台达VFD-B系列变频器在喷涂同步传送设备中的应用

作者：信息来源:电子市场 2007-9-5

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摘要:同步传送在自动喷涂设备工作过程中有其特别的重要性。本文讨论了台达VFD-B系列变频器的速度死循环控制在自动喷涂同步传送设备上的应用。VFD-B系列变频器是向量控制全数字交流马达驱动器，具有典型的死循环控制特性,全数字菜单参数设定。文章通过喷涂生产线电气控制系统的实现说明了VFD-B系列变频器的优越性能及快速动态...

摘要: 同步传送在自动喷涂设备工作过程中有其特别的重要性。本文讨论了台达VFD-B系列变频器的速度死循环控制在自动喷涂同步传送设备上的应用.VFD-B系列变频器

向量控制全数字交流马达驱动器，具有典型的死循环控制特性,全数字菜单

数设定.文章通过喷涂生产线电气控制系统的实现说明了VFD-B系列变频器的优越性能及快速动态响应特性.

     关键词: 变频器  PG04卡   编码器

1 引言

   一般设备或部件在出厂前都要经过喷涂处理，自动喷涂设备工作过程是通过输送链条将待喷涂物送入高温烘箱中，经过一系列烘烤过程使涂料附着在待喷涂物上，然后由传动链条送出，经工

从链条上取下检查，其合格品送入仓库。对其电气控制系统要求是能根据不同的喷涂物调节输送链条速度，从而保证足够的高温加热时间，显然输送链条速度慢高温加热时间

，速度快高温加热时间短，从理论上看实现起来似乎应该是非常简单的。但是由于输送链条较长，使用单台电机拖动输送链条非常困难，在设计中一般采用两台电机，其中一台确定为主传动电机，而另一台为从传动电机。问题是如何保证

两台电机同步运行？如果两台电机不同步，将导致输送链条出现堆积或断裂现象，致使生产无法进行，因此同步控制问题的解决在链条皮带传动中是一个关键性的问题，采用高性能通用变频器的控制策略就可以实现主、从电机运行的同步。

2 高性能通用变频器的控制策略

   由于电机运行是受变频器驱动的，如果两台变频器的输入/输出可以调整就有可能实现主、从电机运行的同步，因此有必要对变频器的性能略作讨论。采用一般的通用变频器给异步电动机供电时，可以实现无级平滑调速，起动和停车都很方便，但是，调速时有静差，精度不高，调速范围不过1:10左右，而且也不能像直流调速系统那样提供很高的动态性能。要实现高动态性能，必须研究实现高性能的控制策略，这里有两种控制策略，即矢量控制和直接转矩控制，各有特色。矢量控制系统的特点是:采用由转子磁链决定d-轴方向的dq同步旋转坐标系，把异步电机的定子电流分解为其励磁分量和转矩分量，得到类似于直流电机的转矩模型，再采取措施把非线性系统变换成两个独立的转速和转子磁链的子系统，从而模仿直流电机分别用PI调节器进行控制。直接转矩控制系统舍去比较复杂的旋转坐标变换，仅在两相静止坐标系上构成转矩和定子磁链的反馈信号，并用双位式砰-砰控制代替线性调节器来控制转矩和定子磁链，根据二者的变化，选择电压空间矢量的PWM(SVPWM)开关状态，以控制电机的转速。值得注意的是，无论是矢量控制系统，还是直接转矩控制系统，都需要转速闭环控制，所需的转速反馈信号来自于电机同轴的速度传感器，对于高性能系统一般都用光电码盘，其成本、安装、可靠性都有问题，如果能取消光电码盘而保持良好的控制性能，显然会大受欢迎，这就是无速度传感器的高性能调速系统。作为高性能的通用变频器都希望采用无速度传感器控制。

3 主从变频器同步控制功能实现

   主变频器的给定输入是位移传感器和从变频器的模拟输出的迭加，从变频器由外接电位器给定。系统启动时主变频器的输出频率高于从变频器的输出频率，也就是说主电机速度高于从电机的速度，因此链条处于拉伸状态，位移传感器根据拉伸程度相应地给出的信号逐渐减小，主变频器降速，直至最终和从变频器处于同速状态。但是由于电机和链条之间是皮带传动，所以从电机会有丢转现象从而造成实际应用的主从不同步，链条有被拉伸的噪音，改进的方法是加上PG速度闭环精确速度控制转速死循环后，噪音几乎消失。本文选用的台达B系列变频器采用无传感器向量控制方式，具有自动转矩补偿，转差补偿功能，启动转矩在1Hz时可达150%，过载能力150%额定电流持续一分钟，输出频率0.1Hz至400Hz可调，调节范围宽，同时具有开环向量、死循环向量等各种控制方式。自动喷涂设备采用的是V/F+PG速度死循环控制，其目的就是解决其输送待喷涂物时链条堆积或断裂问题，经用户使用，效果非常好，大大提高了生产效率，有效地解决了生产过程出现的链条堆积或断裂问题。

   4 同步控制变频器调速系统构成
    主、从电机同步的变频器调速系统结构示意图如1所示。

图1 变频器调速系统构成示意图

    图1表明，要求使用的变频器有两路模拟输入和一路模拟输出,且两路模拟输入均接受电压信号并可迭加输入,其中一路模拟输入还必须可以接受负电压信号（如AUI为-10到10V）,模拟输出为0-10V的电压信号，必不可少的功能就是变频器要有速度死循环控制，如图1中的PG环节。台达变频器VFD-B为高功能向量控制泛用型，该型变频器可根据工况选择，其额定电压、功率范围为：230V/单相(0.75kw-2.2kw)；230V/三相(0.75kw-37kw)；460V/三相(0.75kw-75kw)。
VFD-B型变频器有以下特点：
    •向量控制及V/F控制*MODBUS通讯格式；
    •马达参数调适（Auto tuning）*参数密码锁定；
    •16段速、15段可程式运转*PG速度回授控制（选购）；
    •内含PID回授控制*自动调适加减速时间；
    •具启动速度追踪模式*4段加减速独立调整。

  5 结束语

    上述讨论的变频器同步调速系统已在相关企业投入运行，实际运用效果表明，与改造以前的系统相比，该系统设计安装周期短，现场接线大大简化，调试简单，可靠性得到显著提高。由此可以说明台达变频器转速死循环控制具有良好的动态响应特性，完全可以运用于自动喷涂设备及其它类似对同步要求比较高的应用场合。

作者简介
    李强（1978-），男，工程师，主要从事工业自动化系统工程开发和技术支持工作。

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