1. Изучение устройства преобразователя частоты danfoss fc-302

Лабораторная работа №1

Цель работы: получить практические навыки настройки преобразователя частоты «Danfoss FC– 302».

1.1. Общие положения

Преобразователь частоты DanfossFC-302 позволяет реализовать управление асинхронным двигателем (АД) в составе электропривода (ЭП) различных механизмов. На рис. 1.1 представлена стандартная схема организации ЭП переменного тока с АД и преобразователем частоты (ПЧ)DanfossFC-302. Напряжение питающей сети поступает на ПЧ и далее – подаётся на статорные обмотки асинхронного двигателя. Микропроцессорная система управления формирует на выходе ПЧ трёхфазное напряжение требуемой частоты и амплитуды, в зависимости от используемого принципа управления.

Рис. 1.1. Стандартная схема организации ЭП переменного тока

с АД и ПЧ Danfoss FC-302

Функции управления ПЧ выполняет микроконтроллерная система на базе цифрового сигнального процессора (ЦСП), совместимого по своим параметрам и архитектуре с серией микропроцессоров C2000Motor Controlот компанииTexas Instruments. Функциональная схема микропроцессорной системы управления приведена на рис. 1.2. Система управления ПЧ обеспечивает выполнение следующих функций:

• управление силовыми ключами инвертора в режиме широтно-импульсной модуляции с несущей частотой от 2 до 16 кГц;

• сопряжение с внутренними и внешними датчиками аналоговых сигналов в различных стандартах (0…10 В, ±10 В, 4…20 мА);

• сопряжение с цепями управляющей коммутационной аппаратуры и телесигнализации через порты ввода/вывода дискретных сигналов;

• +24 В с гальванической развязкой от силовых цепей питания ПЧ;

• оперативное наблюдение за параметрами и переменными ЭП с помощью встроенного пульта управления с отображением текстовой информации на графическом дисплее;

• возможность управления работой ПЧ со встроенного пульта, от кнопочной станции или от внешнего контроллера по последовательному интерфейсу RS-485;

• доступ к просмотру и изменению текущих параметров ПЧ с пульта управления, с внешнего контроллера по интерфейсу RS-485 или с портативного компьютера поUSBинтерфейсу в реальном масштабе времени;

• сохранение текущей конфигурации параметров ПЧ в энергонезависимой памяти, возможность быстрого восстановления заводских уставок;

• мониторинг питающей сети со стороны ПЧ, возможность принудительного запуска ЭП после восстановления питающего напряжения;

• мониторинг аварийных ситуаций, возникающих в ЭП с записью в энергонезависимую память кода и времени возникновения аварии, последующий просмотр журнала аварий с пульта управления, по RS-485 илиUSBинтерфейсу.

Выводы микропроцессорной системы подключены к управляющим выводам силовых ключей через микросхемы драйверов. Драйверы выполняют функции согласования между силовыми ключами и выходными цепями микропроцессорной системы управления. Кроме того, драйверы реализуют защитные функции, прекращая поступление управляющих импульсов к силовым ключам инвертора при возникновении токовых перегрузок.

Силовой канал ПЧ создан по схеме с промежуточным звеном постоянного тока и трёхфазным инвертором напряжения. Переменное напряжение трёхфазной сети 380 В поступает на мостовой неуправляемый выпрямитель VD1 –VD6. Выпрямленное напряжение сглаживается дросселямиL1,L2 и электролитическим конденсаторомС1 большой ёмкости и поступает к инвертору на силовых ключахVT1 –VT6. Напряжение на выходе инвертора формируется по закону широтно-импульсной модуляции и поступает к обмоткам статора асинхронного двигателя.

В качестве силовых ключей используются IGBT-транзисторы с высокой нагрузочной способностью. Для защиты ключей от обратных напряжений, возникающих из-за ЭДС самоиндукции в моменты коммутации, параллельноIGBT-транзисторам включены быстродействующие диодыVD8 –VD13.

Рис. 1.2. Функциональная схема ЭП на базе АД и ПЧ Danfoss FC-302

Тормозные режимы на больших скоростях вращения ЭП реализуются переводом АД в генераторный режим посредством снижения частоты подводимого напряжения. В тормозных режимах рекуперация энергии в сеть невозможна, поэтому через ключ в цепь постоянного тока включается дополнительное внешнее сопротивлениедля сброса энергии. При работе на низких скоростях для более эффективного торможения используется режим динамического торможения постоянным током.

Конструктивно все элементы ПЧ размещены на нескольких платах, установленных в пластиковом корпусе. В качестве основы конструкции ПЧ используется металлический радиатор системы охлаждения.

На верхней крышке расположен съёмный пульт управления с кнопками и графическим индикатором. Непосредственно под крышкой находится плата управления с компонентами микропроцессорной системы, разъёмы для связи с устройствами в USBформате и клеммами для подключения цепей управления и сигнализации.

Кроме силового модуля с IGBT-транзисторами, на охлаждающем радиаторе расположены мостовой выпрямитель, силовой ключ для организации торможения и температурный датчик для контроля теплового режима преобразователя частоты. Для принудительного охлаждения элементов преобразователя частоты в корпусе установлен малогабаритный вентилятор с регулируемой частотой вращения.