How it Works
Danfoss
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FCD 302
Fact sheet
2 pgs818.28 Kb0
Operating guide [es]
72 pgs4.41 Mb0
Operating guide
80 pgs3.57 Mb0
Operating guide [de]
80 pgs3.67 Mb0
Operating guide [it]
70 pgs4.4 Mb0
Operating guide [zh]
62 pgs4.6 Mb0
Operating guide [pt]
72 pgs4.42 Mb0
Operating guide [el]
74 pgs4.5 Mb0
Operating guide [nl]
70 pgs4.39 Mb0
Operating guide [fr]
72 pgs4.42 Mb0
Design guide [de]
110 pgs19.05 Mb0
Fact sheet [zh]
2 pgs1.01 Mb0
Fact sheet [it]
2 pgs831.59 Kb0
Design guide [fr]
208 pgs6.18 Mb0
Design guide
112 pgs19.39 Mb0
Design guide [da]
94 pgs4.41 Mb0
Operating guide [de]
70 pgs4.11 Mb0
User guide
23 pgs7.35 Mb0
Design guide [fr]
98 pgs4.46 Mb0

Danfoss FCD 302 Design guide [de]

ENGINEERING TOMORROW
Projektierungshandbuch
VLT® Decentral Drive FCD 302
www.danfoss.de/vlt
Inhaltsverzeichnis Projektierungshandbuch
Inhaltsverzeichnis
1 Einführung
1.1 Lesen des Projektierungshandbuchs
1.1.1 Zusätzliche Materialien 6
1.2 Dokument- und Softwareversion
1.3 Definitionen
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
1.5 CE-Kennzeichnungen
1.5.1 Konformität 11
1.5.2 Was fällt unter die Richtlinien? 12
1.6 Übereinstimmung mit EMV-Richtlinie 2004/108/EG
1.7 Zulassungen
1.8 Entsorgung
10
11
12
12
12
2 Produktübersicht
2.1 Galvanische Trennung (PELV)
2.1.1 PELV (Schutzkleinspannung) – Protective Extra Low Voltage 13
2.1.2 Erdableitstrom 14
2.2 Steuerung/Regelung
2.2.1 Steuerverfahren 15
2.2.2 Interner Stromgrenzenregler in Betriebsart VVC
2.3 Regelungsstrukturen
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
2.4.1 PID-Drehzahlregler 20
2.4.2 Für die Drehzahlregelung relevante Parameter 21
2.4.3 Optimieren des PID-Drehzahlreglers 23
13
13
14
+
15
16
20
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 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. 1
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
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
2.6.1 Sollwertgrenzen 34
2.6.2 Skalierung von Festsollwerten und Bussollwerten 35
2.6.3 Skalierung von Analog- und Pulssollwerten und Istwert 35
2.6.4 Totzone um Null 36
2.7 Bremsfunktionen
2.7.1 Mechanische Bremse 40
2.7.1.1 Produktbroschüre für mechanische Bremse und Beschreibung des Stromkrei­ses 40
2.7.1.2 Mechanische Bremssteuerung 42
2.7.1.3 Verdrahtung der mechanischen Bremse 44
2.7.1.4 Mechanische Bremse in Hub- und Vertikalförderanwendungen 44
30
33
40
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
2.9 EMV
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
46
46
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
2 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. 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
3.1 Umgebungsbedingungen
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
3.2.1 Montagepositionen für hygienische Anwendungen 58
3.3 Eingang: Netzseitige Dynamik
3.3.1 Anschlüsse 59
3.3.1.1 Allgemeine Hinweise zu Kabeln 59
3.3.1.2 Netz- und 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
57
57
57
59
3.3.2.4 UL-Konformität 60
3.4 Ausgang: Motorseitige Dynamik
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
3.5.1 Hochspannungsprüfung 65
3.5.2 Erdung 65
3.5.3 Schutzerdungsverbindung 66
3.5.4 Testen der endgültigen Konfiguration 66
60
65
4 Anwendungsbeispiele
MG04H303 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. 3
67
Inhaltsverzeichnis
VLT® Decentral Drive FCD 302
4.1 Übersicht
4.2 AMA
4.2.1 AMA mit angeschlossener Kl. 27 67
4.2.2 AMA ohne angeschlossene Kl. 27 67
4.3 Analoger Drehzahlsollwert
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
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 Bus- und Relaisanschluss
4.5.1 Externe Alarmquittierung 70
4.5.2 RS485-Netzwerkverbindung 71
4.5.3 Motorthermistor 71
67
67
67
69
70
4.5.4 Verwendung von SLC zur Einstellung eines Relais 72
