6SE70变频器调试及故障排除.docx
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6SE70变频器调试及故障排除
变频器调试及故障排除
变频调试部分
变频器功能参数很多,一般都有数十甚至上百个参数供用户选择。
实际应用中,没必要对每一参数都进行设置和调试,多数只要采用出厂设定值即可。
但有些参数由于和实际使用情况有很大关系,且有的还相互关联,因此要根据实际进行设定和调试。
一加减速时间
加速时间就是输出频率从0上升到最大频率所需时间,减速时间是指从最大频率下降到0所需时间。
通常用频率设定信号上升、下降来确定加减速时间。
在电动机加速时须限制频率设定的上升率以防止过电流,减速时则限制下降率以防止过电压。
加速时间设定要求:
将加速电流限制在变频器过电流容量以下,不使过流失速而引起变频器跳闸;减速时间设定要点是:
防止平滑电路电压过大,不使再生过压失速而使变频器跳闸。
加减速时间可根据负载计算出来,但在调试中常采取按负载和经验先设定较长加减速时间,通过起、停电动机观察有无过电流、过电压报警;然后将加减速设定时间逐渐缩短,以运转中不发生报警为原则,重复操作几次,便可确定出最佳加减速时间。
二转矩提升
转矩提升又叫转矩补偿,是为补偿因电动机定子绕组电阻所引起的低速时转矩降低,而把低频率范围f/V增大的方法。
设定为自动时,可使加速时的电压自动提升以补偿起动转矩,使电动机加速顺利进行。
如采用手动补偿时,根据负载特性,尤其是负载的起动特性,通过试验可选出较佳曲线。
对于变转矩负载,如选择不当会出现低速时的输出电压过高,而浪费电能的现象,甚至还会出现电动机带负载起动时电流大,而转速上不去的现象。
三电子热过载保护
本功能为保护电动机过热而设置,它是变频器内CPU根据运转电流值和频率计算出电动机的温升,从而进行过热保护。
本功能只适用于“一拖一”场合,而在“一拖多”时,则应在各台电动机上加装热继电器。
电子热保护设定值(%)=[电动机额定电流(A)/变频器额定输出电流(A)]×100%。
四频率限制
即变频器输出频率的上、下限幅值。
频率限制是为防止误操作或外接频率设定信号源出故障,而引起输出频率的过高或过低,以防损坏设备的一种保护功能。
在应用中按实际情况设定即可。
此功能还可作限速使用,如有的皮带输送机,由于输送物料不太多,为减少机械和皮带的磨损,可采用变频器驱动,并将变频器上限频率设定为某一频率值,这样就可使皮带输送机运行在一个固定、较低的工作速度上。
五偏置频率
有的又叫偏差频率或频率偏差设定。
其用途是当频率由外部模拟信号(电压或电流)进行设定时,可用此功能调整频率设定信号最低时输出频率的高低,如图1。
有的变频器当频率设定信号为0%时,偏差值可作用在0~fmax范围内,有的变频器(如明电舍、三垦)还可对偏置极性进行设定。
如在调试中当频率设定信号为0%时,变频器输出频率不为0Hz,而为xHz,则此时将偏置频率设定为负的xHz即可使变频器输出频率为0Hz。
六频率设定信号增益
此功能仅在用外部模拟信号设定频率时才有效。
它是用来弥补外部设定信号电压与变频器内电压(+10v)的不一致问题;同时方便模拟设定信号电压的选择,设定时,当模拟输入信号为最大时(如10v、5v或20mA),求出可输出f/V图形的频率百分数并以此为参数进行设定即可;如外部设定信号为0~5v时,若变频器输出频率为0~50Hz,则将增益信号设定为200%即可。
七转矩限制
可分为驱动转矩限制和制动转矩限制两种。
它是根据变频器输出电压和电流值,经CPU进行转矩计算,其可对加减速和恒速运行时的冲击负载恢复特性有显著改善。
转矩限制功能可实现自动加速和减速控制。
假设加减速时间小于负载惯量时间时,也能保证电动机按照转矩设定值自动加速和减速。
驱动转矩功能提供了强大的起动转矩,在稳态运转时,转矩功能将控制电动机转差,而将电动机转矩限制在最大设定值内,当负载转矩突然增大时,甚至在加速时间设定过短时,也不会引起变频器跳闸。
在加速时间设定过短时,电动机转矩也不会超过最大设定值。
驱动转矩大对起动有利,以设置为80~100%较妥。
制动转矩设定数值越小,其制动力越大,适合急加减速的场合,如制动转矩设定数值设置过大会出现过压报警现象。
如制动转矩设定为0%,可使加到主电容器的再生总量接近于0,从而使电动机在减速时,不使用制动电阻也能减速至停转而不会跳闸。
但在有的负
载上,如制动转矩设定为0%时,减速时会出现短暂空转现象,造成变频器反复起动,电流大幅度波动,严重时会使变频器跳闸,应引起注意。
