Danfoss VLT AutomationDrive Design guide [de]

MAKING MODERN LIVING POSSIBLE

Projektierungshandbuch

VLT® AutomationDrive FC 301/302

0,25-75 kW

www.danfoss.com/drives

Inhaltsverzeichnis Projektierungshandbuch

Inhaltsverzeichnis

1 Einführung

1.1 Zweck des Projektierungshandbuchs

1.2 Zusätzliche Materialien

1.3 Abkürzungen, Symbole und Konventionen

1.4 Definitionen

1.5 Dokument- und Softwareversion

1.6 Übereinstimmung mit Vorschriften

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

1.8 Sicherheit

2 Sicherheit

2.1 Sicherheitssymbole

8 8 8 8

9 10 10

11 11

13 13

2.2 Qualifiziertes Personal

2.3 Sicherheitsmaßnahmen

3 Grundlegende Betriebsprinzipien

3.1 Allgemeines

3.2 Beschreibung des Betriebs

3.3 Funktionsbeschreibung

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

3.5 Anschlussplan

3.6 PI-Regler

3.6.1 Steuerverfahren 19

3.6.2 FC 301 vs. FC 302 Steuerverfahren 20

3.6.3 Regelungsstruktur in VVC

13 13

15 15 15 15

16 17 19

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

Inhaltsverzeichnis Projektierungshandbuch

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

3.6.8 Handsteuerung (Hand On) und Fernsteuerung (Auto On) 28

3.7 Sollwertverarbeitung

3.7.1 Sollwerteinstellung 30

3.7.2 Sollwertgrenzen 32

3.7.3 Skalierung von Festsollwerten und Bussollwerten 32

3.7.4 Skalierung von Analog- und Pulssollwerten und Istwert 33

3.7.5 Totzone um Null 33

4 Produktfunktionen

4.1 Automatisierte Betriebsfunktionen

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

38 38

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

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

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 Hubanwendungen 44

4.2.14 Smart Logic Control (SLC) 45

4.2.15 Safe Torque Off 46

4.3 Danfoss VLT® FlexConcept

5 Systemintegration

5.1 Betriebsbedingungen

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

48 48

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

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)