4.6 Bremsanwendung
4.6.1 Mechanische Bremssteuerung 73
4.6.2 Mechanische Bremse in Hub- und Vertikalförderanwendungen 73
4.7 Drehgeber
4.7.1 Drehgeberrichtung 75
4.8 Frequenzumrichtersystem mit Rückführung
4.9 Smart Logic Control
5 Besondere Betriebsbedingungen
5.1 Manuelle Leistungsreduzierung
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
73
75
75
76
79
79
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
4 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. MG04H303
Inhaltsverzeichnis Projektierungshandbuch
5.2.7 Strom 86
5.3 Leistungsreduzierung beim Betrieb mit niedriger Drehzahl
6 Typencode und Auswahlhilfe
6.1 Typencodebeschreibung
6.2 Bestellnummern
6.2.1 Bestellnummern: Zubehör 90
6.2.2 Bestellnummern: Ersatzteile 90
6.3 Optionen und Zubehör
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
7.1 Mechanische Abmessungen
7.2 Elektrische Daten und Kabelquerschnitte
7.2.1 Übersicht 96
7.2.2 UL/cUL-zugelassene Vorsicherungen 97
7.2.3 VLT® Decentral Drive FCD 302 Gleichspannungsniveaus 97
86
88
88
90
91
95
95
96
7.3 Allgemeine technische Daten
7.4 Wirkungsgrad
7.5 dU/dt-Bedingungen
Index
98
103
103
105
MG04H303 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. 5
Einführung
VLT® Decentral Drive FCD 302
11
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
HINWEIS
®
Das VLT
•
thandbuch enthält Informationen zur Installation und Inbetriebnahme des Frequenzumrichters.
Das VLT® AutomationDrive FC 301/302 Program-
•
mierhandbuch 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 Produk-
•
thandbuch, 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.
Decentral Drive FCD 302 Produk-
Weist auf eine wichtige Information hin, z. B. eine Situation, die zu Geräte- oder 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.
VLT® Encoder Option MCB 102 Installationsanwei-
•
sungen.
®
VLT
•
•
•
•
•
Technische Literatur und Zulassungen sind online verfügbar unter www.danfoss.de/search/?filter=type %3Adocumentation%2Csegment%3Adds.
In diesem Handbuch werden folgende Symbole verwendet:
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.
WARNUNG
Weist auf eine potenziell gefährliche Situation hin, die zum Tod oder zu schweren Verletzungen führen kann!
Dokument- und Softwareversion
1.2
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
aktualisiert.
Tabelle 1.1 Dokument- und Softwareversion
7.5x
6 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. MG04H303
175ZA078.10
Kippgrenze
Drehzahi
Moment
Einführung Projektierungshandbuch
1.3 Definitionen
1.3.1 Frequenzumrichter
I
VLT,MAX
Maximaler Ausgangsstrom.
I
VLT,N
Vom Frequenzumrichter gelieferter Ausgangsnennstrom.
U
VLT,MAX
Maximale Ausgangsspannung.
1.3.2 Eingang
Steuerbefehl
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.
n
slip
Motorschlupf.
P
M,N
Motornennleistung (Typenschilddaten in kW oder HP).
T
M,N
Nenndrehmoment (Motor).
U
M
Momentanspannung des Motors.
U
M,N
Motornennspannung (Typenschilddaten).
Losbrechmoment
1 1
Tabelle 1.2 Funktionsgruppen
1.3.3 Motor
Motor läuft
An der Antriebswelle erzeugtes Drehmoment und Drehzahl von 0 U/min zur maximalen Drehzahl am Motor.
f
JOG
Motorfrequenz bei aktivierter Funktion Festdrehzahl JOG (über Digitalklemmen).
f
M
Motorfrequenz.
f
MAX
Maximale Motorfrequenz.
f
MIN
Minimale Motorfrequenz.
f
M,N
Motornennfrequenz (Typenschilddaten).
I
M
Motorstrom (Istwert).
I
M,N
Motornennstrom (Typenschilddaten).
n
M,N
Motornenndrehzahl (Typenschilddaten).
n
s
Synchrone Motordrehzahl.
2 × Par. . 1 − 23 × 60s
ns=
Par. . 1 − 39
Abbildung 1.1 Losbrechmoment
η
VLT
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.
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Einführung
VLT® Decentral Drive FCD 302
11
Pulssollwert
Ein an die Digitaleingänge übertragenes Pulsfrequenzsignal (Klemme 29 oder 33).
Ref
MAX
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.
