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    工作原理

    注:根據DMD ISOLATE(電流給定值)引數使用數字I/P3,在電流控制或速度控制(預設)之間選擇。如果允許調速換器,作為一個電流控制器,如果禁止(預設),就作為一個速度控制器。

    電流環

    電流環從速度環,或直接從裝置接受需求,並形成誤差訊號,它是需要與平均反饋值之間的差值。誤差訊號被饋送到比例+積分調節器,它產生電流環的輸出,即點火訊號。

    在調速器中,以兩種不同的形式生成誤差訊號:

    1、平均誤差計算是需求與平均反饋值之間的差值,並被饋送到P+1演算法的積分部分;

    2、瞬時計算誤差為需求與瞬時反饋值之間的差值.這一誤差被饋送到P+1演算法的比例部分,給出較高的瞬時效能,因為與平均值不同,不含有任何時間滯後.而平均值含有電源週期1/6的固有滯後.但平均值是轉矩的真實量度;而轉矩是電流控制的目的,而且在達到零穩態誤差中,不受很小的時間滯後的影響。

    點火訊號轉換為電源過零點的一段時間滯後(透過鎖相環取得),並且生成點火發指令,在穩態下,每1/6電源週期向閘流體元件發一次。

    自適應電流控制

    閘流體6脈衝整流器的增益(整個觸發角範圍內的電壓一時間區域),在電樞電流不連續處急劇下降。這是用自適應演算法處理,是電流在不連續工作區域內以一步(觸發)之差跟蹤電流需求.

    反電動勢(BEMF)的估算

    電機靜止時,零電流的觸發角是120度.在電機以不同的速度旋轉時,零電流的觸發角沿餘弦軌跡移動。

    如果要使電流環的頻寬,在電流從主橋向副橋(反之亦然)反向過程中,保持在儘可能高水平,就必須儘可能緊密地跟蹤這一軌跡.

    在電流反向時,頻寬損失有兩種原因.

    首先,整流器增益損耗,須以精確的方法補償,這是自適應演算法的目的.

    其次, 上述演算法也依賴下一個工作橋中觸發角的精確初始值,以把“死區時間”(見下述的零電流時間間隔)和上 到所需電流要求的時間減少到最小程度。

    .

    要得到精確的觸發初始值,必須知道工作反電動勢。在調速器中,是透過硬體峰值電流監測器和相應的軟體演算法結合起來得到的。

    橋轉換延遲

    橋轉換“死區時間”,即零電流時間間隔,是可程式設計的,從1到1500(透過“保留專用選單”),系統預設值為1毫秒。

    “死區時間”可是設定為1/6主電流週期的倍數,其數值為1到6,即最大值為6 3.33=20毫秒(50赫之下)。這與使用大功率換流器有關;在這種換流器中,留有較多的,使電流被吸收掉以便換向。還與電樞電感很大的電機也有關係。在這種電機中,零電流檢測是較靈敏的,所以在橋轉換延時中有一延時“保險係數”以利換向。

    對於7到1500的數值,延時相當於7 1.33微秒到1500 1.33微秒=2毫秒(最大值)

    手動調諧

    注: 如果可能使用自動調諧的話,這個程幾乎很少使用或被要求。

    當自動調諧有兩個限制時,可能需要執行一個手動調諧:

    1、 自動調諧要求勵磁線圈關斷,所以,當自動調諧永磁電動機或具有較高 磁的他激電機時,軸要求夾緊;

    2、 自動調諧的第一部分確定了不連續到連續的邊界電平,也就是,平均值在電樞電流恰好變為連續處的。自動禁止勵磁,慢慢地提高觸發角,直到電流包絡線的 率實質性改變,指示出連續的執行區域為止。

    自動調諧的第二部分,在第一部分確定的連續的區域內,在電流要求中施加階躍變化。當電流反饋在1到2步接近最終的設定值時,自動調諧功能中止,“勵磁使能”返回到它的初始狀態。然後保留P&I增益和不連續的邊界電流值。如果邊界電流值(第一部分)很高,也就是說大於150%,那麼,自動調諧第二部分的階躍變化,要在200%以上的範圍內,這可能造成過電流跳閘。在這種情況下,可取的辦法是,設定I增益為足夠大的數值(典型為10),以便在整個不連續區域能快速響應;P增益設定較低的數值(典型為1,不重要,因在不連續區內沒有有效電樞時間常數要補償);最後設定“不連續”為零,消除自適應方式。但同時必須使“丟失脈衝報警”禁止;負載電流在“不連續”水平以上時,會激發報警,而且,如仍處於啟動狀態,會造成誤跳閘。為使報警禁止,須輸入保留給Eurotherm公司人員的“特密口令”。其次,在“保留”的選單中,它以“系統”分選單的形式出現,稱為“Health Inhibit”(正常禁止)的引數應設定為十六進位制0×0002。

