MAKING MODERN LIVING POSSIBLE
Projektierungshandbuch
VLT® AutomationDrive FC 301/302
0,25-75 kW
www.danfoss.com/drives
Inhaltsverzeichnis |
Projektierungshandbuch |
|
|
Inhaltsverzeichnis |
|
1 Einführung |
8 |
1.1 Zweck des Projektierungshandbuchs |
8 |
1.2 Zusätzliche Materialien |
8 |
1.3 Abkürzungen, Symbole und Konventionen |
8 |
1.4 Definitionen |
9 |
1.5 Dokumentund Softwareversion |
10 |
1.6 Übereinstimmung mit Vorschriften |
10 |
1.6.1 CE-Zeichen |
10 |
1.6.1.1 Niederspannungsrichtlinie |
10 |
1.6.1.2 EMV-Richtlinie |
11 |
1.6.1.3 Maschinenrichtlinie |
11 |
1.6.2 UL-Konformität |
11 |
1.6.3 Konformität mit Richtlinien in der Schifffahrt |
11 |
1.7 Entsorgungshinweise |
11 |
1.8 Sicherheit |
11 |
2 Sicherheit |
13 |
2.1 Sicherheitssymbole |
13 |
2.2 Qualifiziertes Personal |
13 |
2.3 Sicherheitsmaßnahmen |
13 |
3 Grundlegende Betriebsprinzipien |
15 |
3.1 Allgemeines |
15 |
3.2 Beschreibung des Betriebs |
15 |
3.3 Funktionsbeschreibung |
15 |
3.3.1 Gleichrichterteil |
15 |
3.3.2 Zwischenkreisabschnitt |
15 |
3.3.3 Wechselrichterabschnitt |
15 |
3.3.4 Bremsoption |
15 |
3.3.5 Zwischenkreiskopplung |
16 |
3.4 Bedienschnittstellen zur Steuerung |
16 |
3.5 Anschlussplan |
17 |
3.6 PI-Regler |
19 |
3.6.1 Steuerverfahren |
19 |
3.6.2 FC 301 vs. FC 302 Steuerverfahren |
20 |
3.6.3 Regelungsstruktur in VVC+ |
21 |
3.6.4 Regelungsstruktur im Fluxvektor ohne Geber (nur FC 302) |
22 |
3.6.5 Regelungsstruktur bei Fluxvektor mit Geber (nur FC 302) |
23 |
3.6.6 PID |
24 |
MG33BF03 |
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1 |
Inhaltsverzeichnis |
Projektierungshandbuch |
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|
3.6.6.1 PID-Drehzahlregelung |
24 |
3.6.6.2 Optimieren des PID-Drehzahlreglers |
26 |
3.6.6.3 PID-Prozessregler |
27 |
3.6.6.4 Erweiterte PID-Regelung |
28 |
3.6.7 Interner Stromgrenzenregler in Betriebsart VVC+ |
28 |
3.6.8 Handsteuerung (Hand On) und Fernsteuerung (Auto On) |
28 |
3.7 Sollwertverarbeitung |
30 |
3.7.1 Sollwerteinstellung |
30 |
3.7.2 Sollwertgrenzen |
32 |
3.7.3 Skalierung von Festsollwerten und Bussollwerten |
32 |
3.7.4 Skalierung von Analogund Pulssollwerten und Istwert |
33 |
3.7.5 Totzone um Null |
33 |
4 Produktfunktionen |
38 |
4.1 Automatisierte Betriebsfunktionen |
38 |
4.1.1 Kurzschluss-Schutz |
38 |
4.1.2 Überspannungsschutz |
38 |
4.1.3 Erkennung fehlender Motorphasen |
39 |
4.1.4 Erkennung der Netzphasen-Asymmetrie |
39 |
4.1.5 Schalten am Ausgang |
39 |
4.1.6 Überlastschutz |
39 |
4.1.7 Blockierter Rotorschutz |
39 |
4.1.8 Automatische Leistungsreduzierung |
39 |
4.1.9 Automatische Energieoptimierung |
40 |
4.1.10 Automatische Taktfrequenzmodulation |
40 |
4.1.11 Automatische Leistungsreduzierung bei hoher Trägerfrequenz |
40 |
4.1.12 Spannungsschwankungen |
40 |
4.1.13 Resonanzdämpfung |
40 |
4.1.14 Temperaturgeregelte Lüfter |
40 |
4.1.15 EMV-Konformität |
40 |
4.1.16 Galvanische Trennung der Steuerklemmen |
40 |
4.2 Kundenspezifische Anwendungsfunktionen |
41 |
4.2.1 Automatische Motoranpassung |
41 |
4.2.2 Thermischer Motorschutz |
41 |
4.2.3 Netzausfall |
42 |
4.2.4 Integrierter PID-Regler |
42 |
4.2.5 Automatischer Wiederanlauf |
42 |
4.2.6 Motorfangschaltung |
42 |
4.2.7 Volles Drehmoment bei gesenkter Drehzahl |
42 |
4.2.8 Frequenzausblendung |
42 |
4.2.9 Motor-Vorheizung |
43 |
2 |
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Inhaltsverzeichnis |
Projektierungshandbuch |
|
|
4.2.10 4 programmierbare Parametersätze |
43 |
4.2.11 Dynamische Bremse |
43 |
4.2.12 Mechanische Bremssteuerung ohne Rückführung |
43 |
4.2.13 Mechanische Bremssteuerung mit Rückführung/Mechanische Bremse bei Hu- |
|
banwendungen |
44 |
4.2.14 Smart Logic Control (SLC) |
45 |
4.2.15 Safe Torque Off |
46 |
4.3 Danfoss VLT® FlexConcept® |
46 |
5 Systemintegration |
48 |
5.1 Betriebsbedingungen |
48 |
5.1.1 Luftfeuchtigkeit |
48 |
5.1.2 Temperatur |
48 |
5.1.3 Temperatur und Kühlung |
48 |
5.1.4 Manuelle Leistungsreduzierung |
49 |
5.1.4.1 Leistungsreduzierung beim Betrieb mit niedriger Drehzahl |
49 |
5.1.4.2 Leistungsreduzierung wegen niedrigem Luftdruck |
49 |
5.1.5 Störgeräusche |
50 |
5.1.6 Vibrationen und Erschütterungen |
50 |
5.1.7 Aggressive Umgebungen |
50 |
5.1.7.1 Gase |
50 |
5.1.7.2 Staubbelastung |
50 |
5.1.7.3 Explosionsgefährdete Bereiche |
51 |
5.1.8 Instandhaltung |
51 |
5.1.9 Lagerung |
51 |
5.2 Allgemeine EMV-Aspekte |
52 |
5.2.1 EMV-Prüfergebnisse |
53 |
5.2.2 Emissionsanforderungen |
54 |
5.2.3 Störfestigkeitsanforderungen |
54 |
5.2.4 Motorisolation |
55 |
5.2.5 Motorlagerströme |
55 |
5.3 Netzversorgungsstörung/-rückwirkung |
56 |
5.3.1 Einfluss von Oberschwingungen in einer Energieverteilungsanlage |
56 |
5.3.2 Normen und Anforderungen zur Oberschwingungsbegrenzung |
57 |
5.3.3 Reduzierung, Vermeidung oder Kompensation von Oberschwingungen |
58 |
5.3.4 Oberschwingungsberechnung |
58 |
5.4 Galvanische Trennung (PELV) |
58 |
5.4.1 PELV (Schutzkleinspannung) – Protective Extra Low Voltage |
58 |
5.5 Bremsfunktionen |
59 |
5.5.1 Auswahl des Bremswiderstands |
59 |
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3 |
Inhaltsverzeichnis |
Projektierungshandbuch |
|
|
6 Produktspezifikationen |
62 |
6.1 Elektrische Daten |
62 |
6.1.1 Netzversorgung 200-240 V |
62 |
6.1.2 Netzversorgung 380-500 V |
64 |
6.1.3 Netzversorgung 525-600 V (nur FC 302) |
67 |
6.1.4 Netzversorgung 525-690 V (nur FC 302) |
70 |
6.2 Allgemeine technische Daten |
72 |
6.2.1 Netzversorgung |
72 |
6.2.2 Motorausgang und Motordaten |
72 |
6.2.3 Umgebungsbedingungen |
72 |
6.2.4 Kabelspezifikationen |
73 |
6.2.5 Steuereingang/-ausgang und Steuerdaten |
73 |
6.2.6 Leistungsreduzierung wegen erhöhter Umgebungstemperatur |
77 |
6.2.6.1 Leistungsreduzierung wegen erhöhter Umgebungstemperatur, Bauform A |
77 |
6.2.6.2 Leistungsreduzierung wegen erhöhter Umgebungstemperatur, Bauform B |
77 |
6.2.6.3 Leistungsreduzierung wegen erhöhter Umgebungstemperatur, Bauform C |
80 |
6.2.7 Gemessene Werte für dU/dt-Prüfung |
82 |
6.2.8 Wirkungsgrad |
85 |
6.2.9 Störgeräusche |
85 |
7 Bestellen des Frequenzumrichters |
86 |
7.1 Antriebskonfigurator |
86 |
7.1.1 Typencode |
86 |
7.1.2 Sprache |
88 |
7.2 Bestellnummern |
89 |
7.2.1 Optionen und Zubehör |
89 |
7.2.2 Ersatzteile |
91 |
7.2.3 Montagezubehör |
91 |
7.2.4 VLT® AutomationDrive FC 301 |
92 |
7.2.5 Bremswiderstände für FC 302 |
96 |
7.2.6 Andere Flatpack-Bremswiderstände |
103 |
7.2.7 Oberschwingungsfilter |
105 |
7.2.8 Sinusfilter |
107 |
7.2.9 du/dt-Filter |
109 |
8 Mechanische Installation |
111 |
8.1 Sicherheit |
