4 Лабораторная работа 16 изучение и параметризация системы управления сервоприводом lenze 9300 Servo

Цель работы: изучение и параметризация цифровой системы управления сервоприводом Lenze 9300 Servo.

4.1 Основные сведения о сервоприводе Lenze 9300 Servo

9300 Servo один из наиболее успешных преобразователей частоты для управления асинхронными и синхронными двигателями в диапазоне мощностей 0,37-75 кВт. Различные варианты программного обеспечения - 9300 Register, 9300 Cam Profile, 9300 Positioner, 9300-servo PLC дают возможность решения практически любых задач в областях: подач и главного движения в металлорежущих станках, системах распределенного управления, автоматических линиях, в отраслях упаковочной, полиграфической, производстве бумаги, текстильной, упаковочной промышленности.

Привод имеет режимы управления скоростью, моментом, позиционирование, ведущий/ведомый, возможность задания профилей (кулачковая программа).

Технические данные сервоприводов Lenze 9300 Servo:

• Мощность : от 0,37 до 75 кВт;

• Напряжение : 1 х 230В, 3 х 380 - 480В 50 Гц;

• Выходные частоты : 0 - 600 Гц;

• Интерфесные связи:СА1Ч, PROFIBUS, INTERBUS, INTERBUS LOOP, LON, DeviceNet, CANopen, AS-Interface;

• Метод управления: серворежим.

I ' инвертор

Рисунок 4.1 — Внешний вид комплектного сервопривода Lenze 9300 Servo

Частотные преобразователи серии 9300 состоят из силового модуля и модуля управления. Модуль управления включает в себя схемы управления силовыми элементами (IGBT транзисторами, биполярные транзисторы с изолированным затворов) и внутренний контроллер, генерирующий сигналы управления силовыми элементами.

Силовая схема и схема управления сервоприводом приведены на рис.4.2 и рис.4.3 соответственно.

;;;;;;

L1- L2- L3-

;;;;;;

£

йШ

Ш

Выпрямитель Емкость Тормозной Силовые транзисторы

'YYYYY\

Т

Рисунок 4.2 — Силовая схема сервопривода Lenze 9300 Servo

Рисунок 4.3 — Структурная функциональная схема управления сервоприводом Lenze 9300 Servo

В сервоприводе для управления IGBT — ключами применена широтно-импульсная модуляция синусоидальным задающим сигналом.

резистор I

гай

N \

Щ/р. JJ0X

Преобразование выпрямленного тока в трехфазный переменный на основе широтно-импульсной модуляции с синусоидальным сигналом задания

Регулирование напряжения в частотном преобразователе с неуправляемым звеном постоянного тока за счет изменения длительности открывающих импульсов вентилей АИН.

Это стало возможным, когда промышленность стала выпускать мощные биполярные транзисторы с изолированным затвором по технологии IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). IGBT представляет р-и-/7-транзистор, управляемый через высоковольтный и-канальный полевой транзистор.

Важными достоинствами IGB транзисторов являются:

• возможность управления напряжением;

• высокое быстродействие коммутации 3-4 мкс;

• малое импульсное сопротивление, следовательно — небольшие потери энергии при коммутации токов.

На рисунке 4-.4 приведена упрощенная схема управления АИН.

Целью управления АИН является организация последовательной

коммутации ключей VT1...VT6 так, чтобы на его выходе формировалась трехфазная система токов и напряжений с возможностью регулирования частоты тока и амплитуды напряжения.

Схема управления АИН состоит из трех нуль-органов NOl, N02, N03 на суммирующие входы которых подаются по два сигнала. В фазе А первый задающий синусоидальный сигнал и, имеющие частоту // тока статора, второй пилообразный опорный сигнал и_оп имеет частоту в несколько килогерц.

На инверсные входы сумматоров нурь-органов N02 и N03 фаз В и С подаются аналогичные пилообразные опорные сигналы и_оп имеющие частоту в несколько килогерц, а на прямые входы подаются задающие синусоидальные сигналы и, имеющие частоту // тока статора, но сдвинутые каждый на 120°.

Эти сигналы сравниваются в сумматорах N01, N02 и N03 на выходах которых формируются сигналы, открывающие или закрывающие транзисторные ключи VT1... VT6.

Если щ > и₀„ , то сигналы на выходах N01, N02 и N03 положительны, а сигналы на выходах формирователей импульсов Fl, F2 и F3 открывают ключи VT1, VT3, VT5.

Если и₃ < и_оп , то сигналы на выходах N01, N02 и N03 отрицательны, а сигналы на выходах формирователей импульсов F1, F2 и F3 открывают ключи VT4, VT6, VT2.

На рисунке 4.5 приведены графики задающих , м_/й и,_с ,

открывающих импульсов с выходов формирователей Fl, F2 и F3 , опорного сигнала и_оп и напряжений на выходе АИН []. Для удобства иллюстрации несущая частота опорного сигнала уменьшена примерно в 10 раз.

Рисунок 4.4 — Схема управления работой трехфазного АИН

В связи с тем, что опорный сигнал изменяется во времени линейно, модулируемый ток в обмотке фазы а имеет первую гармонику управляющего синусоидального сигнала [8]. Изменение частоты управляющего сигнала приводит к изменению частоты тока в обмотке статора.

Амплитуды импульсных напряжений в фазах могут принимать пять разных значений:

+2/3U], +1/3U, A-2/3U,, -l/3Ui,

где U, = k_AMUd,

клм~ коэффициент амплитудной модуляции.

Рисунок 4.5 - Графики задающих и и ,и,_в и /с , открывающих импульсов fl... fe с выходов формирователей Fl, F2 и F3, опорного сигнала и_т и напряжений им, u_JB, и_/с на выходе АИН

Изменение амплитуды управляющего сигнала при неизменной частоте приводит к изменению ширины импульсов положительной и отрицательной полярности, следовательно, к изменению амплитуды первой гармоники модулированного фазного напряжения статора.

Особенностью последовательной коммутации соответствующих пар ключей VT1... VT6 является необходимость организации временных задержек между моментами коммутации очередных ключей из-за некоторой инерционности запирания предыдущих.

Несущая частота (частота ШИМ) опорного пилообразного напряжения у современных частотных преобразователей составляет несколько килогерц, поэтому при активно-индуктивной нагрузке, которой является обмотки статора АД , ток статора является практически синусоидальным.