八加减速模式选择
又叫加减速曲线选择。
一般变频器有线性、非线性和S三种曲线,通常大多选择线性曲线;非线性曲线适用于变转矩负载,如风机等;S曲线适用于恒转矩负载,其加减速变化较为缓慢。
设定时可根据负载转矩特性,选择相应曲线,但也有例外,笔者在调试一台锅炉引风机的变频器时,先将加减速曲线选择非线性曲线,一起动运转变频器就跳闸,调整改变许多参数无效果,后改为S曲线后就正常了。
究其原因是:
起动前引风机由于烟道烟气流动而自行转动,且反转而成为负向负载,这样选取了S曲线,使刚起动时的频率上升速度较慢,从而避免了变频器跳闸的发生,当然这是针对没有起动直流制动功能的变频器所采用的方法。
九转矩矢量控制
矢量控制是基于理论上认为:
异步电动机与直流电动机具有相同的转矩产生机理。
矢量控制方式就是将定子电流分解成规定的磁场电流和转矩电流,分别进行控制,同时将两者合成后的定子电流输出给电动机。
因此,从原理上可得到与直流电动机相同的控制性能。
采用转矩矢量控制功能,电动机在各种运行条件下都能输出最大转矩,尤其是电动机在低速运行区域。
现在的变频器几乎都采用无反馈矢量控制,由于变频器能根据负载电流大小和相位进行转差补偿,使电动机具有很硬的力学特性,对于多数场合已能满足要求,不需在变频器的外部设置速度反馈电路。
这一功能的设定,可根据实际情况在有效和无效中选择一项即可。
与之有关的功能是转差补偿控制,其作用是为补偿由负载波动而引起的速度偏差,可加上对应于负载电流的转差频率。
这一功能主要用于定位控制。
矢量控制又叫磁场定向控制,他的基本思想:
把异步机经过坐标变换等效成直流机,,然后仿照直流机的控制方法,求得直流电动机的控制;再经过相应的坐标变换,就可以控制交流机了。
下面详细介绍一下矢量控制的基本思想:
他是以旋转磁场不变为准则,进行坐标变换。
首先是把三相静止坐标系下得定子交流电流ia,ib,ic,通过三相/两相变换,等效成两相静止坐标下得交流电流iα1,iβ1。
然后,再把两相静止电流iα1,iβ1,通过转子磁场定向得旋转变换VR,等效成两相旋转坐标系下得电流iM1,iT1。
此时如果观察者站在铁心上与坐标系一起旋转,他所看到得就是一台直流电机,原交流电机的总磁通就是等效直流电机的磁通,iM1相当于直流电机的励磁电流,iT1相当于直流机的电枢电流。
这样从外部看,他是一台交流电机;从内部看,他是一台经过变换的直流电机。
可以看到在矢量控制中,定子电流被分解为互相垂直的两个分量iM1,iT1,其中iM1用
以控制转子磁链,称为磁链分量,iT1用于调节电机转矩,称为转矩分量。
因此,矢量控制的最终结果就是实现了定子电流分解,分别进行转子磁链和电磁转矩的解藕控制。
关于功率、转矩、转速之间关系的推导如下:
功率=力*速度P=F*V---公式1
转矩(T)=扭力(F)*作用半径(R)------推出F=T/R---公式2
线速度(V)=2πR*每秒转速(n秒)=2πR*每分转速(n分)/60=πR*n分/30---公式3
将公式2、3代入公式1得:
P=F*V=T/R*πR*n分/30=π/30*T*n分-----P=功率单位W,T=转矩单位Nm,n分=每分钟转速单位转/分钟
如果将P的单位换成KW,那么就是如下公式:
P*1000=π/30*T*n
30000/π*P=T*n
30000/3.1415926*P=T*n
9549.297*P=T*n
T=9550*P/n
这就是为什么会有功率和转矩*转速之间有个9550的系数的关系。
适用于伺服电机额定功率、额定转速和额定转矩之间的关系互导,但实际的额定转矩值应该
是实际测量出来为准,因为有能量转换效率问题,基本数值大体一致,会有细微减小。
十节能控制
风机、水泵都属于减转矩负载,即随着转速的下降,负载转矩与转速的平方成比例减小,而具有节能控制功能的变频器设计有专用V/f模式,这种模式可改善电动机和变频器的效率,其可根据负载电流自动降低变频器输出电压,从而达到节能目的,可根据具体情况设置为有效或无效。
要说明的是,九、十这两个参数是很先进的,但有一些用户在设备改造中,根本无法启用这两个参数,即启用后变频器跳闸频繁,停用后一切正常。
究其原因有:
(1)原用电动机参数与变频器要求配用的电动机参数相差太大。
(2)对设定参数功能了解不够,如节能控制功能只能用于V/f控制方式中,不能用于矢量控制方式中。
(3)启用了矢量控制方式,但没有进行电动机参数的手动设定和自动读取工作,或读取方法不当。
