1、1调速器概述如何工作用简单术语讲，调速器就是使用控制环（一个内部的电流环和一个外部的速度环）来控制直流电机。这些控制环在应用框图里可以看到。框图显示了调速器所有的软件接口关系。使用操作平台，你能选择调速器所使用的控制环中的两者之一；电流环速度环（默认）为了调速器更有效的控制，通常提出一个电流和速度反馈信号给一个相应的环。电流反馈传感器是内置式的，然而速度反馈直接是电枢感应电路提供（默认） ，或有模拟测速发电机、编码器提供，或将微测速器连接到相关的任选面板来进行。若将速度限定时，你可以 由于励磁减弱通过电机磁场的控制，也 速度提高就是励磁，进一部修整调 电枢电压速器的运行。通过消减励 200V
2、电枢电压磁电流可以获得电机转速 维持恒定的提高，并且可以超过 励磁电流 5.7A DC 电机的额定电枢电压 励磁减少所能获得的速度。额定速度 速度调速器可以远程使用数字/模拟输入和输出,或是现场使用操作平台来控制。远程速度控制速度设定点默认远程启动/停止远程控制现场速度控制 现场启动/停止现场控制插上一个 COMMS 任选技术盒，调速器可以链接一个网络，并被 PLC/SCADA或其它智能设备所控制。速度设定点2控制特点控制 控制线路 完全和动力线路隔离（SELV）输出控制 三相全控晶闸管桥 微处理器实现相控扩展的触发范围 可以使用 45 到 65HZ 的频率输入作为 50 或60HZ 的电源供
3、应控制功能 全数字式 先进的 PI 调节，具有完全匹配的电流环，以达到最佳动态运行性能 电流环具有自整定功能 可调速的 PI，具有积分分离功能速度控制 采用电枢电压反馈，具有 IR 补偿 采用编码器反馈，或模拟测速发电机速度范围 用测速发电机反馈，标准为 100：1稳态精度 有数字设定值的编码器反馈（串行线路或 P3）为 0.01% 模拟测速器反馈为 0.1% 电压反馈为 2% 使用 QUADRALOCMK5720 数字控制器可达到绝对精确(误差为 0.0%) 注意:长期模拟精度，要受测速发电机温度稳定性的影响。调整 软件里的所有调整可在操作平台或是通过串行口来改变，操作平台除了诊断方便外，还
4、提供参数和菜单的监控和标准。保护 高性能 MOVS 过电流（瞬态） 过电流（与时间成反比） 励磁故障 速度反馈故障 电动机过热 晶闸管组过热 静止逻辑 晶闸管触发电路故障 堵转保护 晶闸管缓冲器网络零速检测诊断 完全计算机化，锁存第一故障，自动显示 数字液晶显示器控制（LCD）3 全部诊断信息可通过 RS422/485 得到 发光二极管（LED ）电路状态显示产品代码的含义这个产品完全用文字和数字的代码定义，代表了调速器怎样校准，以及出厂时的各种设置。产品代码以“Model No” （型号）形式出现，产品代码的每一组如下所定义：组号变量描述1 * 普通产品590P：590+4Q DC Driv
5、e591P：590+2Q DC Drive2 * 四位数确定 DC 额定输出电流-最大值这个值可作为每一型号产品校准值0015=15A， 0035=35A0040=40A， 0070=70A0110=110A，0165=165A0180=180A，0270=270A0380=380A，0500=500A0725=725A，0830=830A0800=800A，1580=1580A1200=1200A，1700=1700A2200=2200A，2700=2700A3 * 三位数表示额定三相交流电电源电压220 0to220V（10%）50/60Hz500 0to500V（10%）50/60Hz6
6、00 0to600V（10%）50/60Hz（仅结构 42、瞬时计算误差为需求与瞬时反馈值之间的差值.这一误差被馈送到 P+1算法的比例部分,给出较高的瞬时性能,因为与平均值不同,不含有任何时间滞后.而平均值含有电源周期 1/6 的固有滞后.但平均值是转矩的真实量度 ;而转矩是电流控制的目的,而且在达到零稳态误差中,不受很小的时间滞后的影响。 点火信号转换为电源过零点的一段时间滞后(通过锁相环取得),并且生成点火发指令,在稳态下,每 1/6 电源周期向晶闸管组件发一次。以下分开讨论电源控制器的一些特殊特点:自适应电流控制晶闸管 6 脉冲整流器的增益(整个触发角范围内的电压一时间区域),在电枢电