Ref
MIN
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).
Aus- und 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.
®
8 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. MG04H303
Einführung Projektierungshandbuch
SFAVM
Schaltmodus mit der Bezeichnung „Statorfluss-orientierte asynchrone Vektormodulation“ (Parameter 14-00 Schalt- muster).
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
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 I
Leistungs− faktor = 
3xUxI1cosϕ
3xUxI
EFF
.
eff
Der Leistungsfaktor einer 3-Phasen-Regelung ist definiert als:
Leistungs−faktor = 
I1xcosϕ1
I
EFF
 = 
I
I
1
dacosϕ1 = 1
EFF
Der Leistungsfaktor gibt an, wie stark ein Frequenzum­richter die Netzversorgung belastet. Je niedriger der Leistungsfaktor, desto höher der I
bei
eff
gleicher kW-Leistung.
I
EFF
= 
I
 + I
1
5
 + I
2
 + .. + I
7
2
n
2
2
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 Ist- und der Sollposition. Der Positionsfehler ist der Eingang für den PI-Positionsregler.
Positionseinheit
Die physische Einheit für Positionswerte.
1 1
MG04H303 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. 9
Einführung
VLT® Decentral Drive FCD 302
11
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 Überwachungs- und 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 Überwachungs- und Schutz­vorrichtungen können vorgesehen werden. Dabei sind immer geltende Sicherheitsvorschriften zu beachten, z. B. Bestimmungen für technische Anlagen, Unfallverhü­tungsvorschriften usw.
HINWEIS
Vertikalförder- und 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-Modulations­strategie 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 Hub- und 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 Wartungs- oder Reparaturar­beiten kann zum Tod oder zu schweren Verletzungen führen!
Stoppen Sie den Motor.
•
Trennen Sie die Netzversorgung und alle
•
externen Zwischenkreisversorgungen, einschließlich externer Batterie-, USV- und 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
•
Wartungs- oder Reparaturarbeiten ein geeignetes Spannungsmessgerät, um sicherzu­stellen, dass die Kondensatoren vollständig entladen sind.
10 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. 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
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.
1 1
MG04H303 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. 11
Einführung
VLT® Decentral Drive FCD 302
11
1.5.2 Was fällt unter die Richtlinien?
Übereinstimmung mit EMV-Richtlinie
1.6 2004/108/EG
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.
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 Heimwerker- oder 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 Heizungs- oder 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.
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.
Meistens setzen Fachleuchte Frequenzumrichter als komplexes Bauteil ein, das Teil eines größeren Geräts, Systems bzw. einer Anlage ist.
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-Installations­richtlinien 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.
Entsorgung
1.8
Elektrische Geräte und Komponenten dürfen nicht zusammen mit normalem Hausabfall entsorgt werden. Diese müssen separat mit Elektro- und Elektronik-Altgeräten gemäß den lokalen Bestimmungen und den aktuell gültigen Gesetzen gesammelt werden.
Tabelle 1.5 Entsorgungshinweise
12 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. MG04H303
130BC963.10
130BC964.10
130BC968.11
1325 4
6
9
8
M
7
Produktübersicht Projektierungshandbuch
2 Produktübersicht
Abbildung 2.1 Kleines Gerät
Die galvanische (sichere) Trennung wird erreicht, indem die
2 2
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.
Abbildung 2.2 Großes Gerät
1 Schaltnetzteil (SMPS) einschließlich Isolation des Signals
UDC, das die Gleichstrom-Zwischenkreisspannung anzeigt.
2.1 Galvanische Trennung (PELV)
2.1.1 PELV (Schutzkleinspannung) –
2 IGBT-Ansteuerkarte zur Ansteuerung der IGBTs (Triggert-
ransformatoren/Optokoppler).
3 Stromwandler.
Protective Extra Low Voltage
4 Bremselektronik (Optokoppler).
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.
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
MG04H303 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. 13
130BB957.11
Leakage current [mA]
100 Hz
2 kHz
100 kHz
Produktübersicht
VLT® Decentral Drive FCD 302
HINWEIS
Installation in großer Höhenlage:
22
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.
Abbildung 2.4 Einfluss der Trennfrequenz des Fehlerstrom­schutzschalters
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.
Siehe auch Anwendungshinweis zum Fehlerstromschutz­schalter.
Steuerung/Regelung
2.2
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:
Weitere Informationen finden Sie in EN/IEC 61800-5-1 und EN 50178.
Wenn Fehlerstromschutzschalter (RCDs), auch als Erdschlusstrennschalter (CLCBs) bezeichnet, zum Einsatz kommen, sind die folgenden Anforderungen einzuhalten:
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.
