摘 要：為了實(shí)現(xiàn)變頻器驅(qū)動(dòng)的粗紗機(jī)事故掉電時(shí)不斷線，要求傳動(dòng)控制系統(tǒng)具有同步制動(dòng)功能。本文提出變頻器外掛電容再生同步制動(dòng)原理設(shè)計(jì)和參數(shù)計(jì)算方法。
關(guān)鍵詞：臺(tái)達(dá)變頻器 多電機(jī)掉電 同步制動(dòng) 外掛電容
1 引言
在棉紡工藝過程中，粗紗機(jī)的主要功能是對棉條進(jìn)行一定的牽伸，以使棉條達(dá)到一定的牽伸倍數(shù)并制成一定的卷繞形式，便于儲(chǔ)存和搬運(yùn)，適應(yīng)細(xì)紗機(jī)的喂入。粗紗工序粗紗機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)構(gòu)造目前市場主要分為三大方案：其一，利用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、板卡、變頻器；其二，觸摸屏、PLC、變頻器；其三，觸摸屏、單片機(jī)模塊、變頻器。在這三個(gè)系統(tǒng)方案都必須面臨的一個(gè)問題：就是掉電需要多電機(jī)同步停止。目前普遍采用了的是變頻器進(jìn)入剎車狀態(tài)，產(chǎn)生再生能量來保證電機(jī)同步停止。
2 外掛母線電容儲(chǔ)能同步制動(dòng)設(shè)計(jì)
2.1 原理設(shè)計(jì)
根據(jù)一般變頻器原理，直流母線電容用于濾除整流器交流成分和穩(wěn)定逆變器供電電壓。對于多電機(jī)獨(dú)立變頻驅(qū)動(dòng)的粗紗機(jī)，母線電容具有在事故掉電時(shí)刻利用存儲(chǔ)的電能提供再生制動(dòng)激勵(lì)能源的潛在功能。由于標(biāo)準(zhǔn)母線電容容量通常僅僅是為滿足濾波與穩(wěn)壓，難以滿足掉電制動(dòng)能量需求，提出外掛大容量母線電容儲(chǔ)能同步制動(dòng)方案。外掛電容會(huì)對變頻器的整流器造成巨大的啟動(dòng)電流沖擊，利用粗紗機(jī)PLC實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)保護(hù)設(shè)計(jì)，原理類似于變頻器內(nèi)部母線電容串聯(lián)啟動(dòng)保護(hù)電阻。針對母線電容儲(chǔ)能同步制動(dòng)設(shè)計(jì)，臺(tái)達(dá)B系列變頻器針對粗紗機(jī)的應(yīng)用特點(diǎn)進(jìn)行了軟件的客制化修改設(shè)計(jì)。
2.2 臺(tái)達(dá)B系列變頻器軟件客制化修改
臺(tái)達(dá)B系列變頻器針對粗紗機(jī)的應(yīng)用特點(diǎn)進(jìn)行了軟件的修改設(shè)計(jì)。
�。�1）增加再生能量產(chǎn)生功能選擇。參數(shù)06－19進(jìn)行再生能量產(chǎn)生的功能選擇，當(dāng)06-19=0時(shí)變頻器和標(biāo)準(zhǔn)品變頻器一樣。當(dāng)06-19=1 時(shí)檢測到低電壓時(shí)，變頻器立即閉合外部端子EF并且進(jìn)入第二減速時(shí)間。
�。�2）設(shè)置外部端子EF檢測電壓準(zhǔn)位。06-16為設(shè)置EF檢測電壓準(zhǔn)位，在圖1中的 。06-17為電壓檢測的時(shí)間。整個(gè)過程是當(dāng)變頻器檢測到直流母線上的電壓小于或者等于06-16的準(zhǔn)位并且持續(xù)時(shí)間達(dá)到了 06-17設(shè)置時(shí)間。變頻器則立即進(jìn)入減速剎車狀態(tài)，剎車時(shí)間是根據(jù)第二減速時(shí)間02-12來設(shè)定。
�。�3）滿足系統(tǒng)需求的制約因素分析。 06-16檢測電壓準(zhǔn)位，02-12減速時(shí)間與外部電容容量。06-16檢測電壓準(zhǔn)位設(shè)定越高，則越有足夠的能量保留，但是電壓準(zhǔn)位太高將無法滿足粗紗機(jī)中電網(wǎng)正常電壓偏低運(yùn)行性能；02-12減速時(shí)間設(shè)置越短越有利停車，但是過短造成機(jī)械的震動(dòng)；外部電容容量越大則越有利停車，但是過大則成本和體積就會(huì)隨之增大。因此這三個(gè)方面要取一個(gè)適中的點(diǎn)。
3 外掛母線電容量計(jì)算
3.1 計(jì)算目的
�。�1）計(jì)算需要外掛電容容量多少，才能保證滿負(fù)載粗紗機(jī)在掉電時(shí)能夠同步停止。
�。�2）設(shè)計(jì)外部軟啟動(dòng)電路，保證在加大變頻器電容情況下減少上電的沖擊。
3.2 計(jì)算步驟
�。�1）電容端口電壓曲線分析
電容端口電壓曲線分析參見圖1。母線電壓包絡(luò)線衰落代表電機(jī)機(jī)械能量在剎車過程中轉(zhuǎn)化衰減。母線電壓鋸齒曲線說明剎車過程中的間歇制動(dòng)是根據(jù)電壓準(zhǔn)位值判定實(shí)現(xiàn)的。
其中：uc(t)--電容端口電壓
uef1--臺(tái)達(dá)B系列變頻器EF檢測電壓準(zhǔn)位
Uef2B系列變頻器進(jìn)入剎車之后能量開始回饋時(shí)，電容兩端電壓
△t=t2-t1--從EF檢測電壓到能量開始回饋的時(shí)間
△T=t3-t1--粗紗機(jī)發(fā)現(xiàn)掉電后能夠同步停車的時(shí)間
k、b--為電容端口電壓方程的常數(shù)
�。�2）計(jì)算常數(shù) k
臺(tái)達(dá)B系列變頻器通過修改內(nèi)部軟件，縮短EF檢測電壓到進(jìn)入減速剎車狀態(tài)的時(shí)間。
現(xiàn)在暫時(shí)認(rèn)為△t＝80ms（此數(shù)據(jù)目前只能估計(jì)），設(shè)置參數(shù)06－16＝495即Uef1 ＝495，估計(jì)Uef2 ＝452。也就是當(dāng)電網(wǎng)電壓為AC350，系統(tǒng)認(rèn)為開始掉電，進(jìn)入剎車狀態(tài)，當(dāng)電容端口電壓降為DC452也可以認(rèn)為直流母線電壓為452。系統(tǒng)開始有再生能量回饋。據(jù)此可以計(jì)算常數(shù)k。
（3）電容端口電壓和端口電流之間的關(guān)系
