Obsługa i programowanie przemiennika częstotliwości LS Industrial
advertisement
Programowanie falownika SV-iC5 do pracy w układzie napędowym dwusilnikowego pojazdu elektrycznego Obsługa i programowanie przemiennika częstotliwości LS Industrial Systems serii iC5 do pracy w układzie napędowym dwusilnikowego pojazdu elektrycznego Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego Jarosław Guziński Katedra Automatyki Napędu Elektrycznego WEiA Politechnika Gdańska 2014 wersja 2.3 Uwaga: przed laboratorium należy zapoznać się z dokumentacją przemiennika częstotliwości iC5 oraz dokumentacją programu Drive View 3.3: 1. Instrukcja obsługi przemiennika częstotliwości LG serii iC5, LG Industrial Systems / LS Industrial System. 2. Instrukcja obsługi: Drive View Users Manual, LS Industrial System. Dokumentacje dostępne sa w postaci plików PDF na stronie WWW laboratorium 1. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest zapoznanie z obsługą programowaniem i działaniem przemysłowych przemienników częstotliwości w zastosowaniu do napędu samobieżnego małego pojazdu elektrycznego. 2. Opis ruchu pojazdu dwusilnikowego Napędy pojazd można podzielić na pojazdy z kierownicą oraz pojazdy sterowane różnicą kół. W pojazdach z kierownica stosuje się najczęściej jeden silnik napędzający koła pojazdu przez mechanizm różnicowy. Pojazdy, w których kierunek jazdy sterowany jest różnicą prędkości kół, są pozbawione kierownicy. Sterowanie różnica prędkości kół wykorzystuje się w napędach jezdnych suwnic, napędach robotów oraz małych pojazdów elektrycznych np. wózków inwalidzkich. W pojeździe, którego kierunek jazdy realizowany jest przez zmianę prędkości kół napędowych prędkość liniowa jest średnią prędkości obu kół: v vP vśr L (1) 2 Różna prędkość silników napędzających koła powoduje jazdę pojazdu po łuku o promieniu R. Pokazano to na rys. 1. Zmiana kata skrętu zależy od różnicy prędkości kół; v vL vP (2) Średnią prędkość pojazdu można opisać również zależnością: r vśr k L P (3) 2 gdzie rk jest promieniem koła, natomiast L i P sa prędkościami Katowymi odpowiednio lewego i prawego koła. Średnia prędkość Katowa pojazdu można opisana jest zależnością: r śr k L P (4) l gdzie l to rozstaw osi pojazdu. 1 Programowanie falownika SV-iC5 do pracy w układzie napędowym dwusilnikowego pojazdu elektrycznego Rys. 1. Ruch pojazdu po łuku Promień skrętu pojazdu można określić na podstawie zależności wiążącej ruch liniowy i obrotowy: v R śr (5) śr Po uwzględnieniu (3) i (4) otrzymuje się zależność na promień skrętu pojazdu: l L P R (6) 2 L P Gdy prędkości obu kół są równe to promień skrętu dąży do nieskończoności. Oznacza to, że pojazd porusza się prostoliniowo. Przy założeniu, że koła napędzane są bezpośrednio, tj. bez użycia przekładni, zastępcze momenty bezwładności sprowadzone na wał każdego z silników napędowych można opisać następująco: m p rk2 J zL J zP J s Jk (6) 2 gdzie Js jest momentem bezwładności silnika, mp jest masa pojazdu oraz J k jest momentem bezwładności koła. 2 Programowanie falownika SV-iC5 do pracy w układzie napędowym dwusilnikowego pojazdu elektrycznego 3. Układ sterowania pojazdem