Fehlerstromschutzschalter
Verwenden Sie netzseitig allstromsensitive Fehler-
•
stromschutzschalter (Typ B).
Verwenden Sie Fehlerstromschutzschalter mit
•
Einschaltverzögerung, um Fehler durch transiente Erdströme zu vermeiden.
Bemessen Sie Fehlerstromschutzschalter in Bezug
•
auf Systemkonfiguration und Umgebungsbedin­gungen.
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 Nahrungsmittel- und Getränkeindustrie und in der Fördertechnik. In Anlagen, in denen mehrere Motoren in einer Fabrik verteilt sind, wie in Abfüllanlagen, Nahrungs­mittelzubereitungs- und 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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R+ 82
R­81
Brake Resistor
U 96
V 97
W 98
InrushR inr
P 14-50
L1 91
L2 92
L3 93
M
130BC965.10
Produktübersicht Projektierungshandbuch
Drehzahlregelung
Es gibt zwei Arten der Drehzahlregelung:
Drehzahlregelung ohne Istwertrückführung vom
•
Motor (ohne Geber).
Drehzahlregelung mit Istwertrückführung mit PID-
•
Regelcharakteristik. 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 Fluxvektor-
•
betrieb mit Geber ermöglicht eine Motorsteuerung anhand der Istwertsignale vom System. Sie bietet überragendes Drehmomentre­gelverhalten in allen vier Quadranten und bei allen Motordrehzahlen.
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.
VVC+-Betrieb ohne Rückführung. Die Funktion
•
wird in mechanisch robusten Anwendungen verwendet, dabei ist jedoch die Genauigkeit begrenzt. Die Drehmomentfunktion ohne Rückführung funktioniert grundsätzlich nur in einer Drehzahlrichtung. Das Drehmoment wird anhand der internen Strommessung des Frequen­zumrichters berechnet. Siehe Anwendungsbeispiel
Kapitel 2.3.1 Regelungsstruktur bei VVC+ Advanced Vector Control.
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.
2 2
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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+
Produktübersicht
VLT® Decentral Drive FCD 302
2.3 Regelungsstrukturen
2.3.1
Regelungsstruktur bei VVC+ Advanced Vector Control
22
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 Druck- oder Durchflussregelung) zu verwenden. Die Parameter für Prozess-PID-Regelung befinden sich in Parame- tergruppe 7-2* PID-Prozess Istw. und Parametergruppe 7-3* PID Prozessregler.
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Produktübersicht Projektierungshandbuch
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 Rampen- und Drehzahlbegrenzungen geführt.
2 2
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 Druck- oder Durchflussregelung zu verwenden. Die Parameter für Prozess-PID-Regelung befinden sich in Parameter- gruppe 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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e30bp046.12
Hand
On
Off
Auto
On
Reset
Fern­sollwert
Ort­Sollwert
Auto-Betrieb
Hand-Betrieb
Umschalt. Hand/Auto
Ort
Fern
Sollwert
130BA245.11
Hand on­Hand o- und Auto on-LCP-Taste
P 3-13 Sollwertvorgabe
Produktübersicht
VLT® Decentral Drive FCD 302
In der gezeigten Konfiguration ist Parameter 1-01 Steuer­prinzip auf [3] Fluxvektor mit Geber und Parameter 1-00 Regelverfahren auf [1] Mit Drehgeber
22
eingestellt.
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
In dieser Konfiguration wird der Motorregelung ein Istwert­signal von einem direkt am Motor montierten Drehgeber zugeführt (eingestellt in Parameter 1-02 Drehgeber Anschluss).
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.
Wählen Sie [1] Mit Drehgeber in Parameter 1-00 Regelver- fahren, 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.
Abbildung 2.9 LCP-Tasten
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.
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
Wählen Sie [3] PID-Prozess in Parameter 1-00 Regelverfahren, um die PID-Prozessregelung zur Regelung mit Rückführung
(Werkseinstellung) hängt die Sollwertvorgabe von der aktiven Betriebsart (Hand oder Auto) ab.
z. B. der Drehzahl oder einer Prozessvariablen in der gesteuerten Anwendung zu benutzen.
2.3.4 Hand-Steuerung [Hand On] und Fern­Betrieb [Auto On]
Sie können den Frequenzumrichter manuell über das LCP () oder aus der Ferne über Analog- und 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.
Abbildung 2.10 Ortsollwertverarbeitung
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Drehmoment
Drehzahl ohne/ mlt Ruckfuhrung
Skalieren ouf UPM oder Hz
PID-Prozess mlt Ruckf.
