ALSPA MV系列交流数字变频器是自动控制理论与微处理技术相结合

ALSPA  MV系列交流数字变频器是自动控制理论与微处理技术相结合的产物，是计算机参与自动控制的开/闭环传动系统。
?   它应用了PWM控制技术，实现了变压变频控制。装置输入采用无控整流桥整流。PWM逆变器采用了全控式电力电子开关器件“IGBT”来实现逆变。
?   微处理器有多种逻辑计算和控制功能，可实现复杂的算法及运算功能。如各种状态观测器、坐标转换、矢量控制、自适应控制等。从而大大提高了系统的整体性能和使用灵活性。
?   具有故障保护和诊断以及和上位机的通信功能，它可以借助于数字/模拟信号对系统变量进行限幅监控。一旦某信号超过限幅值，它可采取中断方式进行自动处理或保护，同时发出警报并显示故障信息代码。它支持CAN-BUS、field-bus和RS485、RS232等各种制式的远程通信方式。
3.工艺设计要求和应用方案：
?  生产线有三个工作段组成，每个工作段的张力要求恒定，既对传动电机的转速控制要求很高。系统全线有8组“S”辊都设有张力控制和检测装置，通过HPC的PID调节器之后进行了张力平衡分配控制，因此，全线工作辊的交流变频传动装置都采用了有速度传感器反馈异步电机矢量控制方式，以确保工作辊速度控制的精确性。
?  为适应工艺要求，提高控制精度，在调试中对传动系统的机械空载转矩的特性曲线进行了调试，并通过实际运行测试计算出了机械惯量值，将其提供给HPC以实现实际负荷转矩计算和控制，因此提高了系统响应速度和控制精度。
4.ALSPA交流数字变频器调试：
4．1 系统检查：
?物理校线和绝缘检查 ：
检查电动机与变频器之间连线，对安装的准确性和牢固可靠性进行校验检查，电机接线组别检查，线路绝缘检查，确保绝缘良好，并确认电机具备单体进行条件。
?逻辑校线及逻辑输出/输入检测 ：
给装置送电，并对电压极性和等级进行确认，确认输入/输出电源是否符合设计要求。依据设计图对装置的逻辑关系进行操作测试，在P11.21和P11.22中观察逻辑操作是否正常，分别对P7.27、P7.28、P7.29几个数字量输出信号进行强制为“1”输出，观察系统准备好信号、主接触器和抱闸接触器是否正常或动作，P11.21逻辑输出显示是否正常，并核对P11.22逻辑输入的显示是否正常。分别测试正常后，可以进入下一个调试环节。
4．2  M单调试：
目的：
为了检测电机单体运行的状态是否正常，对电机的正方向进行确认，并执行系统矢量控制动态参数自测试和参数整定。
原理：
矢量控制是以转子磁通这一旋转的空间矢量为参考目标，利用以静止坐标系到旋转坐标之间的变换，则可以把定子电流中的励磁电流分量与转矩电流分量变成标量独立分开进行分别控制。这样，通过坐标变换重建的电机模型就可等效为一台直流电机，从而可像直流电机那样进行快速的转矩和磁通控制。
参数：
本阶段的应用主要参数如下：


方法：
参数设置完后，把两通道示波器与模拟量输出端子TB6连接后，在检查设备可以安全运行后，启动运行，电机运转，逐渐提速，并观察机械设备是否正常，运行至最大工艺要求转速后，观察机械设备是否正常，如果一小时后电机温升，电流、机械设备都正常，这时就可以进行测试。
对电机速度环进行阶跃响应调节，通过对速度调节器PI参数进行调整来调节速度环的响应质量，积分增益由参数P14.01调整、比例增益由参数P14.00调整。通过调整后使速度响应波形更加完美。
依据下表进行速度给定，输出测试转矩值


通过上表可知实际输出转矩等于模拟量输出值与电机额定转矩值的乘积。依据上表绘制出设备空载转矩曲线，由于系统依据工艺要求有张力控制环节，所以对于负载转矩的控制要求有很高精度，因此，这条空载转矩曲线将是HPC实现张力分配控制的依据。
传动系统依据恒转矩控制原理来保证带钢在各种线速度下得到可靠的动能，但对于调速系统而言，从转矩到转速近似为一个积分环节，其积分时间常数由电机和机械设备的机械惯量决定，为不可控量。因此，为提高转矩控制性能，还要对这个量进行检测后，提供给HPC得以在控制时加以排除和补偿，提高控制精度。