111 |
8.2 Abmessungen |
112 |
8.2.1 Aufstellung |
114 |
8.2.1.1 Abstand |
114 |
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Inhaltsverzeichnis |
Projektierungshandbuch |
|
|
8.2.1.2 Wandmontage |
114 |
9 Elektrische Installation |
116 |
9.1 Sicherheit |
116 |
9.2 Kabel |
117 |
9.2.1 Anzugsmoment |
117 |
9.2.2 Einführungsöffnungen |
118 |
9.2.3 Festziehen der Abdeckung, nachdem alle Anschlüsse vorgenommen wurden |
122 |
9.3 Netzanschluss |
122 |
9.3.1 Sicherungen und Trennschalter |
126 |
9.3.1.1 Sicherungen |
126 |
9.3.1.2 Empfehlungen |
127 |
9.3.1.3 CE-Konformität |
127 |
9.3.1.4 UL-Konformität |
130 |
9.4 Motoranschluss |
136 |
9.5 Schutz vor Erdableitstrom |
138 |
9.6 Zusätzliche Anschlüsse |
140 |
9.6.1 Relais |
140 |
9.6.2 Trennschalter und Schütze |
141 |
9.6.3 Zwischenkreiskopplung |
142 |
9.6.4 Bremswiderstand |
142 |
9.6.5 PC-Software |
142 |
9.6.5.1 MCT 10 |
143 |
9.6.5.2 MCT 31 |
143 |
9.6.5.3 Harmonic Calculation Software (HCS) |
143 |
9.7 Zusätzliche Motorinformationen |
143 |
9.7.1 Motorkabel |
143 |
9.7.2 Anschluss von mehreren Motoren |
144 |
9.8 Sicherheit |
146 |
9.8.1 Hochspannungsprüfung |
146 |
9.8.2 EMV-Erdung |
146 |
10 Anwendungsbeispiele |
148 |
10.1 Häufig verwendete Anwendungen |
148 |
10.1.1 Frequenzumrichtersystem mit Rückführung |
153 |
10.1.2 Programmierung von Momentengrenze und Stopp |
153 |
10.1.3 Programmieren der Drehzahlregelung |
154 |
11 Optionen und Zubehör |
156 |
11.1 Kommunikationsoptionen |
156 |
11.2 I/O, Rückführungsund Sicherheitsoptionen |
156 |
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5 |
Inhaltsverzeichnis |
Projektierungshandbuch |
|
|
11.2.1 VLT® Universal-E/A-Optionsmodul MCB 101 |
156 |
11.2.2 VLT® Drehgeber-Option MCB 102 |
157 |
11.2.3 VLT® Resolver-Option MCB 103 |
159 |
11.2.4 VLT® Relaiskarte MCB 105 |
161 |
11.2.5 VLT® Sichere SPS-Schnittstellenoption MCB 108 |
163 |
11.2.6 VLT® PTC-Thermistorkarte MCB 112 |
164 |
11.2.7 VLT® Erweiterte Relaiskarte MCB 113 |
166 |
11.2.8 VLT® Sensoreingangsoption MCB 114 |
167 |
11.2.9 VLT® Safe Option MCB 15x |
168 |
11.2.10 VLT® Adapter der C-Option MCF 106 |
171 |
11.3 Motion Control-Optionen |
171 |
11.4 Zubehör |
173 |
11.4.1 Bremswiderstände |
173 |
11.4.2 Sinusfilter |
173 |
11.4.3 du/dt-Filter |
174 |
11.4.4 Common Mode Filter |
174 |
11.4.5 Oberschwingungsfilter |
174 |
11.4.6 IP21/Typ 1-Gehäusesatz |
174 |
11.4.7 Fern-Einbausatz für LCP |
176 |
11.4.8 Befestigungskonsole für die Bauformen A5, B1, B2, C1 und C2 |
177 |
12 RS-485 Installation und Konfiguration |
179 |
12.1 Installieren und einrichten |
179 |
12.1.1 Übersicht |
179 |
12.2 Netzwerkanschluss |
180 |
12.3 -Busabschluss |
180 |
12.4 RS-485 Installation und Konfiguration |
180 |
12.5 Übersicht zum FC-Protokoll |
181 |
12.6 Netzwerkkonfiguration |
181 |
12.7 Aufbau der Telegrammblöcke für FC-Protokoll |
181 |
12.7.1 Inhalt eines Zeichens (Byte) |
181 |
12.7.2 Telegrammaufbau |
181 |
12.7.3 Telegrammlänge (LGE) |
181 |
12.7.4 Frequenzumrichteradresse (ADR) |
181 |
12.7.5 Datensteuerbyte (BCC) |
182 |
12.7.6 Das Datenfeld |
182 |
12.7.7 Das PKE-Feld |
183 |
12.7.8 Parameternummer (PNU) |
183 |
12.7.9 Index (IND) |
183 |
12.7.10 Parameterwert (PWE) |
183 |
6 |
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Inhaltsverzeichnis |
Projektierungshandbuch |
|
|
12.7.11 Unterstützte Datentypen |
184 |
12.7.12 Umwandlung |
184 |
12.7.13 Prozesswörter (PCD) |
184 |
12.8 Beispiele |
185 |
12.8.1 Schreiben eines Parameterwerts |
185 |
12.8.2 Lesen eines Parameterwertes |
185 |
12.9 Übersicht zu Modbus RTU |
185 |
12.9.1 Voraussetzungen |
185 |
12.9.2 Was der Benutzer bereits wissen sollte |
185 |
12.9.3 Übersicht zu Modbus RTU |
185 |
12.9.4 Frequenzumrichter mit Modbus-RTU |
186 |
12.10 Netzwerkkonfiguration |
186 |
12.11 Aufbau der Modbus RTU-Telegrammblöcke |
186 |
12.11.1 Frequenzumrichter mit Modbus-RTU |
186 |
12.11.2 Modbus RTU-Meldungsaufbau |
186 |
12.11.3 Start-/Stoppfeld |
187 |
12.11.4 Adressfeld |
187 |
12.11.5 Funktionsfeld |
187 |
12.11.6 Datenfeld |
187 |
12.11.7 CRC-Prüffeld |
187 |
12.11.8 Adressieren von Einzelregistern |
188 |
12.11.9 Steuern des Frequenzumrichters |
189 |
12.11.10 Von Modbus RTU unterstützte Funktionscodes |
189 |
12.11.11 Modbus-Ausnahmecodes |
189 |
12.12 Zugriff auf Parameter |
190 |
12.12.1 Parameterverarbeitung |
190 |
12.12.2 Datenspeicherung |
190 |
12.12.3 IND (Index) |
190 |
12.12.4 Textblöcke |
190 |
12.12.5 Umrechnungsfaktor |
190 |
12.12.6 Parameterwerte |
190 |
12.13 Danfoss FC-Steuerprofil |
191 |
12.13.1 Steuerwort gemäß FC-Profil (8-10 Steuerprofil = FC-Profil) |
191 |
12.13.2 Zustandswort gemäß FC-Profil (STW) (8-10 Steuerprofil = FC-Profil) |
192 |
12.13.3 Bus (Drehzahl) Sollwert |
193 |
12.13.4 Steuerwort gemäß PROFIdrive-Profil (CTW) |
194 |
12.13.5 Zustandswort gemäß PROFIdrive-Profil (STW) |
195 |
Index |
197 |
MG33BF03 |
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7 |
Einführung |
Projektierungshandbuch |
|
|
1 |
1 |
1 Einführung |
|
|
1.1 Zweck des Projektierungshandbuchs
Das Projektierungshandbuch enthält die notwendigen Informationen für die Integration des Frequenzumrichters in einer Vielzahl von Anwendungen.
VLT® ist eine eingetragene Marke.
1.2 Zusätzliche Materialien
Es stehen weitere Ressourcen zur Verfügung, die Ihnen helfen, erweiterten Betrieb sowie erweiterte Programmierungen und Konformität mit allen einschlägigen Normen für Frequenzumrichter zu verstehen.
•Das Produkthandbuch stellt Ihnen detaillierte Informationen zur Installation und Inbetriebnahme des Frequenzumrichters zur Verfügung.
•Das Programmierhandbuch enthält umfassende Informationen für die Arbeit mit Parametern sowie viele Anwendungsbeispiele.
•Das VLT® Produkthandbuch Sicher abgeschaltetes Moment (Safe Torque Off) enthält eine Beschreibung zur Verwendung von Danfoss Frequenzumrichtern in funktionalen Sicherheitsanwendungen.
•Zusätzliche Veröffentlichungen und Handbücher sind von Danfoss erhältlich. Siehe danfoss.com/ Product/Literature/Technical+Documentation.htm für Auflistungen.
•Für die Frequenzumrichter stehen Optionsmodule zur Verfügung, die einige der in diesen Dokumenten enthaltenen Informationen ändern können. Bitte prüfen Sie die Anleitungen dieser Optionsmodule auf besondere Anforderungen.
Wenden Sie sich für weitere Informationen an einen
Danfoss-Händler oder besuchen Sie www.danfoss.com.
1.3Abkürzungen, Symbole und Konventionen
Konventionen
Nummerierte Listen enthalten Verfahren.
Aufzählungslisten enthalten andere Informationen und
Beschreibungen von Abbildungen.