dwusilnikowym Pojazd elektryczny może pracować w otwartym lub zamkniętym układzie regulacji z zadawaniem prędkości lub momentu napędowego. Na rys. 2 pokazano otwarty układ regulacji z zadawaniem prędkości. Rys. 2. Otwarta struktura sterowania pojazdu dwusilnikowego z zadawaniem prędkości (symbol * oznacza wielkość zadaną) W strukturze sterowania z rys. 2 każdy z silników pracuje we własnej pętli regulacji prędkości L oraz P. Dla każdej z tych niezależnych struktur zadawane są prędkości L * oraz P*. Sygnał * jest wspólnym sygnałem zadanym prędkości natomiast * jest sygnałem różnicy prędkości odpowiadającym kierunku jazdy. Struktura otwarta jest wrażliwa na zakłócenia związane z nierównomiernym obciążeniem kół pojazdu. Zakłócenia oddziaływają niekorzystnie na tor jazdy pojazdu. Korekta zakłóceń jest możliwa po zastosowaniu zewnętrznej pętli sprzężenia zwrotnego przez wprowadzenie różnicowego regulatora prędkości – regulatora skrętu. Taka strukturę sterowania pokazano na rys. 3. 3 Programowanie falownika SV-iC5 do pracy w układzie napędowym dwusilnikowego pojazdu elektrycznego Rys. 3. Struktura sterowania pojazdu dwusilnikowego z zadawaniem prędkości z zastosowaniem regulatora skrętu W układzie sterowania z rys. 3 uzyskuje się pełna kompensację zakłóceń. Zmiana obciążenia dowolnego z kół, która wywołuje chwilową zmianę obciążenia powoduje reakcję regulatora skrętu i odpowiednią zmianę sygnału wyjściowego u. W większości pojazdów naturalnym sposobem pracy jest zadawanie momentu napędowego a nie prędkości. Przy zadawaniu momentu prędkość pojazdu jest uzależniona od aktualnego obciążenia. Kierujący pojazdem decyduje jak zmienić zadany moment aby uzyskać pożądaną prędkość. Strukturę zamkniętego układu regulacji z zadawaniem momentu napędowego przedstawiono na rys. 4. 4 Programowanie falownika SV-iC5 do pracy w układzie napędowym dwusilnikowego pojazdu elektrycznego Rys. 4. Struktura sterowania pojazdu dwusilnikowego z zadawaniem prędkości z zastosowaniem regulatora skrętu W strukturze z zadawaniem momentu oba silniki pracują w wewnętrznej pętli regulacji momentu. Nadrzędny regulator koryguje zadane wartości momentu poszczególnych silników ML* oraz MP* wprowadzając sygnał sterujący u. Działanie układu regulacji z rys. 4 najwygodniej jest przeanalizować dla przypadku zadanej jazdy na wprost. Wtedy zadany sygnał skrętu * =0 i jeśli aktualne prędkości kół są identyczne to u=0 a zadane momenty są sobie równe ML*=MP*=M*. Chwilowa zmiana prędkości jednego z kół, w wyniku nierównomiernego obciążenia, spowoduje wykrycie różnicy prędkości przez regulator skrętu, co spowoduje wystąpienie niezerowego sygnału u0 i nierówność zadawanych momentów ML*MP*M*. Zostanie zwiększony moment silnika, którego prędkość spadła a zmniejszony moment silnika, którego prędkość jest większa. Układ będzie dążył do wyrównania prędkości. 4. Dobór hamulca mechanicznego W wielu napędach elektrycznych stosowane są hamulce mechaniczne, w których moment hamujący powstaje pod wpływem sił tarcia. Hamulce mechaniczne stosowane są w elektrycznych napędach dźwignicowych oraz trakcyjnych. Ze względu na pełniona funkcję stosowane są: hamulce awaryjne (bezpieczeństwa) – działające w przypadku awarii służące do szybkiego zatrzymania mechanizmów, np. po przekroczeniu bezpiecznej prędkości, przejechania poza ogranicznik końca jazdy, czy też świadomych manipulacji maszynisty. 