测试方法如下:


注：额定转矩计算公式可以得出 Cn = 582Nm

在参数P8.00最大转矩输出中，设置为20%或依据设备情况而定，把启动和停止斜坡时间都设置为最小，P6.00为起动斜坡，P6.01为停止斜坡，都设置为最小，这时再启动装置，给定最大速度，当设备运行达到最大速度后，再给定“零”速度，使设备运行停止，通过示波器的波形记忆功能对刚才这一过程进行记忆，并通过波形测算出起动时间和停止时间，依据机械惯量的公式可以得到机械惯量 J = 5.15，这将是HPC控制依据。至此本阶段调试结束。
4．4  HPC联动调试：
目的：
通过CAN-BUS网的通讯方式实现远程顺控，并根据全线的动态控制参数进行动态监视调控。
方法：
依据HPC控制要求对参数进行了选择和设定。

通过这些设置后，并对通讯元件和通讯进行检查确认正确后，重新起动HPC，HPC会自动检测网上设备，从而与装置实现远程通信，实现HPC联控。本阶段调试任务结束。
5.在调试中常见问题和解决方法:
5．1  M单调试中开环下低速稳定性差：
在M单调试中，在对风机的变频驱动器进行调试时，低速稳定性很不好，观察发现速度在200rmp以下时，会发现这种现象。由原理可以了解，因为风机的速度控制精度要求不是很高，所以系统无速度反馈元件，又因为它只采用V/F控制方式，这种方式控制在低速下，控制效率会有所下降，虽然有低频补偿，但在200rmp以下时还是会有些波动。
5．2  活套的空载转矩测试：
在对活套进行空载转矩和机械惯量测试时，因为活套台车的位置不同，它的转矩也不同，转矩不单随速度的变化而变化，这时根据实际要求，在对活套测试时，设置转速和位置为两个变量，然后，将变量转化为Y=a+bx的代数模式，开始对活套台车在不同速度下及不同位置上的转矩数据进行测试，把测试值线性化，依据这条线性方程来实现HPC的控制要求。
5．3  气刀风机出现跳闸：
气刀风机是全线功率比较大的两台特殊电机，它依据技术要求在实现快速速度调节时，出现了跳闸现象，经过检查发现是操作者在送电过程中顺序错了。在对变频系统送电时，特别是气刀风机变频系统，由于它本身带有自己的能耗电阻制动单元，所以在送电时要先送主电源，电源送上后，系统会自主的对自身系统的配置进行检测，二十秒钟后，系统自主测试完毕，再送24VDC辅助操作电源，否则，系统会无自主检测环节而没有配置能耗电阻制动能力，当大幅度快速调节速度时，再生能量就无法消耗，使母线电压上升，而出现过压跳闸。
5．4  操作台画面电机电流显示不正常：
系统在HPC远程控制时，在装置无启动信号时，磁通电流为最大值的70%，由参数P12.23设定。当启动时，磁通加至100%，这时电机不会运行，HPC是通过对激活电流的控制来实现控制电机转速的，激活电流由P11.00显示，它是转矩电流的一个组成部分，它的大小是决定转速的重要参数，这里有这样一个关系式：

In  =   Im  +  √ Ir²+Ig²              
  
In  =   额定电流（P2.02）          Im  =  磁通电流（P12.00）      
Ig  =   激活电流（P11.00）          Ir  =  感应电动势电流

所以在HPC操作控制画面中的电流显示实际是Ig激活电流。
6.结束语
ALSPA  MV3000是一款用途广泛操作结构简单，技术先进的数字变频调速系统，在调试中我们不仅仅对当今交流变频技术有了新的认识，也使得我们对先进的调试作业方法有深刻的理解，这些都将成为一次难得的学习实践经历，它将带动作者和同事们进一步去探索和学习传动领域新的理论知识，并应用与实践以积累更多的经验，真诚希望读者给予指正和帮助。

  
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