Kursiver Text enthält:
•Querverweise
•Links
•Fußnoten
•Parameternamen, Parametergruppennamen, Parameteroptionen
60° AVM |
60° Asynchrone Vektormodulation |
A |
Ampere |
|
|
AC |
Wechselstrom |
|
|
AD |
Luftentladung |
|
|
AI |
Analogeingang |
|
|
AMA |
Automatische Motoranpassung |
|
|
AWG |
American Wire Gauge = Amerikanisches |
|
Drahtmaß |
|
|
°C |
Grad Celsius |
CD |
Konstante Entladung (Constant Discharge) |
|
|
CM |
Gleichtakt (Common Mode) |
|
|
CT |
Konstantes Drehmoment (Constant Torque) |
|
|
DC |
Gleichstrom |
|
|
DI |
Digitaleingänge |
|
|
DM |
Gegentakt (Differential Mode) |
|
|
D-TYPE |
Abhängig vom Frequenzumrichter |
|
|
EMV |
Elektromagnetische Verträglichkeit |
|
|
ETR |
Elektronisches Thermorelais |
|
|
fJOG |
Motorfrequenz bei aktivierter JOG-Funktion |
|
|
fM |
Motorfrequenz |
|
|
fMAX |
Die maximale Ausgangsfrequenz des Frequen- |
|
zumrichters gilt an seinem Ausgang. |
|
|
fMIN |
Die minimale Motorfrequenz vom Frequen- |
|
zumrichter. |
|
|
fM,N |
Motornennfrequenz |
|
|
FC |
Frequenzumrichter |
g |
Gramm |
Hiperface® |
Hiperface® ist eine eingetragene Marke von |
|
Stegmann. |
HP |
Horsepower |
HTL |
HTL-Drehgeber (10-30 V) Pulse - |
|
Hochspannungs-Transistorlogik |
Hz |
Hertz |
IINV |
Wechselrichter-Nennausgangsstrom |
|
|
ILIM |
Stromgrenze |
|
|
IM,N |
Motornennstrom |
|
|
IVLT,MAX |
Der maximale Ausgangsstrom |
|
|
IVLT,N |
Der vom Frequenzumrichter gelieferte |
|
Nennausgangsstrom |
kHz |
Kilohertz |
|
|
LCP |
LCP Bedieneinheit |
|
|
lsb |
Least Significant Bit (geringstwertiges Bit) |
|
|
m |
Meter |
|
|
mA |
Milliampere |
|
|
MCM |
Mille Circular Mil |
|
|
MCT |
Motion Control Tool |
|
|
mH |
Millihenry (Induktivität) |
|
|
min |
Minute |
|
|
8 |
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Einführung |
Projektierungshandbuch |
|
|
ms |
Millisekunden |
msb |
Most Significant Bit (höchstwertiges Bit) |
ηVLT |
Der Wirkungsgrad des Frequenzumrichters |
|
wird als das Verhältnis zwischen Leistungs- |
|
abgabe und Leistungsaufnahme definiert. |
nF |
Nanofarad |
NLCP |
Numerische LCP-Bedieneinheit |
Nm |
Newtonmeter |
ns |
Synchrone Motordrehzahl |
|
|
Online-/Offline- |
Änderungen der Online-Parameter werden |
Parameter |
sofort nach Änderung des Datenwertes |
|
aktiviert. |
Pbr,cont. |
Nennleistung des Bremswiderstands |
|
(Durchschnittsleistung beim kontinuierlichen |
|
Bremsen) |
PCB |
Leiterplatte |
PCD |
Prozessdaten |
PELV |
Schutzkleinspannung – Protective extra low |
|
voltage |
Pm |
Nenn-Ausgangsleistung des Frequenzum- |
|
richters als HO |
|
|
PM,N |
Motornennleistung |
|
|
PM Motor |
Permanentmagnet-Motor |
PID-Prozess |
Der PID-Regler sorgt dafür, dass Drehzahl, |
|
Druck, Temperatur usw. konstant gehalten |
|
werden. |
Rbr,nom |
Der Nenn-Widerstandswert, mit dem an der |
|
Motorwelle für eine Dauer von 1 Minute eine |
|
Bremsleistung von 150/160 % gewährleistet |
|
wird. |
RCD |
Fehlerstromschutzschalter |
rückspeisefähig |
Generatorische Klemmen |
|
|
Rmin |
Zulässiger Mindestwert des Frequenzum- |
|
richters für den Bremswiderstand |
|
|
EFF |
Effektivwert |
|
|
U/min [UPM] |
Umdrehungen pro Minute |
|
|
Rrec |
Widerstandswert und Widerstand des |
|
Bremswiderstands |
|
|
s |
Sekunde |
|
|
SFAVM |
Statorfluss-orientierte asynchrone Vektormodu- |
|
lation |
|
|
STW (ZSW) |
Zustandswort |
|
|
SMPS |
Schaltnetzteil |
|
|
THD |
Gesamtoberschwingungsgehalt – Total |
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Pulse des TTL-Drehgebers (5 V) - Transistor- |
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Transistor-Logik |
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VVC+ |
Spannungsvektorsteuerung – Voltage Vector |
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Control |
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Tabelle 1.1 Abkürzungen
Folgende Symbole kommen in diesem Dokument zum |
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Einsatz: |
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WARNUNG
Kennzeichnet eine potenziell gefährliche Situation, die den Tod oder schwere Verletzungen zur Folge haben kann.
VORSICHT
Kennzeichnet eine potenziell gefährliche Situation, die leichte Verletzungen zur Folge haben kann. Die Kennzeichnung kann ebenfalls als Warnung vor unsicheren Verfahren dienen.
HINWEIS
Kennzeichnet wichtige Informationen, einschließlich Situationen, die zu Geräteoder sonstigen Sachschäden führen können.
1.4 Definitionen
Motorfreilauf
Die Motorwelle dreht im Leerlauf. Kein Drehmoment am Motor.
Bremswiderstand
Der Bremswiderstand kann die bei generatorischer Bremsung erzeugte Bremsleistung aufnehmen. Während generatorischer Bremsung erhöht sich die Zwischenkreisspannung. Ein Bremschopper stellt sicher, dass die generatorische Energie an den Bremswiderstand übertragen wird.
CT-Kennlinie
Konstante Drehmomentkennlinie; wird für Anwendungen wie Förderbänder, Verdrängungspumpen und Krane eingesetzt.
Initialisieren
Bei der Initialisierung (14-22 Betriebsart) werden die Werkseinstellungen des Frequenzumrichters wiederhergestellt.
Aussetzbetrieb (Arbeitszyklus)
Der Aussetzbetrieb bezieht sich auf eine Abfolge von Arbeitszyklen. Jeder Zyklus besteht aus einem Belastungsund einem Entlastungszeitraum. Der Betrieb kann periodisch oder aperiodisch sein.
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.
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1 1 Schlupfausgleich
Der Frequenzumrichter gleicht den belastungsabhängigen Motorschlupf aus, indem er unter Berücksichtigung des Motorersatzschaltbildes und der gemessenen Motorlast die Ausgangsfrequenz anpasst (nahezu konstante Drehzahl).
Smart Logic Control (SLC)
Die SLC ist eine Folge benutzerdefinierter Aktionen, die ausgeführt werden, wenn die zugeordneten benutzerdefinierten Ereignisse durch den Smart Logic Controller als „wahr“ ermittelt werden. (Parametergruppe 13-** Smart Logic.
FC-Standardbus
Schließt RS485-Bus mit FC-Protokoll oder MC-Protokoll ein. Siehe 8-30 FC-Protokoll.
Thermistor
Ein temperaturabhängiger Widerstand, mit dem die Temperatur des Frequenzumrichters oder des Motors überwacht wird.
Abschaltung
Ein Zustand, der in Fehlersituationen eintritt, z. B. bei einer Übertemperatur des Frequenzumrichters oder wenn der Frequenzumrichter den Motor, Prozess oder Mechanismus schützt. Der Neustart wird verzögert, bis die Fehlerursache behoben wurde und der Alarmzustand über die [Reset]- Taste am LCP quittiert wird. In einigen Fällen erfolgt die Aufhebung automatisch (durch vorherige Programmierung). Sie dürfen Abschaltung nicht zu Zwecken der Personensicherheit verwenden.
Abschaltblockierung
Ein Zustand, der in Fehlersituationen eintritt, in denen der Frequenzumrichter aus Sicherheitsgründen abschaltet und ein manueller Eingriff erforderlich ist, z. B. bei einem Kurzschluss am Ausgang des Frequenzumrichters. 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. Sie dürfen Abschaltung nicht zu Zwecken der Personensicherheit verwenden.
VT-Kennlinie
Variable Drehmomentkennlinie; typisch bei Anwendungen mit quadratischem Lastmomentverlauf über den Drehzahlbereich, z. B. Kreiselpumpen und Lüfter.
Leistungsfaktor
Der Wirkleistungsfaktor (Lambda) berücksichtigt alle Oberschwingungen und ist immer kleiner als der Leistungsfaktor (cosphi), der nur die 1. Oberschwingung von Strom und Spannung berücksichtigt.
cosϕ = |
P kW |
= |
Uλ x Iλ x cosϕ |
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P kVA |
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Uλ x Iλ |
Cosphi wird auch als Verschiebungsleistungsfaktor bezeichnet.
Lambda und Cosphi sind für Danfoss VLT® Frequenzumrichter in Kapitel 6.2.1 Netzversorgung aufgeführt.
Der Leistungsfaktor gibt an, wie stark ein Frequenzumrichter die Netzversorgung belastet.
Je niedriger der Leistungsfaktor, desto höher der Ieff bei gleicher kW-Leistung.
Darüber hinaus weist ein hoher Leistungsfaktor darauf hin, dass der Oberschwingungsstrom sehr niedrig ist.
Alle Danfoss Frequenzumrichter verfügen über eingebaute Zwischenkreisdrosseln, durch die ein hoher Leistungsfaktor erzielt und die gesamte Spannungsverzerrung THD der Netzversorgung deutlich reduziert wird.
1.5 Dokumentund Softwareversion
Dieses Handbuch wird regelmäßig geprüft und aktualisiert. Alle Verbesserungsvorschläge sind willkommen. Tabelle 1.2 zeigt die Dokumentenversion und die entsprechende Softwareversion an.
Ausgabe |
Anmerkungen |
Softwareversion |
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MG33BFxx |
Ersetzt MG33BExx |
6,72 |
Tabelle 1.2 Dokumentund Softwareversion
1.6 Übereinstimmung mit Vorschriften
Frequenzumrichter werden in Übereinstimmung mit den in diesem Abschnitt beschriebenen Richtlinien konstruiert.
1.6.1 CE-Zeichen
Das CE-Zeichen (Communauté Européenne) zeigt an, dass der Hersteller des Produkts alle relevanten EU-Richtlinien einhält. Die 3 EU-Richtlinien, die für Auslegung und Konstruktion von Frequenzumrichtern sind die Niederspannungsrichtlinie, die EMV-Richtlinie und die Maschinenrichtlinie (für Geräte mit integrierter Sicherheitsfunktion).
Die CE-Kennzeichnung soll für einen freien Handel zwischen der EG und Mitgliedsstaaten der EFTA (Europäische Freihandelsassoziation) innerhalb der EWE technische Barrieren beseitigen. Über die Qualität eines Produkts sagt die CE-Kennzeichnung nichts aus. Auch gibt sie keinen Aufschluss zu technischen Spezifikationen.
1.6.1.1 Niederspannungsrichtlinie
Frequenzumrichter werden als elektronische Komponenten klassifiziert und müssen in Übereinstimmung mit der Niederspannungsrichtlinie die CE-Kennzeichnung tragen. Die Richtlinie gilt für alle elektrischen Geräte im Spannungsbereich von 50–1000 V AC und 75–1600 V DC.
Die Richtlinie schreibt vor, dass aufgrund der Konstruktion der Betriebsmittel gewährleistet ist, dass diese bei einer ordnungsmäßigen Installation und Wartung sowie einer bestimmungsmäßigen Verwendung die Sicherheit von Menschen und Nutztieren sowie die Erhaltung von
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Sachwerten nicht gefährden. Danfoss CE-Kennzeichnungen |
1.6.2 UL-Konformität |
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sind mit der Niederspannungsrichtlinie konform und liefern |
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auf Wunsch eine Konformitätserklärung. |
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UL-gelistet |
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1.6.1.2 EMV-Richtlinie
Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) bedeutet, dass elektromagnetische Störungen zwischen Geräten deren Leistung nicht beeinträchtigt. Die grundlegende Schutzanforderung der EMV-Richtlinie 2004/108/EG gibt vor, dass Betriebsmittel, die elektromagnetische Störungen verursachen oder deren Betrieb durch diese Störungen beeinträchtigt werden kann, bei einer ordnungsmäßigen Installation und Wartung sowie einer bestimmungsmäßigen Verwendung so ausgelegt sein müssen, dass ihre erreichten elektromagnetischen Störungen begrenzt sind und die Betriebsmittel eine bestimmte Störfestigkeit aufweisen.
