安川G7变频器在起重机行业

安川G7变频器在起重机行业使用中存在问题的讨论上海北科良辰自动化设备一.G5系列和G7系列变频器的差异 G7变频器采用了新的三电平技术，它有很多优点，比方低冲击电压，低干扰等等。但是也带来一些问题：1.1 中点电压漂移1.2 IGBT管配对要求1.3 电路结构复杂驱动电路增加一倍1.4 对变频器调试要求严格1.5 适应环境能力低冲低冲击电压降低了降低了对电机的冲机的冲击电压冲冲击电压 变频器器电源源 电机机放射干放射干扰传导干干扰防止了由于防止了由于轴电压对电机机轴承的承的电腐腐蚀低干低干扰大幅度抑制了大幅度抑制了变频器器驱动而引起的而引起的传导干干扰，放射干，放射干扰省去了干省去了干扰滤波器，波器，缩小了体小了体积降低了漏降低了漏电流流 减少了接地减少了接地检测器的器的误动作作低噪声低噪声 用降低用降低载波的方法来降低噪声波的方法来降低噪声級級級級 变频变频器器器器驱动驱动的潜在的潜在的潜在的潜在课题课题一一一一举举得到解决得到解决得到解决得到解决不需要使用冲不需要使用冲击电压滤波器了波器了通用通用电机也可以使用机也可以使用“电电电电电电平控制方式的平控制方式的平控制方式的平控制方式的平控制方式的平控制方式的优优优优优优点一点一点一点一点一点一览览览览览览 6个个晶晶体体管管输输出出 【电平控制平控制】传统产品品【2 2电平控制平控制】V VPNPN/V VPNPN/V VPNPNV VPNPNVPN:直流母线电压输入电压V VPNPNU UV VW W V VPNPNU UV VW W“3“3“3“3电电电电平方式的特平方式的特平方式的特平方式的特长长长长 个个晶晶体体管管输输出出 電電圧圧制制御御回路回路构成图构成图相电压相电压线间线间电压电压电压变化化是是传统产品品的的1 1/2 2TrTrTrTrVPN电平电平马达VPNVPNVPN：直流母线电压回路回路【相份相份】开关波曲开关波曲线线直流电压被电解电容一分为二，与输出晶体管的ON/OFF开关组合得到3电平。电平电平电平VPN“3“3“3“3电电电电平控制方式的原理平控制方式的原理平控制方式的原理平控制方式的原理二.G7变频器最新新软件版本2.1 软件版本确实认 变频器包装箱上有软件编号(PRG1039)。操作器的监控显示:软件版本编号NO.U1-14 =21039 2.2 主要增加功能序号项目内容相关参数,设定出厂设定(初期值)1再试搜索在速度推定型速度搜索时,因速度推定误差等引起的电流过大的场合,增加再试搜索功能。针对风机、鼓风机等设备应用推定型速度搜索。B3-1719无效B3-19=0(再试搜索次数为0)2停止型自学习2在自学习前开始设定的空载电流,在自学习后不自动调整E2-03(空载电流)。在矢量控制时,主要针对升降机械、搬运机械,防止重负荷引起自动调整的误差。T1-01=4(停止型自学习2)无效;T1-01=0(回转型自学习)3运转中不转换为编程模式的设定 B1-08(编程模式时的运转指令)设定为3:增加“运转中不转换为编程模式”。以防止运转中因数字操作器误操作引起的设备停止。B1-08=3(“运转中不能转换为编程模式”)无效;B1-08=0(停止中编程模式时不允许运转。运转中可转换为编程模式)4冷却风机、主回路电容器维修时期表示由风机及变频器工作时间可得到风机、电容器到达维修时段,在操作器上监控显示。多功能接点输出和维修警告显示都可以。用于维修。U1-61.63;H2-多功能输出端子设为“2F2F”监控显示U1-61.63有效;多功能输出和警告未设为 “2F2F”,无效5电流警告 输出大于150%变频器额定电流时,有电流警告显示和接点输出。有运转中峰值电流以及峰值对应的输出频率的监视功能。用于电动机和机械的过负荷监视。L8-41=1(电流警告有效)U1-83.84(电流、频率峰值保持);U2-21.22(异常时电流,频率峰值保持)无效L8-41=0(电流警告无效);监视表示U1-83.84 ,U2-21.22 有效6低频输出时自动降低载波频率(注)仅在低频输出时降低载波频率的功能。