5 Programowanie falownika SV-iC5 do pracy w układzie napędowym dwusilnikowego pojazdu elektrycznego hamulce manewrowe (operacyjne) – do zatrzymania mechanizmów i utrzymania ich w stanie zahamowanym. Ze względu na sposób budowy można wyróżnić hamulce mechaniczne: klockowe (szczękowe), taśmowe i tarczowe. W większości przypadków hamulce mechaniczne w układach napędowych pozostają normalnie zamknięte tj. zaciśnięte. Zapewnia to na trwałe zatrzymanie układu napędowego przy braku zasilania elektrycznego. Hamulce sterowane są elektrycznie za pomocą zwalniaków elektromagnetycznych lub elektrohydraulicznych. Na rys. 5 pokazano układ hamulca szczękowego ze zwalniakiem elektromagnetycznym. Rys. 5. Hamulec szczękowy ze zwalniakiem elektromagnetycznym Spotykane są zwalniaki na prąd stały i na prąd zmienny jedno- i trójfazowy. Zwalniak elektromagnetyczny na prąd stały jest to cylindryczny elektromagnes przyciągający metalowy rdzeń, który łączony jest z odpowiednią dźwignią hamulca mechanicznego. Widok zwalniaka na prąd stały pokazano na rys. 6. Jarzmo Cewka Ruchomy rdzeń Rys. 6. Zwalniak na prąd stały 6 Programowanie falownika SV-iC5 do pracy w układzie napędowym dwusilnikowego pojazdu elektrycznego Przy prądzie przemiennym zwalniak ma budowę transformatora z rdzeniem podzielonym na część nieruchomą, z osadzonymi na niej cewką lub cewkami, i częśc ruchomą, połączoną przegubowo z dźwignią hamulca. Dobór hamulca mechanicznego polega na wyznaczeniu momentu hamującego potrzebnego do zatrzymania mechanizmu roboczego w założonym czasie. W przypadku pojazdu elektrycznego o masie mp w celu wyznaczenia momentu hamującego należy obliczyć energię kinetyczną Ek pojazdu podczas ruchu z prędkością maksymalną Vk: 2 m p * Vk Ek (1) 2 następnie należy założyć długość drogi hamowania s h i wyznaczyć czas hamowania: 2 * sh th (2) Vk oraz średnie opóźnienie: V ah k (3) th Następnie należy określić moc traconą na kołach: E Ptr k (4) th W przypadku pojazdu z dwoma hamulcami moc tracona w hamulcu jednego z kół wynosi: P Ptr 1 tr (5) 2 Moment hamujący dla jednego koła wynosi: P M h1 tr1 (6) k gdzie k jest prędkością obrotową koła o średnicy D: V k tk (7) D 2 Ze względów bezpieczeństwa należy wybrać hamulec o przynajmniej o 50% większym momencie hamującym: M hk k M h1 (8) gdzie k jest współczynnikiem przeciążalności k=1,5. W karcie katalogowej hamulców należy poszukiwać hamulca o momencie hamującym spełniającym warunek (8). Prędkość obrotowa hamulca musi mieścić się w zakresie prędkości podanych w karcie katalogowej. 5. Stanowisko laboratoryjne Widok stanowiska laboratoryjnego pokazano na rys. 7. 