7、流不连续处急剧下降。这是用自适应算法处理,是电流在不连续工作区域内以一步(触发) 之差跟踪电流需求.反电动势(BEMF)的估算电机静止时,零电流的触发角是 120 度.在电机以不同的速度旋转时,零电流的触发角沿余弦轨迹移动。如果要使电流环的带宽,在电流从主桥向副桥（反之亦然）反向过程中,保持在尽可能高水平,就必须尽可能紧密地跟踪这一轨迹.20在电流反向时,带宽损失有两种原因.首先,整流器增益损耗,须以精确的方法补偿,这是自适应算法的目的.其次, 上述算法也依赖下一个工作桥中触发角的精确初始值，以把“死区时间”( 见下述的零电流时间间隔) 和上 到所需电流要求的时间减少到最小程度。.要得到精确的
8、触发初始值,必须知道工作反电动势。在调速器中,是通过硬件峰值电流监测器和相应的软件算法结合起来得到的。桥转换延迟桥转换“死区时间”,即零电流时间间隔,是可编程的,从 1 到 1500(通过“保留专用菜单”) ，系统预设值为 1 毫秒。“死区时间”可是设定为 1/6 主电流周期的倍数,其数值为 1 到 6,即最大值为 6 3.33=20 毫秒(50 赫之下) 。这与使用大功率换流器有关；在这种换流器中,留有较多的,使电流被吸收掉以便换向。还与电枢电感很大的电机也有关系。在这种电机中,零电流检测是较灵敏的,所以在桥转换延时中有一延时“保险系数”以利换向。对于 7 到 1500 的数值,延时相当于
9、7 1.33 微秒到 1500 1.33 微秒=2 毫秒(最大值)手动调谐注: 如果可能使用自动调谐的话,这个程几乎很少使用或被要求。当自动调谐有两个限制时,可能需要执行一个手动调谐:1、 自动调谐要求励磁线圈关断,所以,当自动调谐永磁电动机或具有较高 磁的他激电机时,轴要求夹紧；2、 自动调谐的第一部分确定了不连续到连续的边界电平,也就是,平均值在电枢电流恰好变为连续处的。自动禁止励磁,慢慢地提高触发角,直到电流包络线的 率实质性改变,指示出连续的运行区域为止。自动调谐的第二部分,在第一部分确定的连续的区域内,在电流要求中施加阶跃变化。当电流反馈在 1 到 2 步接近最终的设定值时,自动调谐
10、功能中止， “励磁使能”返回到它的初始状态。然后保留 P&I 增益和不连续的边界电流值。如果边界电流值（第一部分）很高，也就是说大于 150%，那么，自动调谐第二部分的阶跃变化，要在 200%以上的范围内，这可能造成过电流跳闸。在这种情况下，可取的办法是，设定 I 增益为足够大的数值（典型为 10） ，以便在整个不连续区域能快速响应；P 增益设定较低的数值（典型为 1，不重要，因在不连续区内没有有效电枢时间常数要补偿） ；最后设定“不连续”为零，消除自适应方式。但同时必须使“丢失脉冲报警”禁止；负载电流在“不连续”水平以上时，会激发报警，而且，如仍处于启动状态，会造成误跳闸。为使报警禁止，须输
11、入保留给 Eurotherm 公司人员的“特密口令 ”。其次，在“保留”的菜单中，它以“系统”分菜单的形式出现，称为“Health Inhibit”（正常禁止）的参数21应设定为十六进制 00002。上述建议是假设在连续区内，即上例中 150%以上，电流极限会阻止电机运行。如不是这样，例如电流极限设定在 200%时，须进行“手动”调谐。必须通过以下步骤，把“不连续”参数设定为正确值。使励磁禁止或使之断开，设定电流极限为零，并启动驱动装置。逐渐提高电流极限，同时从示波器上观察电流反馈波形（见以下诊断部分） 。在脉冲之间没有零间隔，而又“一齐出现”时，读起这一电流极限值（或电流需求） ，并设定“不
12、连续参数为着一数值。如着一数值很高（在电流极限之上） 。那么应设定为零，并遵照上述 2 中的建议。在这中情况下，调速器不执行自适应功能（在不连续区内） ，所以在电流环的响应中回发现性能受到损失。随后 向电流要求输入端（A3 ）施加矩形波，并使电流要求隔离端（C8 ）为 NO； 或向接受端（A6） “转换 ”输入两个电流极限值，拧以正常的速度环方式运转。理想的方法是，是这一输入信号偏置在“不连续”水平之上，以使调速器在连续电流区运转。然后可以增加 I 增益值，以便快速上升，但过冲不能超过 10%，以后可增加 P 增益到极限阻尼响应，即实际上没有过冲。电流环控制不正确设置，I 时间 电流环控制不正