用于减小低速过负荷运行时 IGBT IGBT的发热。L8-38.39有效(L8-38.39=1,降低载波频率)(注):低频输出时自动降低载波频率的功能,为起动的 0.5 秒内和 6 Hz 以下过负荷运行时,自动降低载波频率。置换现存的 G7 变频器时,如有电动机发出金属音声的问题场合,请变更L8-38=0 (不降低载波频率)。然而,对于承受反复高力矩负荷的起重机等设备,根本上请保持L8-38=1 (降低载波频率)来使用。三.变频器在各种起重机上应用特点三、变频器在起重机各机构应用特点 一台起重机是一个机电一体化系统，机械和电控二者密不可分，电控系统是根据机械系统工艺要求来配置设计的。对于驱动局部而言，从表象看是变频器驱动电动机带动机械运动；而对于电气工程师来讲，要根据负载的机械特性来选择变频器及调整变频器的参数。因此，我们必须要深入了解机械的工作特性。3.1 装卸门机 装卸门机的特点是高效、快速、起止动频繁。3.1.1 装卸门机的起升机构大多为抓斗形式，变频器大多采用闭环矢量控制，开闭和支持二台电机的力矩要维持一定的比例。3.1.2 变幅机构的变频器控制方式有开环控制和闭环控制二种。3.1.3 旋转机构的变频器控制方案有一拖二和一对一的闭环矢量控制方式。3.1.4 大车机构一般和起升机构共用一台变频器，当切换到大车时变频器采用V/F控制方式。3.2 轨道龙门吊 轨道龙门吊的起升机构有单电机和双电机二种形式。对于单电机形式，如采用闭环矢量控制方式时，要设法把编码器连接到电机的输出轴上。3.3 船厂龙门吊 在船厂龙门吊变频器应用中，由于在做工件翻身时，小车变频器有时会处于发电状态，容易产生过压报警，建议上下小车起升和行走变频器设计为直流公共母线结构特别是在当小车行走变频器功率小于千瓦，以保证小车变频器平安运行。3.4 安装门机 安装门机的特点是吨位大、速度慢但定位要求高、行程长，所以起升机构最好采用矢量控制并对制动回路参数进行计算。1.1.制制动动器开关器开关顺顺序序顺控电路构成顺控电路构成顺控电路BR顺控电路条件成立后，由接点M1-M2闭合（ON）打开制动器。出现紧急情况及变频器异常接点输出时，请使制动器确实可靠地处于闭合状态。变频变频器器(VarispeedG7)(VarispeedG7)制动器操作辅助继电器线圈故障接点(正向运转)(AC250V1A以下)(DC30V1A以下)ON状态下制动器励磁频率检测2或者运行中2S1UPDOWN高速/低速(反向运转)S2(多速指令2)MAMBMCS6M1M2SC制动器开制动器开关条件的信号构成关条件的信号构成控制模式制动器开关信号制动器开关值调整信号名参数设定信号名参数设定V/F和无PG矢量控制(A1-02=0；V/F控制 A1-02=2；无PG矢量)频率检测2H2-01=05频率检测电平L4-01=1.03.0HzL4-02=0.10.5Hz带PG矢量控制(A1-02=3)运行中2H2-01=37零速值(只限关闭时)b2-01=0.10.5Hz四四G7G7在起升机构的应用要点在起升机构的应用要点制动器动作时间图例制动器动作时间图例无无PGPG矢量控制矢量控制(或者或者V/fV/f控制控制，带带PGV/fPGV/f控制控制)的场的场合合带带PGPG矢量控制的场合矢量控制的场合UPS1SCS6SC高速/低速输出频率0OFFOFFd1-03d1-01(b1-01=0时有效)L4-01L4-01OFF时间直 流 制动ONONON频率检测2(H2-01=05)M1M2制 动 器 动作OPENCLOSECLOSE输入输出UPS1-SCS6-SC 高 速/低速输出频率OFFOFF0d1-03d1-01(b1-01=0时有效)b2-01OFF时间直流制动(零速控制)ONONON运行中2(H2-01=37)M1-M2制动器动作OPENCLOSECLOSE输入输出4.1.3 要点对于开环矢量控制和V/F控制L4-01的设定范围大约在1Hz到3Hz或者设定为在马达额定滑差频率加作为开闸频率。开闸频率设置过低将导致溜钩，须符合以下条件：L4-01L4-02E1-09开闸频率设置过高会导致机械冲击和变频器启动电流过大造成变频器PUF故障。