只要把使用时原出厂值不合适的予以重新设定就可,例如外部端子操作、模拟量操作、基底频率、最高频率、上限频率、下限频率、启动时间、制动时间(及方式)、热电子保护、过流保护、载波频率、失速保护和过压保护等是必须要调正的。
当运转不合适时,再调整其他参数。
整流单元调试步骤
1.1出厂参数设定
P052=1选定建立工厂设置功能
按下“P”键,运行显示“001”,根据P077对所有参数进行工厂设置。
结束工厂设置后,显示“008”或“009”。
1.2标准应用设置
P051=2存取级“标准模式”
P053=7参数设置权限使能“CB+PMU+SST1&OP”
P052=5传动系统设置
P071=400电源电压
P052=21选择电路识别功能
在PMU按下“I”键,进行电路识别,约需10s。
如果出现故障,则必须重新识别。
(r947,r949显示故障码和故障值)
P052=0选定返回功能。
1.3其他设置
P554.1=P555.1=1010由PMU输出分闸指令,在分闸前不等待中间回路电压放电至1.35×P071的20%。
P603.1=1001端子17/18故障输出
P555.1=1005端子13急停
P70设置MLFB
6SE70变频装置调试步骤
一.内控参数设定
1.1出厂参数设定
P053=7允许CBP+PMU+PC机修改参数
P60=2固定设置,参数恢复到缺省
P366=0PMU控制
P970=0启动参数复位
执行参数出厂设置,只是对变频器的设定与命令源进行设定,P366参数选择不同,变频器的设定和命令源可以来自端子,OP1S,PMU。
电机和控制参数未进行设定,不能实施电机调试。
1.2简单参数设定
P60=5简单应用参数设置,在上述出厂参数设置的基础上,本应用设定电机控制参数
P071=进线电压(变频器400VAC/逆变器540VDC)
P95=10IEC电机
P100=1V/F开环控制
3不带编码器的矢量控制
4带编码器的矢量控制
P101=电机额定电压
P102=电机额定电流
P107=电机额定频率HZ
P108=电机额定速度RPM
P114=0标准应用系统
P115=1自动参数设置
P368=0设定和命令源为PMU+MOP
P370=1启动简单应用参数设置
P60=0结束简单应用参数设置
P128=最大输出电流A
P571=6PMU正转
P572=7PMU反转
P462=2从静止加速到参考频率的时间,P463=0(单位为秒S)
P464=2从参考频率减速到静止的时间,P465=0(S)
执行上述参数设定后,变频器自动组合功能图连接和参数设定。
P368选择的功能图见手册S0-S7,P100选择的功能图见手册R0-R5。
电机控制效果非最优。
1.3调试说明
先将P100=3,P130=11电机旋转,校验编码器的反馈波形是否正确编码器波形正确的前提下,设定P100=4,P130=11,P151=1024。
进行P115=2,4,5的参数优化,保证编码器矢量控制的稳定运行。
P115=2静止状态电机辨识按P后,警告号A087出现后,必须在20S内启动电机。
P115=4空载测试。
按P后,警告号A080出现后,必须在20S内启动电机。
等待至开机信号O009
P536=50%or100%速度环优化快速响应指标
P115=5速度调节器优化
按P后,警告号A080出现后,必须在20S内启动电机。
等待至开机信号O009
输入三个参数后均需按合闸按钮启动优化过程,该优化只适用于100=3,4的控制方式
1.3系统参数设置
P60=5
P115=1电机模型自动参数设置,根据电机参数设定自动计算
P130=10无编码器
11有编码器(P151编码器每转脉冲数)
P350=电流量参考值A
P351=电压量参考值V
P352=频率量参考值HZ
P353=转速量参考值1/MIN
P354=转矩量参考值NM
P452=正向旋转最大频率或速度%(100%=P352,P353)
P453=反向旋转最大频率或速度%(100%=P352,P353)
P60=1回到参数菜单,不合理的参数设置导致故障
补充参数设定如下
P643.1=10V×电机最高频率/频率表最大指示
P643.2=10V×电机最大电流/电流表最大指示
P492=150%电机转矩正限幅
P498=-150%电机转矩负限幅
P602=1s预励磁时间
P278=100%无编码器速度控制中,所需最大静态转矩
P383=1000s电机热时间常数
P384.1=150,P384.2=200电机过载报警和停机门槛值。
二.辅助功能设置
2.1相关参数设定