13、确设置，P 增益太小常数太短，提高了电流环 I 时间 提高了电流环 P 增益。常数。电流环响应正确调整调协要点如 I 增益过高，响应就会欠阻尼， （过冲太大，而且长时间振荡才能稳定） 。如 I 增益太低，响应就会过阻尼（长时间指数上升） 。在 I 增益设定在最佳值时，如 P 增益太低，响应会过阻尼。同样，如 P 增益太高，响应也会恢复到欠阻尼，趋向完全不稳定。22诊断“实际”电枢电流诊断点，是校正板下第一个（左侧）检测点。在 100%电流时，给出1.1 伏平均值。其极性也指示工作，即，对主桥（正电流要求）它为负；对副桥（负电流要求）它为正。速度环速度环从外部回路(即位置环 )接受需求,或直接从
14、设备接受 ,并形成误差信号,这是需求如反馈的差值。误差信号被馈送到比例+积分补偿器，后者产生速度环输出，即电流需求信号。积分增益在人机接口处被转换成时间常数（秒） ，能相对于某一负载时间常数，较明确规定补偿器的功能。速度环与电流环同步P+I 算法的比例部分，在电流环的每次运行前便立即执行，因此保证有最小的时间滞后，并有最大的带宽。模拟测速仪和编码器的组合反馈在 P+I 的比例部分使用模拟测速反馈，在积分部分使用编码器反馈（用电流环类似的原理） ，因此调速器把最大的瞬间响应与数字反馈的高稳态精度结合起来。电流需求率极限（di/dt）访问“保留”菜单的 di/dt 极限，现在仅保留给 Eutoth
15、erm 公司人员。这是施加在电流需求变化率上的极限，用于有整流限制和不能吸收快速转矩瞬态机械系统的电机，也用作对电流摆幅（0-200%）限制电流过冲的手段。系统预设值为 35%（即最大允许变化是 1/6 电流周期中满载电流的 35%） ，在 0 到 100%范围内，实际上对电流响应没有实际影响。励磁控制设定电流控制器 P+I 增益的设定，是用前述同样方法手动完成的，见第四章：“电流环-手动调谐”中所描述的。还有一种方便的方法，是从“中断”方式到“备用”方式来回转换几次，并观察在电流响应 0-50%的变化中上升时间和过冲。削弱励磁增益的设定，是观察电枢电压反馈对过冲和稳定时间的变化而完成的。 “
16、电动势增益”参数，系统预设为 0.30（有效增益为 30） ，而且一般变化在 0.20 到 0.70 的范围内（较大的设定值一般要引起不稳定） 。 “电动势超前”参数应设定在励磁电流回路的时间常数附近。系统预设为 2.00（200 毫秒） 。最后“电动势滞后”系统预设为 40.00（400 毫秒） ，一般应在“电动势超前”的 10 到 50 倍的范围内。调谐削弱磁场回路，也取决于通过基速的的加速率，反之亦然，如电枢电压过冲，是快速加速率的问题，那么，建议使用“反馈超前/滞后”补偿限制过冲，见上边的讨论。如不是这一问题，那么建议使用上述反电动势反馈增益的系统预设值（即禁止） ；这样，对较快的励磁
17、响应，有可能在正向进一步提高传递函数增益（“电动势增益”和“电动势超前” ） 。23总之，在较高频率下提高衰减会引起增益增加，同时保持所需的相位余量，记住，补偿器的负角、降低角曲线，要保持所需的相位余量（4560 度） ，须降低相位余量频率。这是对数值曲线过 0 分贝线的频率。因为相位余量频率具有表示系统响应速度的特征，所以应该降低到最小值。把 T1 设定在大于 100 毫秒的地方，使角频率 1/T1 保持在尽可能低的数值，便能达到上述目的。T1 的上限收稳定时间要求的支配。电流控制励磁电流回路可直接接受来自设备和外部削弱磁场回路的要求，并形成误差信号，这是给定与反馈的差值。误差信号被馈送至
18、P+I 补偿器，后者产生励磁回路输出，即励磁触发角信号。触发角信号被转换成距电源过零点的时间延迟（通过用于电枢的同一个锁相环取得） ，并生成触发指令，在稳态每 1/2 电源周期向励磁桥发送一个指令。电压控制这铭牌上不指定励磁电流定额的电机，提供一种开环电压控制功能。励磁电压使按规定的“输出输入比率”控制，系统预设为 90%。这是在单相整流电路中，对指定的交流均方根输入能获得的最大直流电压，即 415 伏交流电源为直流 370 伏。这一指定的比率，直接确定控制器工作的触发角，所以 不补偿励磁电阻的热效应，和电源电压变化。还有一点要值得注意的，用这种方式，励磁过电流报警是无效的（因无电流换算） ，