5.4.1 PELV (Schutzkleinspannung) – Protective Extra Low Voltage 58

5.5 Bremsfunktionen

5.5.1 Auswahl des Bremswiderstands 59

Inhaltsverzeichnis Projektierungshandbuch

6 Produktspezifikationen

6.1 Elektrische Daten

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

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

62 62

6.2.8 Wirkungsgrad 85

6.2.9 Störgeräusche 85

7 Bestellen des Frequenzumrichters

7.1 Antriebskonfigurator

7.1.1 Typencode 86

7.1.2 Sprache 88

7.2 Bestellnummern

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

86 86

8 Mechanische Installation

8.1 Sicherheit

8.2 Abmessungen

8.2.1 Aufstellung 114

8.2.1.1 Abstand 114

111 111 112

Inhaltsverzeichnis Projektierungshandbuch

8.2.1.2 Wandmontage 114

9 Elektrische Installation

9.1 Sicherheit

9.2 Kabel

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

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

9.5 Schutz vor Erdableitstrom

9.6 Zusätzliche Anschlüsse

9.6.1 Relais 140

9.6.2 Trennschalter und Schütze 141

116 116 117

122

136 138 140

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

9.7.1 Motorkabel 143

9.7.2 Anschluss von mehreren Motoren 144

9.8 Sicherheit

9.8.1 Hochspannungsprüfung 146

9.8.2 EMV-Erdung 146

10 Anwendungsbeispiele

10.1 Häufig verwendete Anwendungen

10.1.1 Frequenzumrichtersystem mit Rückführung 153

10.1.2 Programmierung von Momentengrenze und Stopp 153

10.1.3 Programmieren der Drehzahlregelung 154

143

146

148 148

11 Optionen und Zubehör

11.1 Kommunikationsoptionen

11.2 I/O, Rückführungs- und Sicherheitsoptionen

156 156 156

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

11.4 Zubehör

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

12.1 Installieren und einrichten

12.1.1 Übersicht 179

12.2 Netzwerkanschluss

12.3 -Busabschluss

12.4 RS-485 Installation und Konfiguration

12.5 Übersicht zum FC-Protokoll

171 173

179 179

180 180 180 181

12.6 Netzwerkkonfiguration

12.7 Aufbau der Telegrammblöcke für FC-Protokoll

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

181 181

Inhaltsverzeichnis Projektierungshandbuch

12.7.11 Unterstützte Datentypen 184

12.7.12 Umwandlung 184

12.7.13 Prozesswörter (PCD) 184

12.8 Beispiele

12.8.1 Schreiben eines Parameterwerts 185

12.8.2 Lesen eines Parameterwertes 185

12.9 Übersicht zu Modbus RTU

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

12.11 Aufbau der Modbus RTU-Telegrammblöcke

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

185

186 186

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

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

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

190

191

Index

197

Einführung Projektierungshandbuch

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

•

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.

1.3

Abkürzungen, Symbole und Konventionen

Konventionen

Nummerierte Listen enthalten Verfahren. Aufzählungslisten enthalten andere Informationen und Beschreibungen von Abbildungen. Kursiver Text enthält:

Querverweise

•

Links

•

Fußnoten

•

Produkthandbuch Sicher abgeschaltetes

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 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 f

JOG

MAX

MIN

M,N

FC Frequenzumrichter g Gramm Hiperface

HP Horsepower HTL HTL-Drehgeber (10-30 V) Pulse -

Hz Hertz I I I I I

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

INV

LIM

M,N

VLT,MAX

VLT,N

Grad Celsius

Motorfrequenz bei aktivierter JOG-Funktion

Motorfrequenz

Die maximale Ausgangsfrequenz des Frequen-

zumrichters gilt an seinem Ausgang.

Die minimale Motorfrequenz vom Frequen-

zumrichter.

Motornennfrequenz

Hiperface® ist eine eingetragene Marke von

Stegmann.

Hochspannungs-Transistorlogik

Wechselrichter-Nennausgangsstrom

Stromgrenze

Motornennstrom

Der maximale Ausgangsstrom

Der vom Frequenzumrichter gelieferte

Nennausgangsstrom

Einführung

ms Millisekunden msb Most Significant Bit (höchstwertiges Bit)

VLT

nF Nanofarad NLCP Numerische LCP-Bedieneinheit Nm Newtonmeter n

Online-/OfflineParameter

br,cont.

PCB Leiterplatte PCD Prozessdaten PELV Schutzkleinspannung – Protective extra low

M,N

PM Motor Permanentmagnet-Motor PID-Prozess Der PID-Regler sorgt dafür, dass Drehzahl,

br,nom

RCD Fehlerstromschutzschalter rückspeisefähig Generatorische Klemmen R

min

EFF Effektivwert U/min [UPM] Umdrehungen pro Minute R

rec

s Sekunde SFAVM Statorfluss-orientierte asynchrone Vektormodu-

STW (ZSW) Zustandswort SMPS Schaltnetzteil THD Gesamtoberschwingungsgehalt – Total

LIM

TTL Pulse des TTL-Drehgebers (5 V) - Transistor-

M,N

V Volt VT Variables Drehmoment VVC+ Spannungsvektorsteuerung – Voltage Vector

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

Synchrone Motordrehzahl Änderungen der Online-Parameter werden sofort nach Änderung des Datenwertes aktiviert. Nennleistung des Bremswiderstands (Durchschnittsleistung beim kontinuierlichen Bremsen)

voltage Nenn-Ausgangsleistung des Frequenzumrichters als HO Motornennleistung

Druck, Temperatur usw. konstant gehalten werden. Der Nenn-Widerstandswert, mit dem an der Motorwelle für eine Dauer von 1 Minute eine Bremsleistung von 150/160 % gewährleistet wird.

Zulässiger Mindestwert des Frequenzumrichters für den Bremswiderstand

Widerstandswert und Widerstand des Bremswiderstands

lation

Harmonic Distortion Drehmomentgrenze

Transistor-Logik Motornennspannung

Control

Projektierungshandbuch

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 Geräte- oder 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.