Ort­Sollw.
Ort­Sollwert
P 1-00 Regelverfahren
P 1-05
Hand/Ort-Betrieb Konguration
130BA246.10
Skalieren ouf Nm
Skalieren ouf Prozess­einheit
Produktübersicht Projektierungshandbuch
2.3.5 Programmierung von Drehmomentgrenze und Stopp
Abbildung 2.11 Fernsollwertverarbeitung
LCP-Tasten Parameter 3-13 Sollwert-
vorgabe
Hand Umschalt. Hand/Auto Hand-Betrieb Hand⇒Off (Aus) Auto Umschalt. Hand/Auto Fern Auto⇒Off (Aus) Alle Tasten Hand-Betrieb Hand-Betrieb Alle Tasten Fern Fern
Tabelle 2.1 Bedingungen für Ort-/Fernsollwertverarbeitung
Umschalt. Hand/Auto Hand-Betrieb
Umschalt. Hand/Auto Fern
Aktiver Sollwert
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.
Bei Anwendungen mit elektromechanischer Bremse, z. B. 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 Drehmoment­grenze 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 Frequen­zumrichter 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
2 2
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130BC997.10
P 5-40 [0] [32]
-
+
01 02 03
24 VDC
I max
0.1 Amp
2 3
1
Produktübersicht
VLT® Decentral Drive FCD 302
22
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 Regelver­fahren
[0] Ohne Rückführung
[1] Mit Drehgeber – Aktiv – Aktiv [2] Drehmoment – – –
[3] PID-Prozess –
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.
Parameter 1-01 Steuerprinzip
U/f
Nicht aktiv
1)
+
VVC
Nicht aktiv
Nicht aktiv
Fluxvektor oh. Geber Fluxvektor mit
Geberrückführung
1)
1)
Aktiv –
Nicht aktiv
Aktiv Aktiv
1)
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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M
3
96 97 9998
91 92 93 95
50
12
L1 L2L1PEL3
W PEVU
F1
L2
L3
N
PE
18
53
37
55
20 32 33
39
24 Vdc
130BA174.10
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2.4.2 Für die Drehzahlregelung relevante Parameter
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
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./ Grenze
Kommt es in einer Anwendung zu sehr schnellen Änderungen des Soll- oder Istwertes, so 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
2 2
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.
Abbildung 2.13 Beispiel - Anschlüsse für die Drehzahlregelung
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VLT® Decentral Drive FCD 302
Folgendes ist in der genannten Reihenfolge zu programmieren (siehe Erläuterung der Einstellungen im VLT
®
AutomationDrive FC301/FC302 Programmierhandbuch).
In der nachfolgenden Liste wird davon ausgegangen, dass für alle anderen Parameter und Schalter die Werkseinstellung
22
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 Typenschilddaten ein. Führen Sie eine automatische Motoranpassung durch. Parameter 1-29 Auto
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 der Motor läuft und in welche Richtung er sich dreht (nachfolgend „positive Richtung“ genannt). Gehen Sie zu Parameter 16-20 Rotor-Winkel. Drehen Sie den Motor langsam in die positive Richtung. Das Drehen muss so langsam erfolgen (nur wenige U/min), dass Sie feststellen können, ob der Wert in Parameter 16-20 Rotor- Winkel zu- oder abnimmt. Wenn Parameter 16-20 Rotor-Winkel abnimmt, ändern Sie die Drehgeberrichtung in Parameter 5-71 Kl. 32/33 Drehgeber 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
Stellen Sie sicher, dass die Rampeneinstellungen innerhalb des Leistungsbereichs des Frequenzumrichters liegen und zulässigen Spezifikationen für den Anwendungsbetrieb entsprechen. Stellen Sie zulässige Grenzwerte für die Motordrehzahl und -frequenz ein.
4) Konfigurieren Sie die Drehzahlregelung und wählen Sie das Motorsteuerprinzip.
Aktivierung der Drehzahlregelung. Parameter 1-00 Regelv
Auswahl des Motorsteuerprinzips. Parameter 1-01 Steuer
5) Konfigurieren und skalieren Sie den Sollwert für die Drehzahlregelung.
Stellen Sie Analogeingang 53 als Sollwertquelle ein. Parameter 3-15 Variab
Skalieren Sie den Analogeingang 53 von 0 U/min (0 V) bis 1500 U/min (10 V).
6) Konfigurieren Sie das Signal des 24V/HTL-Drehgebers als Istwert für die Motorsteuerung und die Drehzahlregelung.
