The Application of Delta Inverter of VFD-B series for Spray-painting Synchronizition Transmission Equipment
中達電通上海機電業(yè)務(wù)處 李 強
Li Jiang
摘 要: 同步傳送在自動噴涂設(shè)備工作過程中有其特別的重要性。本文討論了臺達VFD-B系列變頻器的速度死循環(huán)控制在自動噴涂同步傳送設(shè)備上的應(yīng)用.VFD-B系列變頻器是向量控制全數(shù)字交流馬達驅(qū)動器，具有典型的死循環(huán)控制特性,全數(shù)字菜單參數(shù)設(shè)定.文章通過噴涂生產(chǎn)線電氣控制系統(tǒng)的實現(xiàn)說明了VFD-B系列變頻器的*性能及快速動態(tài)響應(yīng)特性.
關(guān)鍵詞: 變頻器 PG04卡 編碼器
Abstract: The synchronizition transmission has special importance in the equipment working process of automatical spray-painting. This paper discussed the application of speed dead circulation control in Delta inverter of VFD-B series for synchronizition transmission equipment of automatical spray-painting. The Delta inverter of VFD-B series is an AC motor driver that applies vector and whole digital contol mode, and has a typical control characteristic of speed dead circulation, and the setting of menu and parameter uses whole digital mode. The paper explained that it has excellent performance and fast dynamic response characteristic through realization of electric control system in pray-painting
Key Words: Inverter PG04 card Encoder
[中圖分類號] TP273 [文獻標識碼] B 文章編號
1 引 言
一般設(shè)備或部件在出廠前都要經(jīng)過噴涂處理，自動噴涂設(shè)備工作過程是通過輸送鏈條將待噴涂物送入高溫烘箱中，經(jīng)過一系列烘烤過程使涂料附著在待噴涂物上，然后由傳動鏈條送出，經(jīng)工人從鏈條上取下檢查，其合格品送入倉庫。對其電氣控制系統(tǒng)要求是能根據(jù)不同的噴涂物調(diào)節(jié)輸送鏈條速度，從而保證足夠的高溫加熱時間，顯然輸送鏈條速度慢高溫加熱時間長，速度快高溫加熱時間短，從理論上看實現(xiàn)起來似乎應(yīng)該是非常簡單的。但是由于輸送鏈條較長，使用單臺電機拖動輸送鏈條非常困難，在設(shè)計中一般采用兩臺電機，其中一臺確定為主傳動電機，而另一臺為從傳動電機。問題是如何保證這兩臺電機同步運行？如果兩臺電機不同步， 將導(dǎo)致輸送鏈條出現(xiàn)堆積或斷裂現(xiàn)象，致使生產(chǎn)無法進行，因此同步控制問題的解決在鏈條皮帶傳動中是一個關(guān)鍵性的問題，采用高性能通用變頻器的控制策略就可以實現(xiàn)主、從電機運行的同步。
2 高性能通用變頻器的控制策略
由于電機運行是受變頻器驅(qū)動的，如果兩臺變頻器的輸入/輸出可以調(diào)整就有可能實現(xiàn)主、從電機運行的同步，因此有必要對變頻器的性能略作討論。采用一般的通用變頻器給異步電動機供電時，可以實現(xiàn)無級平滑調(diào)速，起動和停車都很方便，但是，調(diào)速時有靜差，精度不高，調(diào)速范圍不過1:10左右，而且也不能像直流調(diào)速系統(tǒng)那樣提供很高的動態(tài)性能。要實現(xiàn)高動態(tài)性能，必須研究實現(xiàn)高性能的控制策略，這里有兩種控制策略，即矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制，各有特色。矢量控制系統(tǒng)的特點是:采用由轉(zhuǎn)子磁鏈決定d-軸方向的dq同步旋轉(zhuǎn)坐標系，把異步電機的定子電流分解為其勵磁分量和轉(zhuǎn)矩分量，得到類似于直流電機的轉(zhuǎn)矩模型，再采取措施把非線性系統(tǒng)變換成兩個獨立的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子磁鏈的子系統(tǒng)，從而模仿直流電機分別用PI調(diào)節(jié)器進行控制。