Tabelle 1.1 Abkürzungen

Einführung

Projektierungshandbuch

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.

Uλ x Iλ x

cos

cosϕ=

kVA

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 I

bei

eff

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 Dokument- und 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

MG33BFxx Ersetzt MG33BExx 6,72

Tabelle 1.2 Dokument- und Softwareversion

1.6 Übereinstimmung mit Vorschriften

Frequenzumrichter werden in Übereinstimmung mit den in diesem Abschnitt beschriebenen Richtlinien konstruiert.

CE-Zeichen

1.6.1

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

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

Niederspannungsrichtlinie

Einführung

Sachwerten nicht gefährden. Danfoss CE-Kennzeichnungen sind mit der Niederspannungsrichtlinie konform und liefern auf Wunsch eine Konformitätserklärung.

Projektierungshandbuch

1.6.1.2 EMV-Richtlinie

1.6.2

UL-Konformität

UL-gelistet

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

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.

Maschinenrichtlinie

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.

Konformität mit Richtlinien in der

1.6.3 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 Produk- thandbuch, das dem Gerät bei Lieferung beiliegt und online verfügbar ist unter:

Entladungszeit und

•

detaillierte Sicherheitshinweise und Warnungen.

•

Einführung Projektierungshandbuch

Für einen sicheren Betrieb des Frequenzumrichters ist die strikte Befolgung von Sicherheitsmaßnahmen und hinweisen unbedingt erforderlich.

Sicherheit Projektierungshandbuch

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.

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 Geräte- oder Sachschäden besteht. Der Motor kann über einen externen Schalter, einen seriellen Bus-Befehl, ein Eingangssollwertsignal vom LCP oder nach einem quittierten Fehlerzustand anlaufen.

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 Geräte- oder sonstigen Sachschäden führen können.

2 2

WARNUNG

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 Wartungs- oder 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, USV- und DC-Zwischenkreisverbindungen zu anderen Frequenzumrichtern.

3. Führen Sie Wartungs- oder Reparaturarbeiten erst nach vollständiger Entladung der Kondensatoren durch. Die entsprechende Wartezeit finden Sie in Tabelle 2.1.

Sicherheit

Projektierungshandbuch

Spannung [V]

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 Auch wenn die Warn-LED nicht leuchten, kann Hochspannung vorliegen.

Tabelle 2.1 Entladungszeit

Mindestwartezeit (Minuten)

4 7 15

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 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.

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-,

•

Inbetriebnahme- und Wartungsarbeiten ausschließlich von geschultem und qualifiziertem Personal durchgeführt wird.

Alle Elektroarbeiten müssen den VDE-

•

Vorschriften 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 Personen- und Sachschäden.

Stellen Sie sicher, dass die Permanentmagnet-

•

Motoren blockiert sind, so dass sie unter keinen Umständen drehen können.

Grundlegende Betriebsprinzi...

Projektierungshandbuch

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 Steuerungs- und 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 Leistungs- und Steuersignale innerhalb des Frequenzumrichters übertragen werden.

3.3 Funktionsbeschreibung

3.3.1 Gleichrichterteil

Wenn der Strom zunächst am Frequenzumrichter angelegt wird, fließt er durch die Eingangsklemmen (L1, L2 und L3) und weiter zu der Schalter- bzw. 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-Kondensatorbatterie, 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.

Wechselrichterabschnitt

3.3.3

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.

3 3

Bremsoption

3.3.4

Bei Frequenzumrichtern mit der dynamischen Bremsoption ist ein Brems-IGBT zusammen mit den Klemmen 81(R-) und 82(R+) zum Anschluss eines externen Bremswiderstands vorgesehen.

Die Funktion des Brems-IGBT ist die Begrenzung der Spannung im Zwischenkreis, wenn die maximal erlaubte Spannungsgrenze überschritten wird. Dazu schaltet er den externen Widerstand in den Zwischenkreis, um die übermäßige DC-Spannung der Zwischenkreiskondensatoren zu reduzieren. Übermäßige Zwischenkreisspannung entsteht in der Regel durch eine durchziehende Last, durch die generatorische Energie in den Zwischenkreis zurückgespeist wird. Dies ist zum Beispiel der Fall, wenn die Last

Abbildung 3.1 Interne Steuerlogik

den Motor antreibt, wodurch die Spannung an den DCBuskreis zurückgeführt wird.

