltluft

2Wärmeerzeugung

3Temperaturtransmitter

4Temperatur

5Gebläsedrehzahl

6Wärme

Abbildung 2.15 PID-Prozessregelung in einer Lüftungsanlage

In der Lüftungsanlage soll mit Hilfe eines 0- bis 10-V- Potenziometers die Temperatur zwischen -5 und +35 °C einstellbar sein. Die eingestellte Temperatur soll mit Hilfe der Prozessregelung konstant gehalten werden.

Dabei wird mit steigender Temperatur auch die Drehzahl des Gebläses erhöht, um einen stärkeren Luftstrom zu erzeugen. Sinkt die Temperatur, verringert sich die Drehzahl. Der Transmitter wird als Temperatursensor mit einem Funktionsbereich von -10 bis +40 °C, 4-20 mA, verwendet. Minimale/maximale Drehzahl 300/1500 UPM.

Abbildung 2.16 Zweileiter-Transmitter

1.Start/Stopp über Schalter an Klemme 18.

2.Temperatursollwert über Potenziometer (-5 bis 35 °C, 0 bis 10 V DC) an Klemme 53.

3.Temperaturistwert über Transmitter (-10 bis 40 °C, 4 bis 20 mA) an Klemme 54. Schalter S202 ist auf EIN (Stromeingang) gestellt.

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2.4.7 Programmierreihenfolge

Funktion

Parameter

Einstellung

Initialisieren Sie den Frequenzumrichter

Parameter 14-22

[2] Initialisierung - Frequenzumrichter ausund wieder einschalten - Reset

Betriebsart

drücken.

1) Einstellen der Motorparameter.

Stellen Sie die Motorparameter anhand der

Parameter-

Siehe Motor-Typenschild.

Typenschilddaten ein.

gruppe 1-2*

Motordaten

Führen Sie eine komplette AMA aus.

Parameter 1-29

[1] Aktivieren Sie eine komplette AMA.

Autom.

Motoran-

passung

2) Prüfen Sie, ob der Motor in der richtigen Richtung läuft.

Bei Anschluss des Motors an einen Frequenzumrichter mit einfacher Phasenreihenfolge wie U-U, V-V; W-W dreht sich die Motorwelle bei

Sicht auf das Wellenende im Rechtslauf.

Drücken Sie die [Hand on] LCP-Taste. Prüfen Sie die Wellendrehrichtung, indem Sie einen manuellen Sollwert anlegen.

Falls sich der Motor in die falsche Richtung

Parameter 4-10

Wählen Sie die richtige Drehrichtung der Motorwelle.

dreht:

Motor

Ändern Sie die Motordrehrichtung in

Drehrichtung

Parameter 4-10 Motor Drehrichtung.

2. Schalten Sie das Netz aus - warten Sie

auf

das auf Entladen der Zwischenkreis-

spannung - tauschen Sie zwei der

Motorphasen.

Stellen Sie das Regelverfahren ein.

Parameter 1-00

[3] Prozess.

Regelverfahren

Stellen Sie die Hand/Ort-Betrieb Konfigu-

Parameter 1-05

[0] Ohne Rückführung.

ration ein.

Hand/Ort-

Betrieb

Konfiguration

3) Konfigurieren Sie den Sollwert, d. h. den Bereich der Sollwertverarbeitung. Stellen Sie die Skalierung des Analogeingangs in

Parametergruppe 6-** Analoge Ein-/Ausg. ein.

•

Stellen Sie Soll-/Istwert-Einheiten ein.

Parameter 3-01

[60] °C Displayeinheit.

•

Stellen Sie den min. Sollwert ein

Soll-/Istwert-

-5 °C.

(10 °C):

einheit

35 °C.

Par. . 3

10 0

Parameter 3-02

[0] 35%.

•

Stellen Sie den maximalen Sollwert ein

Minimaler

Sollw.

Par.

par.

(80 °C):

Sollwert

Wird der Einstellwert durch einen Festwert

Parameter 3-03

Parameter 3-14 Relativer Festsollwert bis Parameter 3-18 Relativ. Skalie-

100

. 3 03

. 3 02

= 24, 5°

(Arrayparameter) bestimmt, setzen Sie

Maximaler

rungssollw. Ressource, [0] = Keine Funktion

andere Sollwertquellen auf Keine Funktion.

Sollwert

Parameter 3-10

Festsollwert

4) Stellen Sie Grenzen für den Frequenzumrichter ein:

Stellen Sie die Rampenzeiten auf einen

Parameter 3-41

20 s.

ungefähren Wert von 20 s ein.

Rampenzeit Auf

20 s.

Parameter 3-42

Rampenzeit Ab

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		Funktion			Parameter	Einstellung

			•	Stellen Sie die min. Drehzahlgrenzen	Parameter 4-11	300 U/min.
2	2		•	Stellen Sie die min. Drehzahlgrenzen	Parameter 4-11	300 U/min.
				ein.	Min. Drehzahl	1500 U/min.
			•	Stellen Sie die maximale Motordreh-	[UPM]	60 Hz.
			•	Stellen Sie die maximale Motordreh-	Parameter 4-13
				zahlgrenze ein.

					Max. Drehzahl
			•	Stellen Sie die maximale Ausgangs-	Max. Drehzahl
			•	Stellen Sie die maximale Ausgangs-	[UPM]
				frequenz ein.	Parameter 4-19
					Parameter 4-19
					Max. Ausgangs-
					frequenz

		Stellen Sie S201 oder S202 auf die gewünschte Analogeingangsfunktion (Volt (V) oder Milliampere (l)) ein.

			HINWEIS
		Schalter sind sehr empfindlich - Schalten Sie den Frequenzumrichter aus und wieder ein und behalten Sie dabei
		Werkseinstellung V bei.

		5) Skalieren Sie die für Sollwert und Istwert verwendeten Analogeingänge.

			•	Stellen Sie Klemme 53 Skal. Min.	Parameter 6-10	0 V.
				Spannung ein.	Klemme 53 Skal.	10 V.
			•	Stellen Sie Klemme 53 Skal. Max.-	Min.Spannung	-5 °C.
				Spannung ein.	Parameter 6-11	35 °C.
				Spannung ein.	Klemme 53 Skal.	[2] Analogeingang 54.
			•	Stellen Sie Klemme 54 Skal. Min.-Istwert	Klemme 53 Skal.	[2] Analogeingang 54.
			•	Stellen Sie Klemme 54 Skal. Min.-Istwert	Max.Spannung
				ein.	Parameter 6-24
			•		Parameter 6-24
			•	Stellen Sie Klemme 54 Skal. Max.-	Klemme 54 Skal.
				Istwert ein.	Min.-Soll/Istwert
			•	Legen Sie den Istwertanschluss fest.	Parameter 6-25
			•	Legen Sie den Istwertanschluss fest.	Klemme 54 Skal.
					Klemme 54 Skal.
					Max.-Soll/Istwert
					Parameter 7-20
					PID-Prozess
					Istwert 1

		6) Grundlegende PID-Einstellungen.

		PID-Prozess normal/invers			Parameter 7-30	[0] Normal.
					Auswahl
					Normal-/Invers-
					Regelung

		PID-Prozess Anti-Windup.			Parameter 7-31	[1] Ein.
					PID-Prozess
					Anti-Windup

		PID-Prozess Reglerstartdrehzahl.			Parameter 7-32	300 U/min.
					PID-Prozess
					Reglerstart bei

		LCP-Kopie.			Parameter 0-50	[1] Speichern in LCP.
					LCP-Kopie

			Tabelle 2.7 Beispiel für Konfiguration des PID-Prozessreglers

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