停机时制动器动作频率为：L4-01L4-02 起动起动停止时降低冲击停止时降低冲击起动时的加速暂缓功能起动时的加速暂缓功能停止时的直流制动，零速控制停止时的直流制动，零速控制制动器有机械动作延迟，使用起动时的暂缓功能，等制动器完全翻开后再加速运行。制动器有机械动作延迟，直流制动PG矢量控制时为零速控制持续到制动器完全关闭。起动时的DWELL时间b6-020.10.3sec(高速)输出频率ONOPEN频 率 检 测 2或者运行中2t起动时的DWELL频率b6-010.13.0Hz制动器动作直流制动（零速控制）开始频率b2-01=0.13.0Hz直流电流设定b2-02=5080%(仅限无PG矢量控制,V/f控制)(高速)(低速)输出频率ON频 率 检 测 2或者运行中2t停止时直流制动时间（停 止 时 零 速 控 制 时 间）b2-040.30.5sec制动器动作(注注)无PG矢量控制及V/f控制时，使起动时的暂停频率大于频率检测2(制动器开的频率)。(注注)变频器和器和电机有接触器机有接触器时，在制在制动器完全关器完全关闭并且并且变频器基极封器基极封锁后后动作作别离。离。OFFtCLOSEOPENCLOSEOFF4.2 有关参数的设置减速中失速防止 带有制动电阻的变频器，参数L3-04=0。参数L3-01加速中失速防止和参数L3-05 运行中失速防止要设在有效状态Eenbled。自学习 对于No:1039版本的G7变频器如果只能做停止形自学习，请设定T1-01=4做停止形自学习获取马达参数。为了改善V/F控制模式下的低速转矩特性，请做线间电阻自学习。对于绕线式马达，自学习参数应和电机制造厂家提供的测试报告没有太大的差异。转矩限制功能 转矩限制值L7-01L7-04是以电机的额定转矩为其值的100%。当电机在启动或加减速过程中其转矩大于150%时，增大变频器的容量使得该值的调节范围在200%300%。缺相保护及过转矩检出 为了保护电机可以把缺相保护L8-05和L8-07及过转矩检出L6-0104设为有效。基极封锁指令 在运用该指令时要注意最小基极封锁时间L2-03值的影响。变频器输出侧有接触器 输出缺相保护要设成有效L8-07=1或2。输出侧接触器的切换必须在制动器抱住及变频器处于基极封锁状态。启动时的Dwell功能 用于防止由于制动器翻开延迟造成变频器过电流。对于开环矢量控制和V/F控制，B6-01L4-01+L4-02。模拟量输入滤波时间常数 为了防止干扰模拟量指令，可设定模拟量输入滤波时间常数：启动电流确认及降低载波频率 在试运行使用变频器操作器或钳形电流表确认电动机的空载和满载电流。如果电机没有足够的启动转矩和连续工作转矩或制动器翻开延迟都会造成变频器过电流。如果在启动过程中变频器输出电流经常大于150%将会导致变频器内部IGBT的工作寿命。为保证变频器的平安工作，我们可采取以下措施：降低变频器的载波频率至22.5kHz 增大变频器的容量：对于电机功率小于或等于75kw时，变频器的容量至少要大于电动机一个框号。对于电机功率大于75kw时，闭环控制模式下的变频器容量至少要大于电动机二个框号。在闭环矢量控制模式，可在变频器运行命令前先参加初期厉磁来控制电流多功能端子HI-0110设定为60。五.维修5.1 及时保存变频器内部故障信息 变频器内部故障信息记录U2及U3参数是分析故障原因的根本数据。建议：在有通讯控制的系统中参加变频器故障信息采集程序，保存故障历史记录，以便今后故障发生时分析故障原因。5.2 变频器维修时本卷须知配备适用的工具。IGBT管的配对。拆机时要注意导线原来的走线位置。一定要做空载运行测试，具体方法如下：别离变频器和电动机至今连线。变频器上电后将变频器控制方式改为V/F模式A1-03=0并切换到面板操作模式。使变频器分别在5Hz、15Hz、35Hz、50Hz运行并用指针式万用表测试其在各个频率上的三相输出电压是否平衡。在空载测试完成后，恢复到原有控制模式，连接 电动机空载动车并检查各项数据原始调试验收数据是否一致。