Grundlegende Betriebsprinzi... Projektierungshandbuch

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.

Das IGBT-Gate-Signal des Brems-IGBTs wird von der Steuerkarte generiert und über Leistungskarte und IGBTAnsteuerkarte an das Brems-IGBT übermittelt. Zusätzlich überwachen Leistungs- und Steuerkarte das Brems-IGBT und die Bremswiderstandsverbindung bzgl. Kurzschluss und Überlast.

Zwischenkreiskopplung

3.3.5

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

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-

3.4.1 Steuerverfahren

Der Frequenzumrichter empfängt Steuersignale von mehreren Quellen.

LCP Bedieneinheit (Hand-Betrieb)

•

Programmierbare Analog-, Digital- und Analog/

•

Digital-Steuerklemmen (Betriebsart Auto) RS-485-, USB- oder serielle Kommunikations-

•

schnittstellen (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.

130BD599.11

3-phase power

input

DC bus

Switch Mode Power Supply

Motor

Analog Output

Interface

relay1

relay2

ON=Terminated OFF=Open

Brake resistor

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

88 (-) 89 (+)

50 (+10 V OUT)

53 (A IN)

54 (A IN)

55 (COM A IN)

0/4-20 mA

12 (+24 V OUT)

13 (+24 V OUT)

37 (D IN)

18 (D IN)

20 (COM D IN)

10 V DC 15 mA 130/200 mA

+ - + -

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

(COM A OUT) 39

(A OUT) 42

(P RS-485) 68

(N RS-485) 69

(COM RS-485) 61

0 V

S801

0/4-20 mA

RS-485

+10 V DC

0/-10 V DC -

+10 V DC

+10 V DC 0/4-20 mA

0/-10 V DC-

240 V AC, 2 A

24 V DC

24 V (NPN)

0 V (PNP)

24 V (NPN)

19 (D IN)

24 V (NPN)

0 V (PNP)

24 V

0 V

(D IN/OUT)

0 V (PNP)

24 V (NPN)

(D IN/OUT)

0 V

24 V

24 V (NPN)

0 V (PNP)

24 V (NPN)

33 (D IN)

32 (D IN)

1 2

S201

S202

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

P 5-00

S801

(R+) 82

(R-) 81

: Chassis

240 V AC, 2 A

400 V AC, 2 A

: Ground

: Ground 1

: Ground 2

: PE

Grundlegende Betriebsprinzi...

3.5 Anschlussplan

Projektierungshandbuch

3 3

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.

130BD529.12

L1 L2 L3

Grundlegende Betriebsprinzi...

Projektierungshandbuch

1 Übergeordnete Steuerung (SPS) 5 Kabelisolierung (abisoliert) 9 Steuerkabel (abgeschirmt) 2 Frequenzumrichter 6 Kabelverschraubung 10 3 Ausgangsschütz 7 Motor, 3-Phasen und PE-Leiter

(abgeschirmt)

4 Kabelschelle 8 Netz, 3-Phasen und verstärkter PE-Leiter

Potentialausgleich min. 16 mm Abstand zwischen Steuerkabel, Motorkabel und Netzkabel (min. 200 mm)

(nicht abgeschirmt)

Abbildung 3.3 EMV-konformer elektrischer Anschluss

Grundlegende Betriebsprinzi... Projektierungshandbuch

Weitere Informationen zu EMV finden Sie unter Kapitel 4.1.15 EMV-Konformität.

HINWEIS

EMV-STÖRUNGEN

Verwenden Sie für Motor- und Steuerleitungen abgeschirmte Kabel und verlegen Sie die Kabel für Netzversorgung, Motor- und Steuerleitungen getrennt. Die Nichtbeachtung dieser Vorgabe kann zu nicht vorgesehenem Verhalten oder reduzierter Leistung der Anlage führen. Ein Mindestabstand von 200 mm zwischen Leistungs- und 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.

empfehlen wir, eine komplette AMA auszuführen, da die richtigen Motordaten von großer Bedeutung für optimale Leistung sind.