直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)舍去比較復(fù)雜的旋轉(zhuǎn)坐標變換，僅在兩相靜止坐標系上構(gòu)成轉(zhuǎn)矩和定子磁鏈的反饋信號，并用雙位式砰-砰控制代替線性調(diào)節(jié)器來控制轉(zhuǎn)矩和定子磁鏈，根據(jù)二者的變化，選擇電壓空間矢量的PWM(SVPWM)開關(guān)狀態(tài)，以控制電機的轉(zhuǎn)速。值得注意的是，無論是矢量控制系統(tǒng)，還是直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，都需要轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制，所需的轉(zhuǎn)速反饋信號來自于電機同軸的速度傳感器，對于高性能系統(tǒng)一般都用光電碼盤，其成本、安裝、可靠性都有問題，如果能取消光電碼盤而保持良好的控制性能，顯然會大受歡迎，這就是無速度傳感器的高性能調(diào)速系統(tǒng)。作為高性能的通用變頻器都希望采用無速度傳感器控制。
3 主從變頻器同步控制功能實現(xiàn)
主變頻器的給定輸入是位移傳感器和從變頻器的模擬輸出的迭加，從變頻器由外接電位器給定。系統(tǒng)啟動時主變頻器的輸出頻率高于從變頻器的輸出頻率，也就是說主電機速度高于從電機的速度，因此鏈條處于拉伸狀態(tài)，位移傳感器根據(jù)拉伸程度相應(yīng)地給出的信號逐漸減小，主變頻器降速，直至zui終和從變頻器處于同速狀態(tài)。但是由于電機和鏈條之間是皮帶傳動，所以從電機會有丟轉(zhuǎn)現(xiàn)象從而造成實際應(yīng)用的主從不同步，鏈條有被拉伸的噪音，改進的方法是加上PG速度閉環(huán)速度控制轉(zhuǎn)速死循環(huán)后，噪音幾乎消失。本文選用的臺達B系列變頻器采用無傳感器向量控制方式，具有自動轉(zhuǎn)矩補償，轉(zhuǎn)差補償功能，啟動轉(zhuǎn)矩在1Hz時可達150%，過載能力150%額定電流持續(xù)一分鐘，輸出頻率0.1Hz至400Hz可調(diào)，調(diào)節(jié)范圍寬，同時具有開環(huán)向量、死循環(huán)向量等各種控制方式。自動噴涂設(shè)備采用的是V/F+PG速度死循環(huán)控制，其目的就是解決其輸送待噴涂物時鏈條堆積或斷裂問題，經(jīng)用戶使用，效果非常好，大大提高了生產(chǎn)效率，有效地解決了生產(chǎn)過程出現(xiàn)的鏈條堆積或斷裂問題。
4 同步控制變頻器調(diào)速系統(tǒng)構(gòu)成
主、從電機同步的變頻器調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如1所示。

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圖1表明，要求使用的變頻器有兩路模擬輸入和一路模擬輸出,且兩路模擬輸入均接受電壓信號并可迭加輸入,其中一路模擬輸入還必須可以接受負電壓信號（如AUI為-10到10V）,模擬輸出為0-10V的電壓信號，*的功能就是變頻器要有速度死循環(huán)控制，如圖1中的PG環(huán)節(jié)。臺達變頻器VFD-B為高功能向量控制泛用型，該型變頻器可根據(jù)工況選擇，其額定電壓、功率范圍為：230V/單相(0.75kw-2.2kw)；230V/三相(0.75kw-37kw)；460V/三相(0.75kw-75kw)。
VFD-B型變頻器有以下特點：
•向量控制及V/F控制*MODBUS通訊格式；
•馬達參數(shù)調(diào)適（Auto tuning）*參數(shù)密碼鎖定；
•16段速、15段可程式運轉(zhuǎn)*PG速度回授控制（選購）；
•內(nèi)含PID回授控制*自動調(diào)適加減速時間；
•具啟動速度追蹤模式*4段加減速獨立調(diào)整。
5 結(jié)束語
上述討論的變頻器同步調(diào)速系統(tǒng)已在相關(guān)企業(yè)投入運行，實際運用效果表明，與改造以前的系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)設(shè)計安裝周期短，現(xiàn)場接線大大簡化，調(diào)試簡單，可靠性得到顯著提高。由此可以說明臺達變頻器轉(zhuǎn)速死循環(huán)控制具有良好的動態(tài)響應(yīng)特性，*可以運用于自動噴涂設(shè)備及其它類似對同步要求比較高的應(yīng)用場合。