Ein Frequenzumrichter kann als Stand-alone-Gerät oder als Teil einer komplexeren Anlage eingesetzt werden. Als Stand-alone-Einheiten oder als Teil einer Anlage verwendete Geräte müssen CE-Kennzeichnungen verwenden. Anlagen müssen nicht über eine CEKennzeichnung verfügen, jedoch den grundlegenden Schutzanforderungen der EMV-Richtlinie entsprechen.
1.6.1.3 Maschinenrichtlinie
Frequenzumrichter werden gemäß der Niederspannungsrichtlinie als elektronische Komponenten eingestuft, jedoch müssen Frequenzumrichter mit integrierter Sicherheitsfunktion mit der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG konform sein. Frequenzumrichter ohne Sicherheitsfunktion fallen nicht unter die Maschinenrichtlinie. Wird ein Frequenzumrichter jedoch in ein Maschinensystem integriert, so stellt Danfoss Informationen zu Sicherheitsaspekten des Motors zur Verfügung.
Die Maschinenrichtlinie 2006/42/EG bezieht sich auf Maschinen, die aus einem Aggregat mehrerer zusammenwirkender Komponenten oder Betriebsmittel bestehen, von denen mindestens eine(s) mechanisch beweglich ist. Die Richtlinie schreibt vor, dass aufgrund der Konstruktion der Betriebsmittel gewährleistet ist, dass diese bei einer ordnungsmäßigen Installation und Wartung sowie einer bestimmungsmäßigen Verwendung die Sicherheit von Menschen und Nutztieren sowie die Erhaltung von Sachwerten nicht gefährden.
Wenn Frequenzumrichter in Maschinen mit mindestens einem beweglichen Teil eingesetzt werden, muss der Maschinenhersteller eine Erklärung zur Verfügung stellen, in der die Übereinstimmung mit allen relevanten gesetzlichen Bestimmungen und Sicherheitsrichtlinien bestätigt wird. Danfoss Die CE-Kennzeichnungen sind mit der Maschinenrichtlinie für Frequenzumrichter mit integrierter Sicherheitsfunktion konform und liefern auf Wunsch eine Konformitätserklärung.
Abbildung 1.1 UL
HINWEIS
Frequenzumrichter der Bauform T7 (525-690 V) sind nicht nach UL-Anforderungen zertifiziert.
Der Frequenzumrichter erfüllt die Anforderungen der UL508C bezüglich des thermischen Gedächtnisses. Weitere Informationen können Sie dem Abschnitt Thermischer Motorschutz im Projektierungshandbuch entnehmen.
1.6.3Konformität mit Richtlinien in der Schifffahrt
Für eine Übereinstimmung mit dem Europäischen Übereinkommen über die internationale Beförderung gefährlicher Güter auf Binnenwasserstraßen (ADN) siehe
Kapitel 9.8.3 ADN-konforme Installation .
1.7 Entsorgungshinweise
Sie dürfen elektrische Geräte und Geräte mit elektrischen Komponenten nicht zusammen mit normalem Hausmüll entsorgen.
Sammeln Sie diese separat gemäß den lokalen Bestimmungen und den aktuell gültigen Gesetzen und führen Sie sie dem Recycling zu.
Tabelle 1.3 Entsorgungshinweise
1.8 Sicherheit
Frequenzumrichter enthalten Hochspannungskomponenten und können bei unsachgemäßer Handhabung tödliche Verletzungen verursachen. Die Geräte sollten nur von ausgebildeten Technikern installiert und betrieben werden. Reparaturarbeiten dürfen erst begonnen werden, wenn der Frequenzumrichter vom Netz getrennt und der festgelegte Zeitraum für die Entladung gespeicherter elektrischer Energie verstrichen ist.
Weitere Informationen entnehmen Sie dem Produkthandbuch, das dem Gerät bei Lieferung beiliegt und online verfügbar ist unter:
•Entladungszeit und
•detaillierte Sicherheitshinweise und Warnungen.
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Für einen sicheren Betrieb des Frequenzumrichters ist die |
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strikte Befolgung von Sicherheitsmaßnahmen und - |
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hinweisen unbedingt erforderlich. |
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2 Sicherheit
2.1 Sicherheitssymbole
Folgende Symbole kommen in diesem Dokument zum Einsatz:
WARNUNG
Kennzeichnet eine potenziell gefährliche Situation, die den Tod oder schwere Verletzungen zur Folge haben kann.
VORSICHT
Kennzeichnet eine potenziell gefährliche Situation, die leichte Verletzungen zur Folge haben kann. Die Kennzeichnung kann ebenfalls als Warnung vor unsicheren Verfahren dienen.
HINWEIS
Kennzeichnet wichtige Informationen, einschließlich Situationen, die zu Geräteoder sonstigen Sachschäden führen können.
2 2
WARNUNG
UNERWARTETER ANLAUF
Wenn der Frequenzumrichter an das Versorgungsnetz angeschlossen ist, kann der Motor jederzeit anlaufen, wodurch die Gefahr von schweren oder tödlichen Verletzungen sowie von Geräteoder Sachschäden besteht. Der Motor kann über einen externen Schalter, einen seriellen Bus-Befehl, ein Eingangssollwertsignal vom LCP oder nach einem quittierten Fehlerzustand anlaufen.
1.Ist ein unerwarteter Anlauf des Motors gemäß den Bestimmungen zur Personensicherheit unzulässig, trennen Sie den Frequenzumrichter vom Netz.
2.Drücken Sie vor der Programmierung von Parametern die Taste [Off] am LCP.
3.Frequenzumrichter, Motor und alle angetriebenen Geräte müssen bei Anschluss des Frequenzumrichters an das Versorgungsnetz betriebsbereit sein.
2.2 Qualifiziertes Personal
Der einwandfreie und sichere Betrieb des Frequenzumrichters setzt voraus, dass Transport, Lagerung, Montage, Bedienung sowie Instandhaltung sachgemäß und zuverlässig erfolgen. Nur qualifiziertes Fachpersonal darf diese Geräte installieren oder bedienen.
Als qualifiziertes Personal werden geschulte Mitarbeiter bezeichnet, die autorisiert sind, Geräte, Systeme und Schaltkreise gemäß geltenden Gesetzen und Bestimmungen zu installieren, instand zu halten und zu warten. Ferner muss das Personal mit den Anweisungen und Sicherheitsmaßnahmen in diesem Dokument vertraut sein.
2.3 Sicherheitsmaßnahmen
WARNUNG
HOCHSPANNUNG!
Bei Anschluss an die Netzspannung führen Frequenzumrichter Hochspannung. Erfolgen Installation, Inbetriebnahme und Wartung nicht durch qualifiziertes Personal, kann dies Tod oder schwere Verletzungen zur Folge haben.
•Nur qualifiziertes Personal darf Installation, Inbetriebnahme und Wartung vornehmen.
WARNUNG
ENTLADUNGSZEIT
Der Frequenzumrichter enthält Zwischenkreiskondensatoren, die auch bei abgeschaltetem Frequenzumrichter geladen sein können. Das Nichteinhalten der vorgesehenen Entladungszeit nach dem Trennen der Stromversorgung vor Wartungsoder Reparaturarbeiten kann zu schweren oder tödlichen Verletzungen führen!
1.Stoppen Sie den Motor.
2.Trennen Sie die Netzversorgung, die Permanentmagnet-Motoren und die externen DC-Zwischenkreisversorgungen, einschließlich externer Batterie, USVund DC-Zwischenkreis- verbindungen zu anderen Frequenzumrichtern.
3.Führen Sie Wartungsoder Reparaturarbeiten erst nach vollständiger Entladung der Kondensatoren durch. Die entsprechende Wartezeit finden Sie in Tabelle 2.1.
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200-240 |
0,25-3,7 kW |
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5,5-37 kW |
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380-500 |
0,25-7,5 kW |
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11-75 kW |
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525-600 |
0,75-7,5 kW |
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11-75 kW |
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525-690 |
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1,5-7,5 kW |
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Auch wenn die Warn-LED nicht leuchten, kann Hochspannung |
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vorliegen. |
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Tabelle 2.1 Entladungszeit |
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WARNUNG
GEFAHR VON ABLEITSTROM
Die Ableitströme überschreiten 3,5 mA. Eine nicht vorschriftsmäßige Erdung des Frequenzumrichters kann zum Tod oder zu schweren Verletzungen führen.
•Stellen Sie die korrekte Erdung der Geräte durch einen zertifizierten Elektroinstallateur sicher.
VORSICHT
POTENZIELLE GEFAHR IM FALLE EINES INTERNEN FEHLERS
Es besteht Verletzungsgefahr, wenn der Frequenzumrichter nicht ordnungsgemäß geschlossen wird.
•Vor dem Einschalten des Stroms müssen Sie sicherstellen, dass alle Sicherheitsabdeckungen eingesetzt und sicher befestigt sind.
WARNUNG
GEFAHR DURCH ANLAGENKOMPONENTEN!
Ein Kontakt mit drehenden Wellen und elektrischen Betriebsmitteln kann zu schweren Personenschäden oder sogar tödlichen Verletzungen führen.
•Stellen Sie sicher, dass Installations-, Inbetriebnahmeund Wartungsarbeiten ausschließlich von geschultem und qualifiziertem Personal durchgeführt wird.
•Alle Elektroarbeiten müssen den VDEVorschriften und anderen lokal geltenden Elektroinstallationsvorschriften entsprechen.
•Befolgen Sie die Verfahren in diesem Handbuch.
VORSICHT
WINDMÜHLEN-EFFEKT
Bei einem unerwarteten Drehen von PermanentmagnetMotoren besteht die Gefahr von Personenund Sachschäden.
•Stellen Sie sicher, dass die PermanentmagnetMotoren blockiert sind, so dass sie unter keinen Umständen drehen können.
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Grundlegende Betriebsprinzi... |
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3 Grundlegende Betriebsprinzipien
3.1 Allgemeines
Dieses Kapitel enthält eine Übersicht über die primären Baugruppen und Schaltkreise des Frequenzumrichters. Es dient zur Beschreibung der internen elektrischen und Signalverarbeitungsfunktionen. Eine Beschreibung der internen Regelungsstruktur ist ebenfalls enthalten.
Darüber hinaus enthält es Beschreibungen der verfügbaren automatisierten und optionalen Frequenzumrichterfunktionen zur Auslegung robuster Betriebssysteme mit einer hohen Leistung bei Steuerungsund Statusprotokollierung.
3.2 Beschreibung des Betriebs
Der Frequenzumrichter liefert zur Regelung der Motordrehzahl eine geregelte Menge von Netzstrom an einen dreiphasigen Standard-Induktionsmotor. Der Frequenzumrichter liefert variable Frequenz und Spannung an den Motor.