    上述建議是假設在連續區內,即上例中150%以上,電流極限會阻止電機執行。如不是這樣,例如電流極限設定在200%時,須進行“手動”調諧。

    必須透過以下步驟,把“不連續”引數設定為正確值。使勵磁禁止或使之斷開,設定電流極限為零,並啟動驅動裝置。逐漸提高電流極限,同時從示波器上觀察電流反饋波形(見以下診斷部分)。在脈衝之間沒有零間隔,而又“一齊出現”

    時,讀起這一電流極限值(或電流需求),並設定“不連續引數為著一數值。如著一數值很高(在電流極限之上)。那麼應設定為零,並遵照上述2中的建議。在這中情況下,調速器不執行自適應功能(在不連續區內),所以在電流環的響應中回發現效能受到損失。

    隨後

    ● 向電流要求輸入端(A3)施加矩形波,並使電流要求隔離端(C8)為NO;

    ● 或向接受端(A6)“轉換”輸入兩個電流極限值,擰以正常的速度環方式運轉。

    理想的方法是,是這一輸入訊號偏置在“不連續”水平之上,以使調速器在連續電流區運轉。

    然後可以增加I增益值,以便快速上升,但過沖不能超過10%,以後可增加P增益到極限阻尼響應,即實際上沒有過沖。

    電流環控制不正確設定,I時間 電流環控制不正確設定,P 增益太小

    常數太短,提高了電流環I時間 —提高了電流環P增益。

    常數。

    電流環響應正確調整

    調協要點

    如I增益過高,響應就會欠阻尼,(過沖太大,而且長時間振盪才能穩定)。

    如I增益太低,響應就會過阻尼(長時間指數上升)。

    在I增益設定在最佳值時,如P增益太低,響應會過阻尼。同樣,如P增益太高,

    響應也會恢復到欠阻尼,趨向完全不穩定。

    診斷

    “實際”電樞電流診斷點,是校正板下第一個(左側)檢測點。在100%電流時,給出

    1.1伏平均值。其極性也指示工作,即,對主橋(正電流要求)它為負;對副橋(負電流

    要求)它為正。

    速度環

    速度環從外部迴路(即位置環)接受需求,或直接從裝置接受,並形成誤差訊號,這是需求如反饋的差值。誤差訊號被饋送到比例+積分補償器,後者產生速度環輸出,即電流需求訊號。

    積分增益在人機介面處被轉換成時間常數(秒),能相對於某一負載時間常數,較明確規定補償器的功能。

    速度環與電流環同步

    P+I演算法的比例部分,在電流環的每次執行前便立即執行,因此保證有最小的時間滯後,並有最大的頻寬。

    模擬測速儀和編碼器的組合反饋

    在P+I的比例部分使用模擬測速反饋,在積分部分使用編碼器反饋(用電流環類似的原理),因此調速器把最大的瞬間響應與數字反饋的高穩態精度結合起來。

    電流需求率極限(di/dt)

    訪問“保留”選單的di/dt極限,現在僅保留給Eutotherm公司人員。

    這是施加在電流需求變化率上的極限,用於有整流限制和不能吸收快速轉矩瞬態機械系統的電機,也用作對電流擺幅(0-200%)限制電流過沖的手段。系統預設值為35%(即最大允許變化是1/6電流週期中滿載電流的35%),在0到100%範圍內,實際上對電流響應沒有實際影響。

    勵磁控制

    設定

    電流控制器P+I增益的設定,是用前述同樣方法手動完成的,見第四章:“電流環-手動調諧”中所描述的。還有一種方便的方法,是從“中斷”方式到“備用”方式來回轉換幾次,並觀察在電流響應0-50%的變化中上升時間和過沖。削弱勵磁增益的設定,是觀察電樞電壓反饋對過沖和穩定時間的變化而完成的。“電動勢增益”引數,系統預設為0.30(有效增益為30),而且一般變化在0.20到0.70的範圍內(較大的設定值一般要引起不穩定)。“電動勢超前”引數應設定在勵磁電流回路的時間常數附近。系統預設為2.00(200毫秒)。最後“電動勢滯後”系統預設為40.00(400毫秒),一般應在“電動勢超前”的10到50倍的範圍內。

