Фирма Siemens выпускает несколько серий ПЧ для частотно-регулируемых электроприводов, отличающихся диапазоном мощностей, системами управления, функциональными возможностями и конструктивным исполнением.
Преобразователи частоты серии MIDIMASTER предназначены для регулирования частоты вращения низковольтных электродвигателей. Преобразователи MIDIMASTER Vector предназначены для регулирования частоты вращения двигателей мощностью от 5,5 до 75 кВт и характеризуются наличием режима векторного управления, что позволяет их использовать в составе приводов рабочих машин с повышенными требованиями к пусковому моменту, перегрузочной способности и диапазону регулирования скорости.
Oтличительными особенностями ПЧ этой серии являются:
совместимость со всеми типами асинхронных двигателей российского и зарубежного производства;
высокая перегрузочная способность;
встроенный ПИД-регулятор;
возможность динамического торможения;
программируемое время разгона и торможения с регулируемым ускорением (замедлением);
быстрое и надежное ограничение тока силовой цепи;
тихая работа двигателя за счет использования частоты ШИМ ПЧ в сверхзвуковом диапазоне;
тепловая и электрическая защита ПЧ и двигателя;
возможность подключения к промышленной шине PROFIBAS-DP.
Преобразователи частоты MIDIMASTER Eco (диапазон мощностей от 5,5 до 315 кВт) имеют встроенный ПИД-регулятор и функцию энергосбережения.
К ПЧ предлагается широкий выбор дополнительных компонентов: входные и выходные дроссели, фильтры электромагнитной совместимости, многофункциональный пульт управления с четырехстрочным жидкокристаллическим дисплеем, позволяющий подключение ПЧ к компьютеру.
Управление ПЧ осуществляется посредством набора параметров, позволяющих осуществить выбор, активизацию или запрет той или иной функции, задание значения параметра, а также контролировать его значение. Из всего набора параметров имеется группа базовых параметров, настройка которых позволяет для большинства простейших случаев применения быстро осуществить ввод привода в эксплуатацию. Другая группа параметров является экспертной и служит для точной настройки ПЧ. Доступ к этой группе параметров для посторонних по умолчанию блокирован. Данный способ управления удобен на этапе ввода и в процессе эксплуатации для оперативного изменения настроек электропривода. Для использования электропривода в составе системы автоматизации технологического процесса имеется развитая система ввода/вывода данных, включающая в себя аналоговые и дискретные входы и выходы, а также последовательные интерфейсы.
Преобразователи частоты имеют 6 программируемых дискретных входов, способных инициировать различные функции управления, которые можно разделить на три группы.
В первую группу входят функции управления движением привода, такие как пуск, останов, реверс, способ торможения. Вторую группу образуют функции управления выходной частоты ПЧ, сюда входят: выбор фиксированной частоты, плавное изменение выходной частоты при активном состоянии соответствующего дискретного входа. Третья группа объединяет служебные функции, например, разрешение дистанционного управления и др.
Дискретные входы могут быть активизированы различными способами, в том числе кнопками, дискретными выходами различных управляющих устройств.
Для питания входных цепей может быть использован либо внутренний источник питания с выходным напряжением 15 В постоянного тока, либо внешний источник с напряжением от 7,5 до 33 В постоянного тока. Схема расположения входов и выходов системы управления ПЧ показана на рис.
Рис. Схема расположения входов и выходов системы управления преобразователя частоты MIDIMASTER
Ручное управление через аналоговые входы может быть реализовано при подключении к ПЧ внешнего потенциометра с сопротивлением от 5 до 100 кOм, для питания которого в ПЧ предусмотрен специальный источник с напряжением 10 В. По умолчанию перемещение движка из одного крайнего положения в другое будет вызывать изменение значения выходной частоты в диапазоне от 0 до 50 Гц. Граничные значения диапазона могут быть изменены перенастройкой параметров ПЧ.
Наличие в ПЧ встроенной функции ПИД-регулирования позволяет осуществить точное регулирование любого внешнего параметра, поставленного в зависимость от частоты вращения двигателя: давления на выходе насоса, температуры в системе охлаждения, расхода и др. Для работы в этом режиме требуется датчик внешнего параметра, сигнал от которого подается на второй аналоговый вход.
Помимо местного существует возможность дистанционного управления с доступом ко всем параметрам ПЧ. Эта возможность реализуется через использование встроенного в ПЧ последовательного интерфейса RS 485.
Технические характеристики преобразователей частоты серии MIDIMASTER приведены в табл.
Преобразователи частоты серии SIMOVERT MV предназначены для регулирования скорости асинхронных и синхронных двигателей на напряжение до 6 кВ, используемых в качестве электропривода насосов, компрессоров и вентиляторов. При использовании в качестве привода рабочих машин синхронных двигателей в силовой цепи применяются фильтры со структурой, отличающейся от фильтров, применяемых для асинхронных двигателей.
При построении ПЧ в качестве элементной базы используются высоковольтные IGBT модули. Выпрямительный блок ПЧ выполняется по 12- или 24-пульсной схеме. Предусматривается исполнение ПЧ с двумя преобразователями, один из которых со стороны сети (активный буфер) используется для рекуперации энергии торможения в сеть, а другой — для регулирования скорости двигателя. С помощью активного буфера становится возможным реализация привода с механическими характеристиками в 4-х квадрантах (двигательный и генераторный режим в обоих направлениях вращения привода).
Активный буфер вместе с фильтром обеспечивает возможность не только получения cos ср = 1, но и частичную компенсацию реактивной мощности других потребителей. Кроме того, обеспечивается режим работы практически с отсутствием высших гармоник.
Высокотехнологичный электропривод с ПЧ SIMOVERT MV и оснащенный активным буфером может эффективно эксплуатироваться в слабых электрических сетях с частыми посадками напряжения.
Функциональная схема электропривода с ПЧ серии SIMOVERT MV изображена на рис. 2.
Рис. 2. Функциональная схема электропривода с ПЧ SIMOVERT MV:
QF — сетевой выключатель; Т — трансформатор; В — выпрямитель; И — инвертор; ДН — датчик напряжения звена постоянного тока; ДНД — датчик напряжения на зажимах двигателя; ДТ — датчик тока двигателя; М — асинхронный или синхронный двигатель
Управление магнитным потоком двигателя производится с помощью надежной и эффективной системы с запоминанием модуля и частоты тока статора TRANSVECTOR, а применение цифровой системе управления ПЧ SIMADYN MV с использованием 32-х битового сигнального процессора обеспечивает:
возможность применения универсального и гибкого стандартного программного обеспечения;
удобную систему управления и визуализации;
возможность проведения всесторонней диагностики как на месте эксплуатации, так и через модем.
Система диагностики позволяет контролировать: силовой выключатель, напряжение сети, режим работы входного трансформатора, выход из строя вентилятора, режим работы двигателя и модулей IGBT, напряжение промежуточного звена постоянного тока, состояние изоляции и др.
Панель управления, включающая устройство отображения информации, кнопки и функциональные клавиши с двойными функциями, предлагает пользователю максимальные удобства по управлению электроприводом.
Электропривод имеет следующие характеристики: коэффициент мощности при использовании в ПЧ 1 2-пульсного выпрямителя cos φ1 > 0,96, а при использовании активного буфера cos φ1 регулируемый; номинальный КПД — 98,5 %; максимальная выходная частота 150 Гц; диапазон регулирования скоростей 1:1000.
Технические характеристики ПЧ серии SIMOVERT MV приведены в табл.