Der Frequenzumrichter ist in vier Hauptmodule unterteilt.
•Gleichrichter
•Zwischenkreis
•Wechselrichter
•Steuerung und Regelung
In Kapitel 3.3 Funktionsbeschreibung werden diese Module detaillierter beschrieben. Darüber hinaus wird erklärt, wie Leistungsund Steuersignale innerhalb des Frequenzumrichters übertragen werden.
3.3 Funktionsbeschreibung |
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3.3.1 Gleichrichterteil |
3 3 |
Wenn der Strom zunächst am Frequenzumrichter angelegt wird, fließt er durch die Eingangsklemmen (L1, L2 und L3) und weiter zu der Schalterbzw. EMV-Filteroption, je nach Gerätekonfiguration.
3.3.2 Zwischenkreisabschnitt
Hinter dem Gleichrichterabschnitt gelangt die Spannung zum Zwischenkreisabschnitt. Eine Sinusfilterschaltung, bestehend aus der DC-Busdrossel und der DC-Bus-Konden- satorbatterie, glättet diese gleichgerichtete Spannung.
Die DC-Busdrossel liefert eine Reihenimpedanz zur Änderung des Stroms. Hierdurch wird der Filterungsprozess bei gleichzeitiger Reduzierung der Oberschwingungsverzerrung, die in der Eingangswechselstromwellenform in Gleichrichterkreisen in der Regel vorhanden ist, unterstützt.
3.3.3 Wechselrichterabschnitt
Sobald Startbefehl und Drehzahlsollwert vorhanden sind, leiten die IGBTs im Wechselrichterabschnitt den Schaltvorgang zur Erzeugung des Ausgangssignals ein. Die Signalform, die vom Danfoss VVC+ PWM-Verfahren an der Steuerkarte erzeugt wird, ermöglicht optimale Leistung und minimale Verluste im Motor.
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3.3.4 Bremsoption |
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Bei Frequenzumrichtern mit der dynamischen Bremsoption |
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ist ein Brems-IGBT zusammen mit den Klemmen 81(R-) und |
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82(R+) zum Anschluss eines externen Bremswiderstands |
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Die Funktion des Brems-IGBT ist die Begrenzung der |
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Spannung im Zwischenkreis, wenn die maximal erlaubte |
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Spannungsgrenze überschritten wird. Dazu schaltet er den |
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externen Widerstand in den Zwischenkreis, um die |
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übermäßige DC-Spannung der Zwischenkreiskonden- |
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satoren zu reduzieren. Übermäßige Zwischenkreisspannung |
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entsteht in der Regel durch eine durchziehende Last, durch |
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die generatorische Energie in den Zwischenkreis zurückge- |
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speist wird. Dies ist zum Beispiel der Fall, wenn die Last |
Abbildung 3.1 Interne Steuerlogik |
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den Motor antreibt, wodurch die Spannung an den DC- |
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Buskreis zurückgeführt wird. |
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Grundlegende Betriebsprinzi... |
Projektierungshandbuch |
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Eine externe Anbringung des Bremswiderstand bietet die Vorteile, dass der Widerstand basierend auf Anwendungsanforderungen ausgewählt wird, die Energie aus dem Schaltschrank heraus leitet und den Umrichter vor Überhitzung schützt, falls der Bremswiderstand überlastet.
3 3 Das IGBT-Gate-Signal des Brems-IGBTs wird von der Steuerkarte generiert und über Leistungskarte und IGBTAnsteuerkarte an das Brems-IGBT übermittelt. Zusätzlich überwachen Leistungsund Steuerkarte das Brems-IGBT und die Bremswiderstandsverbindung bzgl. Kurzschluss und Überlast.
3.3.5 Zwischenkreiskopplung
Geräte mit eingebauter Zwischenkreiskopplung enthalten die Klemmen (+) 89 DC und (-) 88 DC. Innerhalb des Frequenzumrichters werden diese Klemmen mit dem DCBus an der Eingangsseite der DC-Zwischenkreisdrossel und der Buskondensatoren verbunden.
Für die Verwendung der Zwischenkreiskopplungsklemmen stehen 2 Konfigurationen zur Verfügung.
Im ersten Verfahren werden die Klemmen verwendet, um die DC-Buskreise mehrerer Frequenzumrichter miteinander zu verbinden. Auf diese Weise kann ein im generatorischen Betrieb befindliches Gerät überschüssige Busspannung an ein anderes Gerät weitergeben, das den Motor antreibt. Durch diese Zwischenkreiskopplung wird der Bedarf an externen dynamischen Bremswiderständen reduziert und Energie gespart. Theoretisch ist die Anzahl der Geräte, die auf diese Weise miteinander verbunden werden können, unendlich. Jedoch müssen alle Geräte die gleiche Nennspannung aufweisen. Darüber hinaus kann es je nach Größe und Anzahl der Geräte erforderlich sein, DCZwischenkreisdrosseln und DC-Sicherungen am Zwischenkreis sowie AC-Drosseln am Netz zu installieren. Für eine solche Konfiguration sind spezifische Überle-
gungen erforderlich. Zur detaillierten Planung sollte vorab die Abteilung Anwendungskonstruktion von Danfoss kontaktiert werden.
Im zweiten Verfahren wird der Frequenzumrichter ausschließlich von einer DC-Quelle gespeist. Daher gestaltet sich die Konfiguration hier etwas komplizierter. Zunächst wird eine externe DC-Quelle benötigt. Zudem ist eine Vorrichtung zum Vorladen des DC-Bus bei der NetzEinschaltung erforderlich. Schließlich ist eine Spannungsquelle erforderlich, die die Lüfter im Gerät versorgt. Auch für diese Konfiguration sollte zunächst vorab die Abteilung Anwendungskonstruktion von Danfoss kontaktiert werden.
3.4 Bedienschnittstellen zur Steuerung
3.4.1 Steuerverfahren
Der Frequenzumrichter empfängt Steuersignale von mehreren Quellen.
•LCP Bedieneinheit (Hand-Betrieb)
•Programmierbare Analog-, Digitalund Analog/ Digital-Steuerklemmen (Betriebsart Auto)
•RS-485-, USBoder serielle Kommunikationsschnittstellen (Betriebsart Auto)
Bei ordnungsgemäßer Verdrahtung und Programmierung liefern die Steuerklemmen Istwert, Sollwert und weitere Eingangssignale an den Frequenzumrichter; Ausgangsstatus und Fehlerbedingungen vom Frequenzumrichter, Relais zum Betrieb der Zusatzeinrichtungen und serielle Schnittstelle. Ein Bezugspotential von 24 V steht ebenfalls zur Verfügung. Die Steuerklemmen sind für verschiedene Funktionen programmierbar, indem Sie die Parameteroptionen bis zur Bedieneinheit (LCP) an der Vorderseite des Geräts oder an externen Quellen auswählen. Die meisten Steuerkabel stellt der Kunde bereit, alternativ können Sie sie aber auch ab Werk bestellen.
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Danfoss A/S © 09/2014 Alle Rechte vorbehalten. |
MG33BF03 |
Grundlegende Betriebsprinzi... |
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Projektierungshandbuch |
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3.5 |
Anschlussplan |
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3-phase |
92 |
(L2) |
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(V) 97 |
<![if ! IE]> <![endif]>130BD599.11 |
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91 |
(L1) |
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(U) 96 |
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power |
93 |
(L3) |
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(W) 98 |
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input |
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95 |
PE |
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(PE) 99 |
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Motor |
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DC bus |
88 |
(-) |
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Switch Mode |
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Power Supply |
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89 |
(+) |
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10 V DC |
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24 V DC |
(R+) 82 |
Brake |
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||||
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15 mA |
130/200 mA |
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resistor |
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50 |
(+10 V OUT) |
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+ |
- |
+ |
- |
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+10 V DC |
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(R-) 81 |
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S201 |
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0/-10 V DC- |
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53 |
(A IN) |
<![if ! IE]> <![endif]>2 1 |
<![if ! IE]> <![endif]>ON |
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+10 V DC |
ON=0/4-20 mA |
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|
relay1 |
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|||||
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|
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||||||
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0/4-20 mA |
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S202 |
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03 |
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||
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OFF=0/-10 V DC - |
|
|
|
||||
|
0/-10 V DC - |
54 |
(A IN) |
<![if ! IE]> <![endif]>2 1 |
<![if ! IE]> <![endif]>ON |
+10 V DC |
|
|
02 |
240 V AC, 2 A |
|
|
+10 V DC |
|
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0/4-20 mA |
55 |
(COM A IN) |
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01 |
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12 |
(+24 V OUT) |
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|
|
* relay2 |
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|
|
06 |
240 V AC, 2 A |
||
|
|
|
|
|
|
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13 |
(+24 V OUT) |
|
P 5-00 |
|
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05 |
400 V AC, 2 A |
|
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|
|
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18 |
(D IN) |
|
24 V (NPN) |
|
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04 |
|
|
0 V (PNP) |
|
|
|
|
|||
|
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|
|
|
|
|
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|
19 |
(D IN) |
|
24 V (NPN) |
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(COM A OUT) 39 |
Analog Output |
|
0 V (PNP) |
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|
||||
|
|
|
|
|
|
|
0/4-20 mA |
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|
(A OUT) 42 |
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20 |
(COM D IN) |
|
|
|
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|
|
|
|
||
27 |
(D IN/OUT) |
|
24 V (NPN) |
S801 |
|
|
|
|
24 V |
0 V (PNP) |
|
ON=Terminated |
|
||||
|
|
|
<![if ! IE]> <![endif]>2 1 |
<![if ! IE]> <![endif]>ON |
|
|||
|
|
|
|
OFF=Open |
|
|||
* |
|
0 V |
|
5V |
|
|
|
|
|
|
24 V (NPN) |
|
|
|
|
|
|
29 |
(D IN/OUT) |
|
|
|
|
|
|
|
24 V |
0 V (PNP) |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S801 |
0 V |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
0 V |
|
RS-485 |
|
|
RS-485 |
|
|
|
|
|
|
(N RS-485) 69 |
|||
|
|
|
24 V (NPN) |
Interface |
|
|||
32 |
(D IN) |
|
|
|
: Chassis |
|||
|
0 V (PNP) |
|
|
|
(P RS-485) 68 |
: Ground |
||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
33 |
(D IN) |
|
24 V (NPN) |
|
|
|
(COM RS-485) 61 |
** |
|
0 V (PNP) |
|
|
|
: PE |
|||
|
|
|
|
|
|
|
||
* |
|
|
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|
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|
: Ground 1 |
(D IN) |
|
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37 |
|
|
|
|
|
|
: Ground 2 |
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|
Abbildung 3.2 Anschlussplan des Grundgeräts
A=Analog, D=Digital
*Klemme 37 (optional) wird für Safe Torque Off (sicher abgeschaltetes Moment) verwendet. Installationsanweisungen für das sicher abgeschaltete Moment (Safe Torque Off) finden Sie im Produkthandbuch Sicher abgeschaltetes Moment (Safe Torque Off) für Danfoss VLT® Frequenzumrichter. Klemme 37 ist nicht Teil von FC 301 (außer Bauform A1). Relais 2 und Klemme 29 haben im FC 301 keine Funktion.