P651.1=104开关量端子3输出功能,变频运行指示。
P652.1=106开关量端子4输出功能,变频故障指示。
P653.1=0禁止开关量端子5输出功能,允许开关量输入功能
P654.1=0禁止开关量端子6输出功能,允许开关量输入功能;
P795=KK148选择需要比较的实际值的源
零速定义:
P796=2%转速大于或等于2%时状态字bit10为1
P797=1%回环宽度,比较频率滞后值
P798=0.1s延迟时间
2.2抱闸功能参数设定
U953.48=2使能制动功能块
P605=2带抱闸反馈的控制功能使能
P561=278逆变器使能控制
P564=277设定值允许控制
P652=275从端子4输出控制抱闸开闭
P613=17抱闸闭合反馈
P612=16抱闸打开反馈
P615=148实际速度作为抱闸控制源2
P616=1.5最高速度的1.5%作为抱闸门限值,此参数设定要大于P800参数设定
P800=0.5实际速度的0.5%作为装置封锁门限
P607=0.2抱闸接触器反馈动作延时
P617=0抱闸信号延时
P801=0.2S
P610=184
P556.01=18抱闸开闭准备好作为电机启动必要条件(端子101:
7,0=OFF2)
P611=0转矩门槛值设定
三.外控参数设定
所有上述参数设定要在内控状态下设定完成。
P362=12将第一个电机数据组MDS拷贝到第二个电机数据组
P363=12将第一个BICO数据组拷贝到第二个BICO数据组
P364=12将第一个功能数据组拷贝到第二个功能数据组
功能数据组选择
P576.01=P576.02=22内外控参数选择
P578.01=P578.02=22内外控参数选择
P590=22内外控参数选择
外控命令组参数设定
P443.B(01)=58P443.B(02)=3002内外控速度设定
P554.B(01)=5P554.B(02)=3100控制字的源
P571.B(01)=6,P571.B(02)=1正转给定的源
P572.B(01)=7,P572.B(02)=1反转给定的源
P555.2=14外部急停命令
P384.1=130%,P384.2=150%
四.通讯参数设定
P60=4通讯板配置
P712=2PPOTYPE(1,2,3,4,5)2:
4PKW+6PZD
P722=0禁止通讯故障
P918=DP总线地址
P60=1返回参数菜单
传动反馈到PLC的通讯字设定
P734.1=32装置状态字1
P734.2=148传动的速度反馈
P734.3=22变频电流反馈
1.通讯方式的设定:
PPO4,这种方式为0PKW/6PZD,输入输出都为6个PZD,(只需要在STEP7里设置,变频器不需要设置);PROFIBUS的通讯频率在变频器里也不需要设置,PLC方面默认为1.5MB.在P60=7设置下,设置P53=3,允许CBP(PROFIBUS)操作.P918.1设置变频器的PROFIBUS地址.
2.设置第一个输出的PZD为变频器给PLC的状态字,设置第二个为变频器反馈给PLC的实际输出频率的百分比值,第三个为变频器反馈给PLC的实际输出电流的百分比值因此参数设置如下:
P734.1=32P734.2=148P734.3=22
3.设置第一个输入的PZD为PLC给变频器的控制字PLC给变频器的第一个PZD存储在变频器里的K3001字里.K3001有16位,从高到底为3115到3100(不是3001.15到3001.00).变频器的参数P554为1时变频器启动为0时停止,P571控制正转,P572控制反转.如果把P554设置等于3100,那么K3001的位3100就控制变频器的启动与停止,P571设置等于3101则3101就控制正转,P572设置等于3102则3102就控制反转.(变频器默认P571与P572都为1时正转,都为0时为停止).经过这些设置后K3001就是PLC给变频器的第一个控制字.
此时K3001的3100到3115共16位除了位3110控制用途都不是固定的,所以当设置P554设置等于3101时则3101可以控制启动与停止,P571等于3111时则3111控制正转,P572等于3112时则3112控制反转等等.K3001的位3110固定为“控制请求”,这位必须为1变频器才能接受PLC的控制讯号,所以变频器里没有用一个参数对应到这个位,必须保证PLC发过来第一个字的BIT10为1.这里设置为:
P554=3100,P571=3101,P572=3102,当PLC发送W#16#0403时(既0000,0100,0000,0011)变频器正转.