Stellen Sie Digitaleingang 32 und 33 als Drehgebe­reingänge ein.
Wählen Sie Klemme 32/33 als Motor-Istwert. Parameter 1-02 Drehg
Parametergruppe 1-2* Motordaten
m. Motoranpassung
– Stellen Sie einen positiven Sollwert ein.
Parameter 16-20 Rotor
-Winkel
Parameter 5-71 Kl. 32/33 Drehgeber Richtung
aler Sollwert Parameter 3-03 Maxi maler Sollwert Parameter 3-41 Ramp enzeit Auf 1 Parameter 3-42 Ramp enzeit Ab 1 Parameter 4-11 Min. Drehzahl [UPM] Parameter 4-13 Max. Drehzahl [UPM] Parameter 4-19 Max. Ausgangsfrequenz
erfahren
prinzip
ler Sollwert 1 Parametergruppe 6-1* Analogeingang 1
Parameter 5-14 Klem me 32 Digitaleingang Parameter 5-15 Klem me 33 Digitaleingang
eber Anschluss
Siehe Motor-Typenschild.
[1] Aktivieren Sie eine komplette AMA.
(Schreibgeschützter Parameter) Anmerkung: Ein ansteigender Wert läuft bei 65535 über und startet erneut bei 0.
[1] Links (falls Parameter 16-20 Rotor-Winkel abnimmt).
0 U/min (Werkseinstellung). 1500 U/min (Werkseinstellung).
Werkseinstellung. Werkseinstellung.
0 U/min (Werkseinstellung). 1500 U/min (Werkseinstellung). 60 Hz (Werkseinstellung 132 Hz).
[1] Mit Drehgeber.
[3] Fluxvektor mit Geber.
Nicht notwendig (Werkseinstellung).
Nicht notwendig (Werkseinstellung).
[0] Ohne Funktion (Werkseinstellung).
Nicht notwendig (Werkseinstellung).
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Produktübersicht Projektierungshandbuch
Funktion Parameter Einstellung
Wählen Sie Klemme 32/33 als PID-Drehzahlrückführung. Parameter 7-00 Drehg
eberrückführung
7) Stellen Sie die Parameter für die PID-Drehzahlregelung ein.
Verwenden Sie ggf. die Einstellungsanweisungen oder stellen Sie manuell ein.
8) Fertig!
Speichern Sie die Parametereinstellung im LCP. Parameter 0-50 LCP-
Tabelle 2.4 Drehzahlregelungseinstellungen
Parametergruppe 7-0*PID Drehzahl­regler
Kopie
Nicht notwendig (Werkseinstellung).
Siehe Anweisungen in Kapitel 2.4.3 Optimieren des PID-
Drehzahlreglers.
[1] Speichern in LCP.
2 2
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-Motorsteuerprin­zipien 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 . 7 − 02 =
Gesamt−Trä gheitk gm2xPar. . 1 − 25
Par . 1 − 20x9550
xBandbreite
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 . 7 − 02
0 . 01x4xGeber−AuflösungxPar . 7 − 06
MAX
=
2xπ
xMax.DrehmomentRippel %
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P 7-30 normal/invers
PID
P 7-38
*(-1)
Vorsteuerung
Sollwert− verarbei−
tung
Istwert verarbei−
tung
% [Einheit]]
% [Einheit]]
% [Einheit]
%
[Drehzahl]
Drehzahl− bereich
P 4-10 Motordrehrichtung
Zu Motor­steuerung
Prozess H192PID
130BA178.10
_
+
0%
-100%
100%
0%
-100%
100%
−
Produktübersicht
2.4.4 PID-Prozessregler
VLT® Decentral Drive FCD 302
22
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.
Mit der PID-Prozessregelung lassen sich Anwendungsparameter steuern, die mit einem Sensor messbar sind (Druck,
Parameter 1-00 Regelverfahren Parameter 1-01 Steuerprinzip
U/f
[3] PID-Prozess – PID-Prozess Prozess und
VVC
+
Fluxvektor oh. Geber
Fluxvektor mit Geberrückführung 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.
Abbildung 2.14 Diagramm für PID-Prozessregler
24 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. MG04H303
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2.4.5 Relevante Parameter für die Prozessregelung
Parameter Funktionsbeschreibung
Parameter 7-20 PID-Prozess Istwer t 1 Legt den Eingang (Analog oder Puls) fest, von dem die PID-Prozessregelung den Istwert
erhalten soll.