**Schließen Sie die Abschirmung nicht an.
3 3
MG33BF03 |
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|
Grundlegende Betriebsprinzi... |
Projektierungshandbuch |
|
|
|
2 |
<![if ! IE]> <![endif]>130BD529.12 |
|
|
|
|
3 |
3 |
|
|
|
1 |
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
5 |
|
|
|
u |
|
|
|
v |
|
9 |
|
w |
|
|
|
|
|
10 |
11 |
PE |
|
L1 |
|
|
|
L2 |
|
|
|
L3 |
|
|
|
PE |
|
|
|
|
8 |
|
|
|
6 |
|
|
|
|
7 |
1 |
Übergeordnete Steuerung (SPS) |
5 |
Kabelisolierung (abisoliert) |
9 |
Steuerkabel (abgeschirmt) |
|
|
|
|
|
|
2 |
Frequenzumrichter |
6 |
Kabelverschraubung |
10 |
Potentialausgleich min. 16 mm2 |
3 |
Ausgangsschütz |
7 |
Motor, 3-Phasen und PE-Leiter |
11 |
Abstand zwischen Steuerkabel, |
|
|
|
(abgeschirmt) |
Motorkabel und Netzkabel (min. 200 mm) |
|
|
|
|
|
||
4 |
Kabelschelle |
8 |
Netz, 3-Phasen und verstärkter PE-Leiter |
|
|
|
|
|
(nicht abgeschirmt) |
|
|
Abbildung 3.3 EMV-konformer elektrischer Anschluss
18 |
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MG33BF03 |
Grundlegende Betriebsprinzi... |
Projektierungshandbuch |
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Weitere Informationen zu EMV finden Sie unter Kapitel 4.1.15 EMV-Konformität.
HINWEIS
EMV-STÖRUNGEN
Verwenden Sie für Motorund Steuerleitungen abgeschirmte Kabel und verlegen Sie die Kabel für Netzversorgung, Motorund Steuerleitungen getrennt. Die Nichtbeachtung dieser Vorgabe kann zu nicht vorgesehenem Verhalten oder reduzierter Leistung der Anlage führen. Ein Mindestabstand von 200 mm zwischen Leistungsund Motorkabeln sowie Steuerleitungen ist erforderlich.
3.6 PI-Regler
3.6.1 Steuerverfahren
Ein Frequenzumrichter richtet Wechselspannung vom Netz in Gleichspannung um, aus der er anschließend eine Wechselspannung mit variabler Amplitude und Frequenz erzeugt.
Spannung/Strom und Frequenz am Motorausgang sind somit variabel, was eine stufenlose Drehzahlregelung von herkömmlichen Dreiphasen-Asynchronmotoren und Permanentmagnet-Motoren ermöglicht.
Sie können den Frequenzumrichter für die Regelung der Drehzahl oder des Drehmoments an der Motorwelle konfigurieren. Einstellung von 1-00 Regelverfahren bestimmt die Art der Regelung.
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 mit einer wesentlich höheren Genauigkeit als eine ohne Istwertrückführung.
Wählt, welcher Eingang zur Rückführung des PID-Drehzah- listwerts in 7-00 Drehgeberrückführung verwendet werden soll.
Drehmomentregelung
Die Drehmomentregelung ist Teil der Motorregelung in Anwendungen, in denen das Drehmoment an der Motorwelle die Anwendung zur Spannungsregelung regelt. Drehmomentregelung kann in 1-00 Regelverfahren gewählt werden, entweder als VVC+ [4] Drehmoment ohne Rückführung oder [2] Fluxvektor-Steuerprinzip mit Drehgeber. Die Drehmomenteinstellung erfolgt durch Festlegung eines analogen, digitalen oder busgesteuerten Sollwerts. Die maximale Drehzahlgrenze wird in 4-21 Variable Drehzahlgrenze festgelegt. Bei Betrieb mit Drehmomentregelung
empfehlen wir, eine komplette AMA auszuführen, da die richtigen Motordaten von großer Bedeutung für optimale Leistung sind.
• |
3 3 |
Regelung mit Rückführung im Fluxvektorbetrieb mit Geberrückführung bietet überlegene Leistung in allen vier Quadranten und bei allen Motordrehzahlen.
•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 Drehrichtung. Das Drehmoment wird anhand der internen Strommessung des Frequenzumrichters berechnet.
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 3.7 Sollwertverarbeitung erklärt.
MG33BF03 |
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Grundlegende Betriebsprinzi... |
Projektierungshandbuch |
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3.6.2 FC 301 vs. FC 302 Steuerverfahren
Der FC 301 ist ein Frequenzumrichter für Anwendungen mit einfachen bis mittleren Anforderungen an Dynamik und Genauigkeit. Das Steuerverfahren basiert auf VVC+ (Voltage Vector Control).
Der FC 301 kann zur Steuerung von Asynchronsowie PM-Motoren verwendet werden.
3 3 Das Strommessprinzip im FC 301 wird mit einer Summenstrommessung im DC-Zwischenkreis oder in der Motorphase realisiert. Der Erdschlussschutz auf Motorseite wird durch eine Schutzbeschaltung an den IGBT gewährleistet.
Das Kurzschlussschutzverhalten beim FC 301 hängt von der Strommessung im positiven DC-Zwischenkreis und dem Entsättigungsschutz mit Rückführung von den 3 unteren IGBT und der Bremse ab.
Abbildung 3.4 Steuerverfahren FC 301
Der FC 302 ist ein Hochleistungsfrequenzumrichter mit Servoeigenschaften für anspruchsvolle Anwendungen. Er verfügt über verschiedene Arten von Motorsteuerprinzipien, wie U/f-Sondermotor-Modus, VVC+ oder Fluxvektor-Motorregelung. Der FC 302 ist in der Lage, permanent erregte Synchronmotoren (bürstenlose Servomotoren) sowie normale KäfigläuferAsynchronmotoren zu steuern.
Der Kurzschlussschutz beim FC 302 wird von Stromwandlern in allen 3 Motorphasen und einem Entsättigungsschutz mit Rückführung von der Bremse sicher realisiert.
Abbildung 3.5 Steuerverfahren FC 302
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Grundlegende Betriebsprinzi... |
Projektierungshandbuch |
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3.6.3 Regelungsstruktur in VVC+
3 3
Abbildung 3.6 Regelungsstruktur bei VVC+-Konfigurationen mit und ohne Rückführung
Siehe Aktive/Inaktive Parameter in verschiedenen Antriebssteuerungsmodi im Programmierhandbuch für eine Übersicht der verfügbaren Steuerungskonfigurationen, je nach Verwendung eines AC-Motors oder Vollpol-PM-Motors. In der in
Abbildung 3.6 gezeigten Konfiguration ist 1-01 Steuerprinzip auf [1] VVC+ eingestellt und 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 1-00 Regelverfahren auf [1] Mit Drehgeber eingestellt ist, wird der resultierende Sollwert von der Rampenbegrenzung und Drehzahlgrenze 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 1-00 Regelverfahren, um die Prozess-PID-Regelung zur Regelung mit Rückführung z. B. bei einer Druckoder Durchflussregelung zu verwenden. Die PID-Prozess-Parameter befinden sich in Parametergruppe 7-2* PID-Prozess Istw. und 7-3* PID-Prozessregler.
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Grundlegende Betriebsprinzi... |
Projektierungshandbuch |
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3.6.4 Regelungsstruktur im Fluxvektor ohne Geber (nur FC 302)
3 3
Abbildung 3.7 Regelungsstruktur bei Konfigurationen mit Fluxvektor mit und ohne Geber
Siehe Aktive/Inaktive Parameter in verschiedenen Antriebssteuerungsmodi im Programmierhandbuch für eine Übersicht der verfügbaren Steuerungskonfigurationen, je nach Verwendung eines AC-Motors oder Vollpol-PM-Motors. In der gezeigten Konfiguration ist 1-01 Steuerprinzip auf [2] Fluxvektor ohne Geber eingestellt und 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 PID-Drehzahlregler muss mit seinen Parametern P, I und D (Parametergruppe 7-0* PID-Drehzahlregler) eingestellt werden.
Wählen Sie [3] PID-Prozess in 1-00 Regelverfahren, um die Prozess-PID-Regelung 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 7-3* PID-Prozessregler.
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Projektierungshandbuch |
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3.6.5 Regelungsstruktur bei Fluxvektor mit Geber (nur FC 302)
3 3
Abbildung 3.8 Regelungsstruktur bei Konfiguration mit Fluxvektor mit Geber (nur bei FC 302 verfügbar)
Siehe Aktive/Inaktive Parameter in verschiedenen Antriebssteuerungsmodi im Programmierhandbuch für eine Übersicht der verfügbaren Steuerungskonfigurationen, je nach Verwendung eines AC-Motors oder Vollpol-PM-Motors. In der gezeigten Konfiguration ist 1-01 Steuerprinzip auf [3] Fluxvektor mit Geber und 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 1-02 Drehgeber Anschluss).
Wählen Sie [1] Mit Drehgeber in 1-00 Regelverfahren, um den resultierenden Sollwert als Eingang für die PID-Drehzahlre- gelung zu benutzen. Parameter für den PID-Drehzahlregler befinden sich in Parametergruppe 7-0* PID-Drehzahlregler.
Wählen Sie [2] Drehmomentregler in 1-00 Regelverfahren, um den resultierenden Sollwert direkt als Drehmomentsollwert zu benutzen. Drehmomentregelung kann nur in der Konfiguration Fluxvektor mit Geber (1-01 Steuerprinzip) gewählt werden. 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 1-00 Regelverfahren, um die PID-Prozessregelung zur Regelung mit Rückführung z. B. bei einer Druckoder Durchflussregelung zu verwenden.
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Grundlegende Betriebsprinzi... |
Projektierungshandbuch |
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3.6.6 PID
3.6.6.1 PID-Drehzahlregelung
Die PID-Drehzahlregelung erhält ungeachtet der sich ändernden Motorlast eine konstante Motordrehzahl aufrecht.