19、所以这种方式不推广用于比励磁电压额定值大得太多的电源。弱磁控制弱磁回路接受“MAX VOLTS”（最大电压） （系统预设为 100%）作为需求，所形成的误差信号为给定电压与反馈电压之差，误差信号馈入超前/滞后补偿器产生弱磁回路输出，即，从励磁设定点（系统预设为 100%渐趋以产生利息需求的励磁电流回路，电枢反馈电压，便得出对励磁电流回路的励磁要求。 “min fld current”（最小励磁电流）参数（系统预设为10%） ，限制削弱磁场范围内的最小电平。超前/滞后补偿器有一直流增益（ “电动势增益”=kp） 、一超前时间常数（“电动势超前”=T1）和一滞后时间常数（“电动势滞后”=T2） 。
20、注：当以电枢电压反馈运行时削弱磁场是不可能的。尽管在此情况下，削弱磁场能被允许，但是一个软件联锁把励磁需求钳制在 100%，不允许削弱磁场去减小它。超前/滞后超前/滞后传输函数=KP(1+ST1)/(1+ST2) 与 P+I传输函数 =KP(1+ST)/ST相比,有一小小缺点,即直流增益不是“无限”的,所以有一“限定”稳态误差。对于“电动势增益”值0.20（实际值为 20）的范围，这一误差保持在十分小的程度。超前/滞后的优点是，它允许在较高的频率有较大的衰减。高频增益为 KpT1/T2，所以，保24持较高的 T2/T1 比率（一般为 10 以上） ，对 1/T1 之上的频率，对数值按 20lo
21、g（T2/T1）降低。为了把过冲电压减小到最小程度，在电枢电压反馈回路中增加了一个附加的反馈超前/滞后补偿器。在通过基速快速加速，从而以较快的速率增加反电动势时，这一补偿器特别有用：因为在这种情况下，由于励磁时间常数一般取得较大，励磁电流不可能减弱。 “bemf fbk lead”/“bemf fbk lag”（“反向电动势反馈超前”/ “反向电动势反馈滞后” ）的比率，总应大于 1，以便能超前作用，使励磁提前开始减弱，但我们不提倡把这一比率提高到比 23倍大得太多，否则就会产生不稳定。上述参数以毫秒为单位的绝对设定值，取决于总的励磁时间常数。系统预设为 1（100 毫秒/100 毫秒） ，这
22、意味着这一功能被禁止。基本接线252627产品尺寸外部尺寸 固定中心额定电流A B C D E115 200(7.9) 375(14.8) 220(8.7) 140(5.5) 360(14.2)35 200(7.9) 375(14.8) 220(8.7) 140(5.5) 360(14.2)40 200(7.9) 434(17.1) 292(11.5) 140(5.5) 418(16.5)70 200(7.9) 434(17.1) 292(11.5) 140(5.5) 418(16.5)110 200(7.9) 434(17.1) 292(11.5) 140(5.5) 418(16.5)165
23、 200(7.9) 434(17.1) 292(11.5) 140(5.5) 418(16.5)尺寸单位分别为 mm（英寸）参考安装插图28全部尺寸 固定中心额定电流A B C D E1180 200(7.9) 375(14.8) 220(8.7) 140(5.5) 360(14.2)270 200(7.9) 375(14.8) 220(8.7) 140(5.5) 360(14.2)360&450 200(7.9) 434(17.1) 292(11.5) 140(5.5) 418(16.5)720&800 200(7.9) 434(17.1) 292(11.5) 140(5.5) 418(16.5)1200-2700 200(7.9) 434(17.1) 292(11.5) 140(5.5) 418(16.5)1200-2700 200(7.9) 434(17.1) 292(11.5) 140(5.5) 418(16.5)*若顶部安装风扇，B=+150(5.9)尺寸单位为 mm（英寸）参考安装插图