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.

3 3

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 mit einer wesentlich höheren Genauigkeit als eine ohne Istwertrückführung.

Wählt, welcher Eingang zur Rückführung des PID-Drehzahlistwerts 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 Drehzahl- grenze festgelegt. Bei Betrieb mit Drehmomentregelung

Grundlegende Betriebsprinzi... Projektierungshandbuch

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 Asynchron- sowie PM-Motoren verwendet werden. 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

Grundlegende Betriebsprinzi... Projektierungshandbuch

3.6.3

Regelungsstruktur in VVC

Abbildung 3.6 Regelungsstruktur bei VVC+-Konfigurationen mit und ohne Rückführung

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.

3 3

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 Druck- oder Durchflussregelung zu verwenden. Die PID-Prozess-Parameter befinden sich in Parametergruppe 7-2* PID-Prozess Istw. und 7-3* PID-Prozessregler.

Grundlegende Betriebsprinzi... Projektierungshandbuch

3.6.4 Regelungsstruktur im Fluxvektor ohne Geber (nur FC 302)

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 Rampen- und 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 Druck- oder Durchflussregelung zu verwenden. Die Parameter für Prozess-PID-Regelung befinden sich in Parametergruppe 7-2* PID-Prozess Istw. und 7-3* PID-Prozessregler.

Grundlegende Betriebsprinzi... Projektierungshandbuch

3.6.5 Regelungsstruktur bei Fluxvektor mit Geber (nur FC 302)

Abbildung 3.8 Regelungsstruktur bei Konfiguration mit Fluxvektor mit Geber (nur bei FC 302 verfügbar)

3 3

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-Drehzahlregelung 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 Druck- oder Durchflussregelung zu verwenden.

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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.

1-00 Regelverfahren

[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. [7] Erw.PID-Drehz.m.Rück. Nicht aktiv Nicht aktiv Nicht aktiv N.v. [8] Erw.PID-Drehz.o.Rück. N.v. Nicht aktiv N.v. Nicht aktiv

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.

1-01 Steuerprinzip U/f

VVC

Fluxvektor ohne Geber Fluxvektor mit Geber

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.

Grundlegende Betriebsprinzi... Projektierungshandbuch

Parameter Funktionsbeschreibung

7-00 Drehgeberrückführung Legt den Eingang fest, von der der PID-Drehzahlregler den Istwert erhalten soll. 7-02 Drehzahlregler PVerstärkung

7-03 Drehzahlregler I-Zeit

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

7-05 Drehzahlregler D-Verstärk./ Grenze

7-06 Drehzahlregler Tiefpassfilterzeit

7-07 Drehzahlregler Getriebefaktor 7-08 Drehzahlregler Vorsteuerung Das Sollwertsignal umgeht den Drehzahlregler mit dem angegebenen Wert. Diese Funktion erhöht die

7-09 Speed PID Error Correction w/ Ramp

Je höher der Wert, desto schneller die Regelung. Ein zu hoher Wert kann jedoch zu Schwingungen führen. Eliminiert eine Abweichung von der stationären Drehzahl. Je niedriger der Wert, desto schneller die Reaktion. Ein zu niedriger Wert kann jedoch zu Schwingungen führen.

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 Differentiationszeit daher begrenzen, so dass sowohl eine angemessene Differentiationszeit bei langsamen Änderungen als auch eine angemessene Verstärkung bei schnellen Änderungen eingestellt werden kann. Ein Tiefpassfilter, das Schwingungen auf dem Istwertsignal dämpft und die stationäre Leistung verbessert. Bei einer zu langen Filterzeit nimmt jedoch die dynamische Leistung der PID-Drehzahlregelung ab. Einstellungen von Parameter 7-06 aus der Praxis anhand der Anzahl von Pulsen pro Umdrehung am Drehgeber (PPR):

Drehgeber-PPR 7-06 Drehzahlregler Tiefpassfilterzeit

512 10 ms 1024 5 ms 2048 2 ms 4096 1 ms Der Frequenzumrichter multipliziert den Drehzahlistwert mit diesem Verhältnis.

dynamische Leistung der Drehzahlregelschleife. Der Drehzahlfehler zwischen Rampe und aktueller Geschwindigkeit wird mit der Einstellung in diesem Parameter verglichen. Wenn der Drehzahlfehler diesen Parametereintrag übersteigt, wird er über einen Beschleunigungs- bzw. Verzögerungsvorgang auf kontrollierte Weise korrigiert.