3 |
3 |
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1-00 Regelverfahren |
1-01 Steuerprinzip |
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||
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U/f |
VVC+ |
Fluxvektor ohne Geber |
Fluxvektor mit Geber |
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||||
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[0] Ohne Rückführung |
AKTIV |
AKTIV |
AKTIV |
N.v. |
|
|
[1] Mit Drehgeber |
N.v. |
Nicht aktiv |
N.v. |
AKTIV |
|
|
[2] Drehmomentregler |
N.v. |
N.v. |
N.v. |
Nicht aktiv |
|
|
[3] PID-Prozess |
Nicht aktiv |
Nicht aktiv |
Nicht aktiv |
N.v. |
|
|
[4] Drehmom. o. Rück. |
N.v. |
Nicht aktiv |
N.v. |
N.v. |
|
|
[5] Wobbel |
Nicht aktiv |
Nicht aktiv |
Nicht aktiv |
Nicht aktiv |
|
|
[6] Flächenwickler |
Nicht aktiv |
Nicht aktiv |
Nicht aktiv |
N.v. |
|
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[7] Erw.PID-Drehz.m.Rück. |
Nicht aktiv |
Nicht aktiv |
Nicht aktiv |
N.v. |
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[8] Erw.PID-Drehz.o.Rück. |
N.v. |
Nicht aktiv |
N.v. |
Nicht aktiv |
|
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Tabelle 3.1 Steuerkonfigurationen mit aktiver Drehzahlregelung
„N.v.“ bedeutet, dass der Modus nicht verfügbar ist. „Nicht aktiv“ bedeutet, dass der Modus verfügbar ist, aber die Drehzahlregelung in diesem Modus nicht aktiv ist.
HINWEIS
Die PID-Drehzahlregelung funktioniert mit der Standard-Parametereinstellung (Werkseinstellungen), Sie sollten sie jedoch zur Optimierung der Motorsteuerung anpassen. Insbesondere das Potential der beiden Verfahren zur FluxMotorsteuerung hängt stark von der richtigen Einstellung ab.
Tabelle 3.2 fasst alle Eigenschaften zusammen, die für die Drehzahlregelung konfiguriert werden können. Siehe VLT® AutomationDrive FC 301/FC 302 Programmierhandbuch für detaillierte Informationen zur Programmierung.
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Grundlegende Betriebsprinzi... |
Projektierungshandbuch |
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Parameter |
Funktionsbeschreibung |
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7-00 Drehgeberrückführung |
Legt den Eingang fest, von der der PID-Drehzahlregler den Istwert erhalten soll. |
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|||
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7-02 Drehzahlregler P- |
Je höher der Wert, desto schneller die Regelung. Ein zu hoher Wert kann jedoch zu Schwingungen |
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|||
Verstärkung |
führen. |
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7-03 Drehzahlregler I-Zeit |
Eliminiert eine Abweichung von der stationären Drehzahl. Je niedriger der Wert, desto schneller die |
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|||
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3 |
|
3 |
|||||
Reaktion. Ein zu niedriger Wert kann jedoch zu Schwingungen führen. |
|
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||||||
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|
||||||
|
|
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||||
7-04 Drehzahlregler D-Zeit |
Liefert Zuwachs proportional zur Veränderungsrate des Istwerts. Die Einstellung Null deaktiviert den |
||||||||
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Differentiator. |
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Kommt es in einer Anwendung zu sehr schnellen Änderungen des Solloder Istwertes, so kann der |
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Differentiator rasch zum Überschwingen neigen. Er reagiert auf Änderungen der Regelabweichung. Je |
|
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7-05 Drehzahlregler D-Verstärk./ |
schneller sich die Regelabweichung ändert, desto höher fällt auch die Differentiationsverstärkung aus. |
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|||
Grenze |
Sie können die Differentiationszeit daher begrenzen, so dass sowohl eine angemessene Differentiati- |
|
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|
onszeit bei langsamen Änderungen als auch eine angemessene Verstärkung bei schnellen Änderungen |
|
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|
|
|
|||
|
eingestellt werden kann. |
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Ein Tiefpassfilter, das Schwingungen auf dem Istwertsignal dämpft und die stationäre Leistung |
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|||
|
verbessert. Bei einer zu langen Filterzeit nimmt jedoch die dynamische Leistung der PID-Drehzahlre- |
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|
gelung ab. |
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|
Einstellungen von Parameter 7-06 aus der Praxis anhand der Anzahl von Pulsen pro Umdrehung am |
|
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|||
7-06 Drehzahlregler Tiefpassfil- |
Drehgeber (PPR): |
|
|
|
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|
terzeit |
Drehgeber-PPR |
|
7-06 Drehzahlregler Tiefpassfilterzeit |
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512 |
|
10 ms |
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1024 |
|
5 ms |
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|
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|
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|
2048 |
|
2 ms |
|
|
|
|
|
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4096 |
|
1 ms |
|
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|
7-07 Drehzahlregler Getriebe- |
Der Frequenzumrichter multipliziert den Drehzahlistwert mit diesem Verhältnis. |
|
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|||
faktor |
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7-08 Drehzahlregler Vorsteuerung |
Das Sollwertsignal umgeht den Drehzahlregler mit dem angegebenen Wert. Diese Funktion erhöht die |
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|||
|
dynamische Leistung der Drehzahlregelschleife. |
|
|
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|||
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|
|
|
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|||
7-09 Speed PID Error Correction |
Der Drehzahlfehler zwischen Rampe und aktueller Geschwindigkeit wird mit der Einstellung in diesem |
|
|
|
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|
|||
w/ Ramp |
Parameter verglichen. Wenn der Drehzahlfehler diesen Parametereintrag übersteigt, wird er über einen |
|
|
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|||
|
Beschleunigungsbzw. Verzögerungsvorgang auf kontrollierte Weise korrigiert. |
|
|
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|||
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|
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|
|
|
|
|
|
Tabelle 3.2 Relevante Parameter für die Drehzahlregelung
Nehmen Sie die Programmierung in der genannten Reihenfolge vor (siehe Erläuterung der Einstellungen im Programmierhandbuch)
In Tabelle 3.3 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 mit Hilfe der Daten vom |
1-2* |
Siehe Motor-Typenschild |
Typenschild ein |
|
|
|
|
|
Führen Sie eine Automatische Motoranpassung durch |
1-29 Autom. |
[1] Aktivieren Sie die komplette AMA |
|
Motoranpassung |
|
|
|
|
2) Prüfen Sie, ob der Motor läuft und der Drehgeber ordnungsgemäß angeschlossen ist. Gehen Sie wie folgt vor: |
||
|
|
|
Drücken Sie die Taste [Hand On] 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 16-20 Rotor-Winkel. Drehen Sie den Motor |
16-20 Rotor-Winkel |
N.v. (Anzeigeparameter) Anmerkung: Ein ansteigender |
langsam in die positive Richtung. Das Drehen muss so |
|
Wert läuft bei 65535 über und startet erneut bei 0. |
langsam erfolgen (nur wenige U/min), dass Sie feststellen |
|
|
können, ob der Wert in 16-20 Rotor-Winkel zuoder |
|
|
abnimmt. |
|
|
|
|
|
Wenn 16-20 Rotor-Winkel abnimmt, ändern Sie die |
5-71 Kl. 32/33 |
[1] Linkslauf (wenn 16-20 Rotor-Winkel ansteigt) |
Drehgeberrichtung in 5-71 Kl. 32/33 Drehgeber Richtung. |
Drehgeber |
|
|
Richtung |
|
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Grundlegende Betriebsprinzi... |
Projektierungshandbuch |
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|
|
|
|
|
|
|
Funktion |
|
Parameter |
Einstellung |
|
|
|
|
3) Stellen Sie sicher, dass die Grenzwerte des Frequenzumrichters auf sichere Werte eingestellt sind |
|||
|
|
|
|
Stellen Sie zulässige Grenzwerte für die Sollwerte ein. |
3-02 Minimaler |
0 U/min (Werkseinstellung) |
|
|
|
|
|
|
|
Sollwert |
1500 U/min (Werkseinstellung) |
|
|
|
|
|
|
3-03 Maximaler |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
3 |
|
|
|
Sollwert |
|
|
|
Stellen Sie sicher, dass die Rampeneinstellungen |
|
3-41 Rampenzeit |
Werkseinstellung |
||
|
|
|
|
innerhalb des Leistungsbereichs des Frequenzumrichters |
Auf 1 |
Werkseinstellung |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
liegen und zulässigen Spezifikationen für den |
|
3-42 Rampenzeit |
|
|
|
|
|
Anwendungsbetrieb entsprechen. |
|
Ab 1 |
|
|
|
|
|
Stellen Sie zulässige Grenzwerte für die Motordrehzahl |
4-11 Min. Drehzahl |
0 U/min (Werkseinstellung) |
|
|
|
|
|
und -frequenz ein. |
|
[UPM] |
1500 U/min (Werkseinstellung) |
|
|
|
|
|
|
4-13 Max. Drehzahl |
60 Hz (Werkseinstellung 132 Hz) |
|
|
|
|
|
|
[UPM] |
|
|
|
|
|
|
|
4-19 Max. |
|
|
|
|
|
|
|
Ausgangsfrequenz |
|
|
|
|
|
4) Konfigurieren Sie die Drehzahlregelung und wählen Sie das Verfahren für die Motorsteuerung. |
|||
|
|
|
|
Aktivierung der Drehzahlregelung |
|
1-00 Regelverfahren |
[1] Mit Drehgeber |
|
|
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|
|
|
|
|
|
|
|
|
Auswahl des Steuerprinzips |
|
1-01 Steuerprinzip |
[3] Fluxvektor mit Geber |
|
|
|
|
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|
|
|
|
|
|
|
5) Konfigurieren und skalieren Sie den Sollwert für den Drehzahlregler |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Stellen Sie Analogeingang 53 als variablen Sollwert ein |
3-15 Variabler |
Nicht notwendig (Werkseinstellung) |
|
|
|
|
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|
|
Sollwert 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Skalieren Sie den Analogeingang 53 0 UPM (0 V) auf |
6-1* |
Nicht notwendig (Werkseinstellung) |
|
|
|
|
|
1500 UPM (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 HTL-Drehgebe- |
5-14 Klemme 32 |
[0] Ohne Funktion (Werkseinstellung) |
|
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|
|
|
reingänge ein |
|
Digitaleingang |
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|
|
|
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|
5-15 Klemme 33 |
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|
Digitaleingang |
|
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|
|
|
|
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|
|
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|
Wählen Sie Klemme 32/33 als Motor-Istwert |
|
1-02 Drehgeber |
Nicht notwendig (Werkseinstellung) |
|
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|
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|
Anschluss |
|
|
|
|
|
|
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|
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|
Wählen Sie Klemme 32/33 als Drehgeberrückführung |
7-00 Drehgeber- |
Nicht notwendig (Werkseinstellung) |
|
|
|
|
|
|
|
rückführung |
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
7) Stellen Sie die Parameter für die PID-Drehzahlregelung ein |
|
||
|
|
|
|
|
|
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|
|
Verwenden Sie ggf. die Einstellungsanweisungen oder |
7-0* |
Siehe Anweisungen |
|
|
|
|
|
stellen Sie manuell ein |
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|
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|
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|
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|
|
8) Speichern Sie abschließend |
|
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|
|
|
|
|
Speichern Sie die Parametereinstellung im LCP |
|
0-50 LCP-Kopie |
[1] Speichern in LCP |
Tabelle 3.3 Programmierreihenfolge
3.6.6.2 Optimieren des PID-Drehzahlreglers
Die folgenden Einstellungsanweisungen sind empfehlenswert, wenn in Anwendungen mit überwiegend träger Last (mit geringer Reibung) eines der Flux-Vektorregelver- fahren angewendet wird.