4.PLC给变频器的第二个PZD存储在变频器里的K3002字里.变频器的参数P443存放给定值.如果把参数P443设置等于K3002,那么整个字K3002就是PLC给变频器的主给定控制字.PLC发送过来的第二个字的大小为0到16384(十进制),(对应变频器输出的0到100%),当为8192时,变频器输出频率为25Hz.,这方面得参照参数P352=?
频率量参考值HZ
5.变频器的输出给PLC的第一个PZD字是P734.1,第二个PZD字是P734.2,等等.要想把PLC接收的第一个PZD用作第一个状态字,需要在变频器里把P734.1=0032(既字K0032),要想把PLC接收的第二个PZD用作第二个状态字,需要在变频器里把P734.2=0033(既字K0032).(K0032的BIT1为1时表示变频器准备好,BIT2表示变频器运行中,等等.)(变频器里存贮状态的字为K0032,K0033等字,而变频器发送给PLC的PZD是P734.1,P734.2等)
6.程序:
(建立DB100,调用SFC14,SFC15,6SE70的地址为512既W#16#200)
A.读出数据
CALL"DPRD_DAT"
LADDR:
=W#16#200
RET_VAL:
=MW200
RECORD:
=P#DB100.DBX0.0BYTE12(读取12个BYTE)
NOP0
B.发送数据
CALL"DPWR_DAT"
LADDR:
=W#16#200
RECORD:
=P#DB100.DBX12.0BYTE12(写入12个BYTE)
RET_VAL:
=MW210
NOP0
控制字定义:
变频器的工作状态可在只读参数r001读出:
例如,开机准备:
r001=009。
实际实现功能过程描述如下:
功能图180和190参见使用大全中的功能图。
位0:
ON/OFF1命令(↑“ON”)(L“OFF1”)条件在开机准备状态(009)从L→H上升沿发生。
主接触器(选件)/旁路接触器,如有则接通。
直流回路进行预充电。
位1:
OFF2命令(L“OFF2”)电气的条件低信号,结果逆变器脉冲被封锁,主接触器(选件)/旁路接触器如有的话则断开。
开机封锁(008),直到命令取消
注意OFF2命令可以从三个源(P555,P556和P557)同时作用!
位2:
OFF3命令(L“OFF3”)(快停)
条件低信号该命令有两个可能的作用:
DC制动被激活(P395=1):
DC制动(017),系统按参数设定的OFF3(P466)下降时间减速,直到DC制动频率(P398)。
位3:
逆变器使能命令(H“逆变器使能”)/(L“逆变器封锁”)
位4:
斜坡函数发生器封锁命令(L“RFG封锁”)
位5:
斜坡函数发生器保持命令(L“RFG保持”)。
位6:
设定值使能命令(H“设定值使能”)
位7:
确认命令(↑“确认”)
条件在故障状态(007)从L→H上升沿。
所有当时故障在转移到诊断存储器后被删除。
如无新的故障发生,进入开机封锁(008)状态。
如无故障,进入故障(007)状态。
注意确认命令从三个源(P565,P566和P567)同时起作用并始终可以从PMU起作用!
位8:
点动1ON命令(↑“点动1ON”)/(L“点动1OFF”)
位9:
点动2ON命令(↑“点动2ON”)/(L“点动2OFF”)
位10:
PLC来的控制命令(H“PLC来的控制”)
条件高信号;只在接收命令后处理过程数据PZD(控制字,设定值);这些数
据通过CU的SST1接口,CB/TB接口(选件)和SST/SCB接口(选件)传送。
当接口之一传送高信号时,只读参数r550“控制字1”显示高信号。
位11:
顺时针旋转磁场命令(H“顺时针旋转磁场”)
位12:
逆时针旋转磁场命令(H“逆时针旋转磁场”)
位13:
电动电位计增加命令(H“电动电位计增加”)
位14:
电动电位计减小命令(H“电动电位计减小”)
位15:
外部故障1命令(L“外部故障1”)
条件低信号故障(007)和故障信号(F035)逆变器脉冲被封锁,主接触器/旁路接触器如有的话则断开。
变频维修部分
变频器是把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源,以实现电机的变速运行的设备。
其中控制电路完成对主电路的控制,整流电路将交流电变换成直流电,直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波,逆变电路将直流电再逆变成交流电。
对于如矢量控制变频器这种需要