Parameter 7-22 PID-Prozess Istwer t 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-/Invers­Regelung
Parameter 7-31 PID-Prozess Anti-Windup Die Anti-Windup-Funktion bewirkt, dass im Falle des Erreichens einer Frequenz- oder
Parameter 7-32 PID-Prozess Reglerstart bei In einigen Anwendungen kann das Erreichen der gewünschten Drehzahl bzw. des
Parameter 7-33 PID-Prozess P-Verstärkung Je höher der Wert, desto schneller die Regelung. Ein zu hoher Wert kann jedoch zu
Parameter 7-34 PID-Prozess I-Zeit Eliminiert eine Abweichung von der stationären Drehzahl. Je niedriger der Wert, desto
Parameter 7-35 PID-Prozess D-Zeit Liefert Zuwachs proportional zur Veränderungsrate des Istwerts. Die Einstellung 0
Parameter 7-36 PID-Prozess D-Verstärkung/ Grenze
Parameter 7-38 PID-Prozess Vorsteuerung In Anwendungen mit einer ausgeglichenen und in etwa linearen Beziehung zwischen dem
Parameter 5-54 Pulseingang 29 Filterzeit (Pulseingang 29), Parameter 5-59 Pulseingang 33 Filterzeit (Pulseingang 33), Parameter 6-16 Klemme 53 Filterzeit (Analog- eingang 53), Parameter 6-26 Klemme 54 Filterzeit (Analogeingang 54)
Im Betriebsmodus [0] Normal reagiert die Prozessregelung mit einer Erhöhung der Motordrehzahl, wenn der Istwert den Sollwert unterschreitet. In der gleichen Situation, jedoch im Betriebsmodus [1] Invers, reagiert die Prozessregelung stattdessen mit einer abnehmenden Motordrehzahl.
Drehmomentgrenze der Integrator auf eine Verstärkung eingestellt wird, die der aktuellen Frequenz entspricht. So vermeiden Sie, dass bei einer Abweichung, die mit einer Drehzahl­änderung ohnehin nicht auszugleichen wäre, weiter integriert wird. Sie können die Funktion durch Auswahl von [0] Aus deaktivieren.
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.
Schwingungen führen.
schneller die Reaktion. Ein zu niedriger Wert kann jedoch zu Schwingungen führen.
deaktiviert den Differentiator. Kommt es in einer Anwendung zu sehr schnellen Änderungen des Soll- oder Istwertes, so 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.
Sollwert und der dafür erforderlichen Motordrehzahl können Sie die dynamische Leistung der PID-Prozessregelung gegebenenfalls mit Hilfe des Vorsteuerungsfaktors steigern. Sofern beim Istwertsignal Rippelströme bzw. -spannungen auftreten, können diese mit Hilfe eines Tiefpassfilters gedämpft werden. Diese Zeitkonstante ist ein Ausdruck für eine Drehzahlgrenze der Rippel, die beim Istwertsignal auftreten. Beispiel: Ist der Tiefpassfilter auf 0,1 s eingestellt, so ist die Eckfrequenz 10 RAD/s, (Kehrwert von 0,1), was (10/(2 x π)) = 1,6 Hz entspricht. Dies führt dazu, dass alle Ströme/ 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.
2 2
Tabelle 2.6 Die folgenden Parameter sind für die Prozessregelung relevant
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130BC966.10
5
6
1
100kW
n °CW
2
3
4
ON
WARNING
ALARM
Bus MS NS2NS1
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2.4.6 Beispiel für PID-Prozessregler
VLT® Decentral Drive FCD 302
22
einer Lüftungsanlage.
Pos. Beschreibung
1 Kaltluft 2 Wärmeerzeugung 3 Temperaturtransmitter 4 Temperatur 5 Gebläsedrehzahl 6 Wärme
Abbildung 2.16 Zweileiter-Transmitter
1. Start/Stopp über Schalter an Klemme 18.
Abbildung 2.15 ist ein Beispiel für den PID-Prozessregler in
Abbildung 2.15 PID-Prozessregelung in einer Lüftungsanlage
2. Temperatursollwert über Potenziometer (-5 bis 35 °C, 0 bis 10 V DC) an Klemme 53.
3.
In der Lüftungsanlage soll mit Hilfe eines 0- bis 10-V­Potenziometers die Temperatur zwischen -5 und +35 °C einstellbar sein. Die eingestellte Temperatur soll mit Hilfe
Temperaturistwert über Transmitter (-10 bis 40 °C, 4 bis 20 mA) an Klemme 54. Schalter S202 ist auf EIN (Stromeingang) gestellt.
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.