3 3

Tabelle 3.2 Relevante Parameter für die Drehzahlregelung

Nehmen Sie die Programmierung in der genannten Reihenfolge vor (siehe Erläuterung der Einstellungen im Program- mierhandbuch)

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 Typenschild ein Führen Sie eine Automatische Motoranpassung durch 1-29 Autom.

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 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 langsam in die positive Richtung. Das Drehen muss so langsam erfolgen (nur wenige U/min), dass Sie feststellen können, ob der Wert in 16-20 Rotor-Winkel zu- oder abnimmt. Wenn 16-20 Rotor-Winkel abnimmt, ändern Sie die Drehgeberrichtung in 5-71 Kl. 32/33 Drehgeber Richtung.

1-2* Siehe Motor-Typenschild

[1] Aktivieren Sie die komplette AMA

Motoranpassung

Stellen Sie einen positiven Sollwert ein.

16-20 Rotor-Winkel N.v. (Anzeigeparameter) Anmerkung: Ein ansteigender

Wert läuft bei 65535 über und startet erneut bei 0.

5-71 Kl. 32/33 Drehgeber Richtung

[1] Linkslauf (wenn 16-20 Rotor-Winkel ansteigt)

Grundlegende Betriebsprinzi... Projektierungshandbuch

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

Sollwert 3-03 Maximaler Sollwert

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 Verfahren für die Motorsteuerung. Aktivierung der Drehzahlregelung Auswahl des Steuerprinzips 1-01 Steuerprinzip [3] Fluxvektor mit Geber

5) Konfigurieren und skalieren Sie den Sollwert für den Drehzahlregler Stellen Sie Analogeingang 53 als variablen Sollwert ein 3-15 Variabler

Skalieren Sie den Analogeingang 53 0 UPM (0 V) auf 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-Drehgebereingänge ein

Wählen Sie Klemme 32/33 als Motor-Istwert 1-02 Drehgeber

Wählen Sie Klemme 32/33 als Drehgeberrückführung 7-00 Drehgeber-

7) Stellen Sie die Parameter für die PID-Drehzahlregelung ein Verwenden Sie ggf. die Einstellungsanweisungen oder stellen Sie manuell ein

8) Speichern Sie abschließend Speichern Sie die Parametereinstellung im LCP 0-50 LCP-Kopie [1] Speichern in LCP

3-41 Rampenzeit Auf 1 3-42 Rampenzeit Ab 1 4-11 Min. Drehzahl [UPM] 4-13 Max. Drehzahl [UPM] 4-19 Max. Ausgangsfrequenz

1-00 Regelverfahren

Sollwert 1 6-1* Nicht notwendig (Werkseinstellung)

5-14 Klemme 32 Digitaleingang 5-15 Klemme 33 Digitaleingang

Anschluss

rückführung

7-0* Siehe Anweisungen

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

Nicht notwendig (Werkseinstellung)

[0] Ohne Funktion (Werkseinstellung)

Nicht notwendig (Werkseinstellung)

Tabelle 3.3 Programmierreihenfolge

3.6.6.2

Optimieren des PID-Drehzahlreglers

HINWEIS

1-20 Motornennleistung [kW] ist die Motorleistung in [kW]

Die folgenden Einstellungsanweisungen sind empfehlenswert, wenn in Anwendungen mit überwiegend träger

(d. h. für die Berechnung „4“ kW anstatt „4000“ W verwenden).

Last (mit geringer Reibung) eines der Flux-Vektorregelverfahren 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:

. 1 − 20 x 9550

Par.