    調諧削弱磁場迴路,也取決於透過基速的的加速率,反之亦然,如電樞電壓過沖,是快速加速率的問題,那麼,建議使用“反饋超前/滯後”補償限制過沖,見上邊的討論。如不是這一問題,那麼建議使用上述反電動勢反饋增益的系統預設值(即禁止);這樣,對較快的勵磁響應,有可能在正向進一步提高傳遞函式增益(“電動勢增益”和“電動勢超前”)。

    總之,在較高頻率下提高衰減會引起增益增加,同時保持所需的相位餘量,記住,補償器的負角、降低角曲線,要保持所需的相位餘量(45~60度),須降低相位餘量頻率。這是對數值曲線過0分貝線的頻率。因為相位餘量頻率具有表示系統響應速度的特徵,所以應該降低到最小值。把T1設定在大於100毫秒的地方,使角頻率1/T1保持在儘可能低的數值,便能達到上述目的。T1的上限收穩定時間要求的支配。

    電流控制

    勵磁電流回路可直接接受來自裝置和外部削弱磁場迴路的要求,並形成誤差信

    號,這是給定與反饋的差值。誤差訊號被饋送至P+I補償器,後者產生勵磁迴路輸出,即勵磁觸發角訊號。

    觸發角訊號被轉換成距電源過零點的時間延遲(透過用於電樞的同一個鎖相環取得),並生成觸發指令,在穩態每1/2電源週期向勵磁橋傳送一個指令。

    電壓控制

    這銘牌上不指定勵磁電流定額的電機,提供一種開環電壓控制功能。勵磁電壓使按規定的“輸出輸入比率”控制,系統預設為90%。這是在單相整流電路中,對指定的交流均方根輸入能獲得的最大直流電壓,即415伏交流電源為直流370伏。這一指定的比率,直接確定控制器工作的觸發角,所以 不補償勵磁電阻的熱效應,和電源電壓變化。還有一點要值得注意的,用這種方式,勵磁過電流報警是無效的(因無電流換算),所以這種方式不推廣用於比勵磁電壓額定值大得太多的電源。

    弱磁控制

    弱磁迴路接受“MAX VOLTS”(最大電壓)(系統預設為100%)作為需求,所形成的誤差訊號為給定電壓與反饋電壓之差,誤差訊號饋入超前/滯後補償器產生弱磁迴路輸出,即,從勵磁設定點(系統預設為100%漸趨以產生利息需求的勵磁電流回路,電樞反饋電壓,便得出對勵磁電流回路的勵磁要求。“min fld current”(最小勵磁電流)引數(系統預設為10%),限制削弱磁場範圍內的最小電平。

    超前/滯後補償器有一直流增益(“電動勢增益”=kp)、一超前時間常數(“電動勢超前”=T1)和一滯後時間常數(“電動勢滯後”=T2)。

    注:當以電樞電壓反饋執行時削弱磁場是不可能的。儘管在此情況下,削弱磁場能被允許,但是一個軟體聯鎖把勵磁需求鉗制在100%,不允許削弱磁場去減小它。

    超前/滯後

    超前/滯後{傳輸函式=KP×(1+ST1)/(1+ST2)}與P+I{傳輸函式=KP×(1+ST)/ST}相比,有一小小缺點,即直流增益不是“無限”的,所以有一“限定”穩態誤差。對於“電動勢增益”值>0.20(實際值為20)的範圍,這一誤差保持在十分小的程度。

    超前/滯後的優點是,它允許在較高的頻率有較大的衰減。高頻增益為KpT1/T2,所以,保持較高的T2/T1比率(一般為10以上),對1/T1之上的頻率,對數值按20log(T2/T1)降低。

    為了把過沖電壓減小到最小程度,在電樞電壓反饋迴路中增加了一個附加的反饋超前/滯後補償器。在透過基速快速加速,從而以較快的速率增加反電動勢時,這一補償器特別有用:因為在這種情況下,由於勵磁時間常數一般取得較大,勵磁電流不可能減弱。“bemf fbk lead”/“bemf fbk lag”(“反向電動勢反饋超前”/“反向電動勢反饋滯後”)的比率,總應大於1,以便能超前作用,使勵磁提前開始減弱,但我們不提倡把這一比率提高到比2~3倍大得太多,否則就會產生不穩定。上述引數以毫秒為單位的絕對設定值,取決於總的勵磁時間常數。系統預設為1(100毫秒/100毫秒),這意味著這一功能被禁止。

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