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2.4.7 Programmierreihenfolge
Funktion Parameter Einstellung
Initialisieren Sie den Frequenzumrichter Parameter 14-22
Betriebsart
1) Einstellen der Motorparameter. Stellen Sie die Motorparameter anhand der Typenschilddaten ein.
Führen Sie eine komplette AMA aus. Parameter 1-29
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 dreht:
1. Ändern Sie die Motordrehrichtung in Parameter 4-10 Motor Drehrichtung.
2. Schalten Sie das Netz aus - warten Sie auf das auf Entladen der Zwischenkreis­spannung - tauschen Sie zwei der Motorphasen.
Stellen Sie das Regelverfahren ein. Parameter 1-00
Stellen Sie die Hand/Ort-Betrieb Konfigu­ration ein.
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.
•
Stellen Sie den min. Sollwert ein
•
(10 °C):
Stellen Sie den maximalen Sollwert ein
•
(80 °C):
Wird der Einstellwert durch einen Festwert (Arrayparameter) bestimmt, setzen Sie andere Sollwertquellen auf Keine Funktion.
4) Stellen Sie Grenzen für den Frequenzumrichter ein:
Stellen Sie die Rampenzeiten auf einen ungefähren Wert von 20 s ein.
Parameter­gruppe 1-2* Motordaten
Autom. Motoran­passung
Parameter 4-10 Motor Drehrichtung
Regelverfahren Parameter 1-05 Hand/Ort­Betrieb Konfiguration
Parameter 3-01 Soll-/Istwert­einheit Parameter 3-02 Minimaler Sollwert Parameter 3-03 Maximaler Sollwert Parameter 3-10 Festsollwert
Parameter 3-41 Rampenzeit Auf 1 Parameter 3-42 Rampenzeit Ab 1
[2] Initialisierung - Frequenzumrichter aus- und wieder einschalten - Reset
drücken.
Siehe Motor-Typenschild.
[1] Aktivieren Sie eine komplette AMA.
Wählen Sie die richtige Drehrichtung der Motorwelle.
[3] Prozess.
[0] Ohne Rückführung.
[60] °C Displayeinheit.
-5 °C. 35 °C. [0] 35%.
Sollw. = 
Parameter 3-14 Relativer Festsollwert bis Parameter 3-18 Relativ. Skalie­rungssollw. Ressource, [0] = Keine Funktion
20 s. 20 s.
Par. . 3 − 10
100
0
 ×  Par. . 3 − 03  − par. . 3 − 02  = 24, 5°C
2 2
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Produktübersicht
Funktion Parameter Einstellung
Stellen Sie die min. Drehzahlgrenzen
•
ein.
22
Stellen Sie die maximale Motordreh-
•
zahlgrenze ein.
Stellen Sie die maximale Ausgangs-
•
frequenz ein.
Stellen Sie S201 oder S202 auf die gewünschte Analogeingangsfunktion (Volt (V) oder Milliampere (l)) ein.
VLT® Decentral Drive FCD 302
Parameter 4-11 Min. Drehzahl [UPM] Parameter 4-13 Max. Drehzahl [UPM] Parameter 4-19 Max. Ausgangs­frequenz
300 U/min. 1500 U/min. 60 Hz.
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.
•
Spannung ein.
Stellen Sie Klemme 53 Skal. Max.-
•
Spannung ein.
Stellen Sie Klemme 54 Skal. Min.-Istwert
•
ein.
Stellen Sie Klemme 54 Skal. Max.-
•
Istwert ein.
Legen Sie den Istwertanschluss fest.
•
6) Grundlegende PID-Einstellungen.
PID-Prozess normal/invers Parameter 7-30
PID-Prozess Anti-Windup. Parameter 7-31
PID-Prozess Reglerstartdrehzahl. Parameter 7-32
LCP-Kopie. Parameter 0-50
Parameter 6-10 Klemme 53 Skal. Min.Spannung Parameter 6-11 Klemme 53 Skal. Max.Spannung Parameter 6-24 Klemme 54 Skal. Min.-Soll/Istwert Parameter 6-25 Klemme 54 Skal. Max.-Soll/Istwert Parameter 7-20 PID-Prozess Istwert 1
Auswahl Normal-/Invers­Regelung
PID-Prozess Anti-Windup
PID-Prozess Reglerstart bei
LCP-Kopie
0 V. 10 V.
-5 °C. 35 °C.
[2] Analogeingang 54.
[0] Normal.
[1] Ein.
300 U/min.
[1] Speichern in LCP.
Tabelle 2.7 Beispiel für Konfiguration des PID-Prozessreglers
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