. 1 − 25

Bandbreite rad/s

Par

. 7 − 02 =

Gesamt- Trägheit kgm

Par

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

. 7 − 02

Max. Drehmoment Rippel

MAX

0. 01 x 4 x

Drehgeber- Auflösung x Par

2 x π

. 7 − 06

Ein empfohlener Ausgangswert für 7-06 Drehzahlregler Tiefpassfilterzeit ist 5 ms (eine niedrigere Drehgeberauf-

Grundlegende Betriebsprinzi... Projektierungshandbuch

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 Drehzahl-

regler 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 FluxVektorsteuerung 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.

1-00 Regelverfahren

[3] PID-Prozess Nicht

Tabelle 3.4 Steuerungskonfigurationen mit Prozessregelung

1-01 Steuerprinzip U/f

aktiv

VVC

PID-Prozess Prozess

Fluxvektor ohne Geber

und Drehzahl

Fluxvektor mit Geber

Prozess und Drehzahl

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.

3 3

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.

Grundlegende Betriebsprinzi... Projektierungshandbuch

Parameter Funktionsbeschreibung

7-30 Auswahl Normal-/Invers-Regelung

7-31 PID-Prozess Anti-Windup Die Anti-Windup-Funktion bewirkt, dass im Falle des Erreichens einer Frequenz- oder

7-32 PID-Prozess Reglerstart bei In einigen Anwendungen kann das Erreichen der gewünschten Drehzahl bzw. des

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

7-34 PID-Prozess I-Zeit Eliminiert eine Abweichung von der stationären Drehzahl. Je niedriger der Wert, desto

7-35 PID-Prozess D-Zeit Liefert Zuwachs proportional zur Veränderungsrate des Istwerts. Die Einstellung Null

7-36 PID-Prozess D-Verstärkung/Grenze Kommt es in einer Anwendung zu sehr schnellen Änderungen des Soll- oder Istwertes, so

7-38 PID-Prozess Vorsteuerung In Anwendungen mit einer ausgeglichenen (und in etwa linearen) Beziehung zwischen

5-54 Pulseingang 29 Filterzeit (Pulseingang

29), 5-59 Pulseingang 33 Filterzeit (Pulseingang

33), 6-16 Klemme 53 Filterzeit (Analogeingang

53), 6-26 Klemme 54 Filterzeit (Analogeingang 54) 6-36 Klemme X30/11 Filterzeit 6-46 Klemme X30/12 Filterzeit 35-46 Term. X48/2 Filter Time Constant

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 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.

Schwingungen führen.

schneller die Reaktion. Ein zu niedriger Wert kann jedoch zu Schwingungen führen.

deaktiviert den Differentiator.

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 D-Verstärkung daher begrenzen, um eine angemessene Differentiationszeit für langsame Änderungen einzustellen.

dem Sollwert und der dafür erforderlichen Motordrehzahl können Sie die Dynamik der Regelung gegebenenfalls mit Hilfe der Vorsteuerung 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 das Tiefpassfilter auf 0,1 s eingestellt, so ist die Eckfrequenz 10 RAD/s, (Kehrwert von 0,1 s), 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. Das Tiefpassfilter verbessert die stationäre Leistung, bei einer zu langen Filterzeit nimmt jedoch die dynamische Leistung des PID-Prozessreglers ab.

Tabelle 3.5 Relevante Parameter für die Prozessregelung

3.6.6.4

Erweiterte PID-Regelung

Wenn der Frequenzumrichter während des Motorbetriebs oder im generatorischen Betrieb die aktuellen Grenzwerte

Informationen zu erweiterten PID-Regelparametern finden Sie im VLT® AutomationDrive FC 301/FC 302 Programmier-

handbuch

erreicht, versucht das Gerät schnellstmöglich, die eingestellten Drehmomentgrenzen wieder zu unterschreiten, ohne die Kontrolle über den Motor zu verlieren.

3.6.7 Interner 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 Drehmo-

mentgrenzen überschreitet, wird die integrierte Stromgrenzenregler aktiviert.

3.6.8 Handsteuerung (Hand On) und Fernsteuerung (Auto On)

Der Frequenzumrichter kann vor Ort manuell über das LCP oder im Fernbetrieb über Analog- und 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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