西门子SINAMICS DC MASTER 系列产品丰富多样,所需培训时间更 少、成本更低,产品使用了*大数量的相同部件。
SINAMICS DC MASTER 标准系列产品无缝覆盖较宽范围的电 流和电压。采用三相供电接线。此外,也可采用单相供电接线,*大额定直流电流 125 A。
■ 功能和性能方面具有灵活的扩展能力。产品系列丰富,有许多选件,可以让直流调速器,无论是在技术上还是经济上,都能*佳满足客户需求。不同的客户需求,包括接口类型和数量以及计算性能和转速,都可通过选择标准 CUD、高级 CUD 或者组合使用两者来准确满足。
■ 由于能够快速、简便地更换组件,显著提高了工厂和系统可用性。可更换组件的设计使它们能够实现快速、简便的更换。可以随时检查可用备件情况,并*到调速器的序列号。
■ 使用带有图形化 LCD 和纯文本显示屏的 AOP30 高级操作员面 板上的交互菜单,可以方便地进行调试和参数设置,也可使用STARTER 调试工具在 PC 上进行 (见 “ 工具与工程组态 ”)。
■ 而且,由于 SINAMICS DC MASTER 出厂时已进行了预设置, 因此根本*对其特定参数进行设置。其全电子化的参数设置流程,也使其非常方便地根据具体应用进行调整。由于不含任何电位计、开关、跳线或 DIP 开关,维修后即可投入运 行。
■ 其所有组件在整个生产过程中,都会进行全面测试和检测,以确保高度的功能安全性。
■ 使用诸如标准 PROFIBUS 通信接口以及各种模拟和数字接口,可轻松集成到自动化解决方案中。
西门子直流调速器速度设定值和附加设定值的来源可以通过进行相应的参数设置而自由选择:
• 使用模拟值 0 ~ ± 10 V、 0 ~ ± 20 mA、 4 ~ 20 mA 输入
• 通过 PROFIBUS 现场总线接口或 PROFINET 以太网接口 (可选)输入
• 使用集成电动电位器
• 使用带有以下功能的开关量连接器:固定设定值、点动、爬行
• 通过 SINAMICS DC MASTER 的串口输入
• 通过附加模块输入
可以实现放缩,因此 ** 设定值 (由主设定值和附加设定值形成)相当于*高电机转速。
设定值可以通过参数或连接器输入,限制在*小值和*大值之间。此外,在固件中还提供了其它设定值,例如可以在斜坡函
数发生器之前或者之后输入附加设定值。可以使用开关量连接器,来选择 “ 设定值启用功能 ”。在可参数化滤波器功能(PT1
元件)之后,总设定值会传送到速度控制器的设定值输入。此时,斜坡函数发生器也会激活。
直流调速器在其应用领域内较大发挥了其工作稳定、力矩大等优点,是工业领域内不可或缺的自动化驱动产品。
下列场合需要使用直流调速器:
1、需要较宽的调速范围
2、需要较快的动态响应过程
3、加、减速时需要自动平滑的过渡过程
4、需要低速运转时力矩大
5、需要较好的挖土机特性,能将过载电流自动限止在设定电流上。 以上五点也是直流调速器的应用特点
变频器不能再高精度转矩控制的场合应用的因素,也是必较多的,首先用在高精度的场合,必须要带脉冲编码器,而编码器的安装就是个问题,变频器拖动的电机基本上都是鼠笼式的,一头负载,一头要有单独的冷却风扇,编码器一般要安装在负载侧,或是减速机的输出抽侧,齿轮本身就有间隙,这就是有了检测误差,编码器安装时产生一定的安装误差,这些都是不利于提高精度的因素。另一方面变频器方面在解耦建模时,一些计算中本身就是忽略了一些因素,变频器运行时的某些状况,可能导致这些因素不能忽略,这也是控制精度降低的原因。 这就是现在为何在很多高精度控制场合,变频器不能代替直流调速器的原因。
直流调速系统的性能指标根据各类典型生产机械对调速系统提出的要求,一般可以概括为静态和动态调速指标。静态调速指标要求电力传动自动控制系统能在*高转速和*低转速范围内调节转速,并且要求在不同转速下工作时,速度稳定;动态调速指标要求系统启动、制动快而平稳,并且具有良好的抗扰动能力。抗扰动性是指系统稳定在某一转速上运行时,应尽量不受负载变化以及电源电压波动等因素的影响[1,6]。一、静态性能指标1).调速范围生产机械要求电动机在额定负载运行时,提供的*高转速maxn与*低转速minn之比,称为调速范围,用符号D表示minmaxnnD(2—2)2).静差率静差率是用来表示负载转矩变化时,转速变化的程度,用系数s来表示。具体是指电动机稳定工作时,在一条机械特性线上,电动机的负载由理想空载增加到额定值时,对应的转速降落edn与理想空载转速0n之比,用百分数表示为%**100000nnnnnseded(2—3)显然,机械特性硬度越大,机械特性硬度越大,edn越小,静差率就越小,转速的稳定度就越高。然而静差率和机械特性硬度又是有区别的。两条相互平行的直线性机械特性的静差率是不同的。对于图2—1中的线1和线2,它们有相同的转速降落1edn=2edn,但由于0102nn,因此12ss。这表明平行机械特性低速时静差率较大,转速的相对稳定性就越差。在1000r/min时降落10r/min,只占1%;在100r/min时也降落10r/min,就占10%;如果0n只有10r/min,再降落10r/min时,电动机就停止转动,转速全都降落完了。由图2—1可见,对一个调速系统来说,如果能满足*低转速运行的静差率s,那么,其它转速的静差率也必然都能满足。
利用普通的电网电源运行的交流拖动系统,为了实现电动机的正反转切换,必须利用开闭器等装置对电源进行换相切换。利用变频器进行调速控制时,只需改变变频器内部逆变电路换流器件的开关顺序即可以达到对输出进行换相的目的,很容易实现电动机的正反转切换而不需要专门设置正反转切换装置。 此外,对在电网电源下运行的电动机进行正反转切换时,如果在电动机尚未停止时就进行相序的切换,电动机内将会由于相序的改变而流过大于起动电流的电流,有烧毁电动机的危险,所以通常必须等电动机完全停下来之后才能够进行换相操作。
1针对直流调速系统PID参数经典设计方法中要处理**型系统,不能实现实时调整参数等问题,本文提出了一种动态参数设计方法.该方法基于经典双闭环直流调速系统动态结构,通过建立系统动态仿真模型,动态设计PID参数和调整系统性能指标,以获得满足设计要求的结果.仿真实例应用表明:动态参数设计可快速准确地实现系统设计要求,是直流调速系统PID参数设计的一种有效方法.
2 从解决工程船舶直流电动机可控硅调速系统实际问题出发,提出模糊自整定PID参数控制方法,完成了采用单片机控制的模糊自整定PID参数控制器的设计,并进行了相关试验,证明方法的可行性.通过单片机将PID技术和模糊控制理论结合在一起,使得系统硬件简单,软件模块化,可移植性增强,系统的通用性得到提高.
3 模糊/PID控制策略对直流调速系统的转速环进行了设计,根据转速误差的阀值由模糊控制切换到PID控制,给出了模糊控制规则和PID控制器各参数确定的方法,并利用Matlab进行了仿真验证,结果表明模糊/PID控制器具有较好的控制性能.