Der Wert von 30-83 Drehzahlregler P-Verstärkung hängt von der Gesamtträgheit von Motor und Last ab. Die ausgewählte Bandbreite kann anhand der folgenden Formel berechnet werden:
GesamtTrägheit kgm2 x Par.. 1ì 25
Par . 7ì 02 = |
|
x Bandbreite rad / s |
|
Par . 1ì 20 x 9550 |
|||
|
|
HINWEIS
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 7-02 Drehzahlregler P- Verstärkung mit der folgenden Formel (nicht erforderlich bei einem hochauflösenden Istwert wie z. B. einem SinCosIstwert):
Par . 7ì 02MAX = |
0.01 x 4 x DrehgeberAuflösung x Par . 7ì 06 |
x |
|
2 x π |
|||
|
|
Max. Drehmoment Rippel %
Ein empfohlener Ausgangswert für 7-06 Drehzahlregler Tiefpassfilterzeit ist 5 ms (eine niedrigere Drehgeberauf-
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Grundlegende Betriebsprinzi... |
Projektierungshandbuch |
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lösung erfordert einen höheren Filterwert). Normalerweise ist ein max. Drehmomentrippel von 3 % zulässig. Für Inkrementalgeber finden Sie die Drehgeberauflösung in
5-70 Kl. 32/33 Drehgeber Aufl. [Pulse/U] (24V HTL bei Standard-Frequenzumrichter) oder 17-11 Inkremental Auflösung [Pulse/U] (5 V TTL für Drehgeber-Option MCB 102).
Generell wird die passende Obergrenze von 7-02 Drehzahlregler P-Verstärkung anhand der Drehgeberauflösung und der Istwert-Filterzeit ermittelt. Andere Faktoren in der Anwendung können den 7-02 Drehzahlregler P-Verstärkung jedoch auf einen niedrigeren Wert begrenzen.
Zum Minimieren der Übersteuerung können Sie
7-03 Drehzahlregler I-Zeit (je nach Anwendung) auf ca. 2,5 Sek. einstellen.
Stellen Sie 7-04 Drehzahlregler D-Zeit auf 0 ein, bis alle anderen Einstellungen vorgenommen wurden. Sie können ggf. experimentieren und diese Einstellung in kleinen Schritten ändern.
3.6.6.3 PID-Prozessregler
Mit dem PID-Prozessregler können Sie Anwendungsparameter steuern, die mit einem Sensor messbar sind (d. h. Druck, Temperatur, Fluss) und vom angeschlossenen Motor über eine Pumpe, einen Lüfter oder ein anderes Gerät beeinflusst werden können.
Tabelle 3.4 zeigt die Konfigurationen, bei denen die |
|
|||||||
Prozessregelung möglich ist. Wenn ein Verfahren der Flux- |
|
|||||||
Vektorsteuerung verwendet wird, ist zu beachten, dass Sie |
|
|||||||
auch die Parameter für den PID-Drehzahlregler einstellen |
|
|||||||
müssen. Lesen Sie Kapitel 3.6 PI-Regler, um zu sehen, wo |
|
|
|
|||||
die Drehzahlregelung aktiviert ist. |
|
|
|
3 |
|
3 |
||
|
|
|
|
|
|
|
||
1-00 Regelver- |
1-01 Steuerprinzip |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|||
fahren |
|
|
|
|
|
|
|
|
U/f |
VVC+ |
Fluxvektor |
Fluxvektor |
|
|
|
|
|
|
|
|
ohne |
mit Geber |
|
|
|
|
|
|
|
Geber |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
[3] PID-Prozess |
Nicht |
PID-Prozess |
Prozess |
Prozess |
|
|
|
|
|
aktiv |
|
und |
und |
|
|
|
|
|
|
|
Drehzahl |
Drehzahl |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Tabelle 3.4 Steuerungskonfigurationen mit Prozessregelung
HINWEIS
Die PID-Prozessregelung funktioniert mit der StandardParametereinstellung, sollte jedoch zur Optimierung der Anwendungssteuerung angepasst werden. Insbesondere das Potential der beiden Verfahren zur FluxMotorsteuerung hängt stark von der richtigen Einstellung der PID-Drehzahlregelung (vor dem Einstellen der PID-Prozessregelung) ab.
Abbildung 3.9 Diagramm für PID-Prozessregler
Tabelle 3.5 fasst alle Eigenschaften zusammen, die für die Prozessregelung konfiguriert werden können.
Parameter |
Funktionsbeschreibung |
|
|
7-20 PID-Prozess Istwert 1 |
Legt den Eingang (Analog oder Puls) fest, von dem die PID-Prozessregelung den Istwert |
|
erhalten soll. |
|
|
7-22 PID-Prozess Istwert 2 |
Gegebenenfalls: Legt fest, ob (und von woher) die PID-Prozessregelung ein zusätzliches |
|
Istwertsignal erhält. Wenn ein weiterer Istwertanschluss ausgewählt wurde, werden die |
|
beiden Istwertsignale vor der Verwendung im PID-Prozessregler addiert. |
|
|
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|
|
|
|
Grundlegende Betriebsprinzi... |
Projektierungshandbuch |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Parameter |
Funktionsbeschreibung |
|
|
|
|
7-30 Auswahl Normal-/Invers-Regelung |
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. |
|
|
|
|
|
|
3 |
|
3 |
|
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. |
|
|
|
|
7-32 PID-Prozess Reglerstart bei |
In einigen Anwendungen kann das Erreichen der gewünschten Drehzahl bzw. des |
|
|
|
|
|
Sollwerts sehr 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 7-32 PID-Prozess Reglerstart bei. |
|
|
|
|
7-33 PID-Prozess P-Verstärkung |
Je höher der Wert, desto schneller die Regelung. Ein zu hoher Wert kann jedoch zu |
|
|
|
|
|
Schwingungen führen. |
|
|
|
|
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. |
|
|
|
|
7-35 PID-Prozess D-Zeit |
Liefert Zuwachs proportional zur Veränderungsrate des Istwerts. Die Einstellung Null |
|
|
|
|
|
deaktiviert den Differentiator. |
|
|
|
|
7-36 PID-Prozess D-Verstärkung/Grenze |
Kommt es in einer Anwendung zu sehr schnellen Änderungen des Solloder Istwertes, so |
|
|
|
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kann der Differentiator rasch zum Überschwingen neigen. Er reagiert auf Änderungen der |
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Regelabweichung. Je schneller sich die Regelabweichung ändert, desto höher fällt auch |
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die Differentiationsverstärkung aus. Sie können die D-Verstärkung daher begrenzen, um |
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eine angemessene Differentiationszeit für langsame Änderungen einzustellen. |
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7-38 PID-Prozess Vorsteuerung |
In Anwendungen mit einer ausgeglichenen (und in etwa linearen) Beziehung zwischen |
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dem Sollwert und der dafür erforderlichen Motordrehzahl können Sie die Dynamik der |
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Regelung gegebenenfalls mit Hilfe der Vorsteuerung steigern. |
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5-54 Pulseingang 29 Filterzeit (Pulseingang |
Sofern beim Istwertsignal Rippelströme bzw. -spannungen auftreten, können diese mit |
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29), |
Hilfe eines Tiefpassfilters gedämpft werden. Diese Zeitkonstante ist ein Ausdruck für eine |
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5-59 Pulseingang 33 Filterzeit (Pulseingang |
Drehzahlgrenze der Rippel, die beim Istwertsignal auftreten. |
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33), |
Beispiel: Ist das Tiefpassfilter auf 0,1 s eingestellt, so ist die Eckfrequenz 10 RAD/s, |
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6-16 Klemme 53 Filterzeit (Analogeingang |
(Kehrwert von 0,1 s), was (10/(2 x π)) = 1,6 Hz entspricht. Dies führt dazu, dass alle |
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53), |
Ströme/Spannungen, die um mehr als 1,6 Schwingungen pro Sekunde schwanken, heraus- |
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6-26 Klemme 54 Filterzeit (Analogeingang 54) |
gefiltert werden. Es wird also nur ein Istwertsignal geregelt, das mit einer Frequenz |
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6-36 Klemme X30/11 Filterzeit |
(Drehzahl) von unter 1,6 Hz schwankt. |
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6-46 Klemme X30/12 Filterzeit |
Das Tiefpassfilter verbessert die stationäre Leistung, bei einer zu langen Filterzeit nimmt |
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35-46 Term. X48/2 Filter Time Constant |
jedoch die dynamische Leistung des PID-Prozessreglers ab. |
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Tabelle 3.5 Relevante Parameter für die Prozessregelung
3.6.6.4 Erweiterte PID-Regelung
Informationen zu erweiterten PID-Regelparametern finden Sie im VLT® AutomationDrive FC 301/FC 302 Programmierhandbuch
Wenn der Frequenzumrichter während des Motorbetriebs oder im generatorischen Betrieb die aktuellen Grenzwerte erreicht, versucht das Gerät schnellstmöglich, die eingestellten Drehmomentgrenzen wieder zu unterschreiten, ohne die Kontrolle über den Motor zu verlieren.
3.6.7Interner Stromgrenzenregler in Betriebsart VVC+
Wenn der Motorstrom bzw. das Motordrehmoment die in
4-16 Momentengrenze motorisch, 4-17 Momentengrenze generatorisch und 4-18 Stromgrenze festgelegten Drehmomentgrenzen überschreitet, wird die integrierte Stromgrenzenregler aktiviert.
3.6.8Handsteuerung (Hand On) und Fernsteuerung (Auto On)
Der Frequenzumrichter kann vor Ort manuell über das LCP oder im Fernbetrieb über Analogund Digitaleingänge oder die serielle Bus-Schnittstelle gesteuert werden. Falls in
0-40 [Hand On]-LCP Taste, 0-41 [Off]-LCP Taste, 0-42 [Auto
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