7 Programowanie falownika SV-iC5 do pracy w układzie napędowym dwusilnikowego pojazdu elektrycznego Rys. 7. Pojazd elektryczny z dwusilnikowym napędem z maszynami indukcyjnymi Strukturę pojazdu przedstawiono na rys. 8. DC M 3 AC Jazda do przodu US DC M 3 AC Rys. 8. Struktura układu napędowego pojazdu Podstawowe dane pojazdu przedstawiono w tab. 1. Tabela 1. Dane trójkołowego pojazdu elektrycznego Masa Prędkość maksymalna Średnica koła Rozstaw osi przy jeździe do przodu Rozstaw osi przy jeździe do tyłu Napięcie baterii akumulatorów Pojemność baterii akumulatorów Czas jazdy z maksymalną prędkością m Vk Dk lprzód ltył Uak Qak t 160 kg 60 km/godz. 0,44 m 0.8 m 1.2 m 300 V 5 Ah 15 min 8 Programowanie falownika SV-iC5 do pracy w układzie napędowym dwusilnikowego pojazdu elektrycznego Wykorzystywany w ćwiczeniu pojazd jest trójkołowcem z dwoma przednimi kołami napędowymi. Trzecie, tylne kołem może się swobodnie skręcać. Takie rozwiązanie pozwala na eliminacje skomplikowanego układu kierowniczego. Rozwiązanie konstrukcyjne umocowania koła biernego jest takie, że w zależności od kierunku jazdy zmienia się rozstaw osi, co zaznaczono w tab. 1. Dwa elektryczne silniki indukcyjne napędzają bezpośrednio koła przednie bez użycia przekładni mechanicznych. Główny układ sterowania zadaje prędkości obrotowe poszczególnych silników. Różnica prędkości decyduje o kierunku jazdy. W pojeździe zastosowano trójfazowe silniki indukcyjne produkcji firmy TAMEL typu Sg 100L-6, dane silników przedstawiono w tab. 2. Tabela 2. Dane silnika indukcyjnego Sg 100L-6 Moc znamionowa Napięcie znamionowe międzyfazowe Połączenie uzwojeń stojana Prąd znamionowy Częstotliwość znamionowa Liczba par biegunów Prędkość znamionowa Współczynnik mocy znamionowy Pn 2,2 kW Un 300 V Y – połączenie w gwiazdę In 7,6 A fn 50 Hz p 3 nn 940 obr/min 0,73 cos n Widok jednego z silników przedstawiono na rys. 9. Rys. 9. Widok silnika indukcyjnego Sg 100L-6 Do zasilania silników zastosowano przemienniki częstotliwości LS Industrial Systems typu Starvert SV-iC5 015-1F. Podstawowe dane techniczne przedstawia tab. 3. Tabela 3. Podstawowe dane techniczne przemiennika częstotliwości LS typ SV-iC5 015-1F Typ Moc silnika Dane znamionowe SV-iC5 015-1F kW (KM) Moc [kVA] Prąd [A] 1,5 (2) 3,0 8 9 Programowanie falownika SV-iC5 do pracy w układzie napędowym dwusilnikowego pojazdu elektrycznego wyjściowe Częstotliwość [Hz] Napięcie [V] Napięcie [V] Dane znamionowe Częstotliwość [Hz] wejściowe Prąd wejściowy [A] Waga [kg] 0.1~400 3-fazowe 3x230 1-fazowe 200~230 50 ~ 60 16 1,9 Widok zewnętrzny przedstawia rys. 10. Rys. 10. Widok przemiennika częstotliwości LS Każdy z silników połączony jest z silnikiem tarczowym, którego zadaniem jest awaryjne zatrzymanie pojazdu. Zastosowane hamulce sterowane są elektrycznie firmy FUMOOstrzeszów typ VET-32.25HLT-28-24. Z uwagi na sposób pracy są to luzowniki. W luzownikach przy braku zasilania elektrycznego hamulec jest zaciśnięty, w celu zwolnienia hamulca konieczne jest załączenie napięcia. Dane hamulców przedstawiono w tab. 4. Tabela 4. Dane hamulca/luzownika VET-32.25HLT-28-24 Wielkość mechaniczna Moment hamujący Napięcie zasilania Moc cewki Średnica otworu na wałek Nm V W mm 32 25 24 (napięcie stałe) 37 28 Widok ogólny hamulca/luzownika przedstawia rys. 11. 10 Programowanie falownika SV-iC5 do pracy w układzie napędowym dwusilnikowego pojazdu elektrycznego Rys. 11. Widok hamulca/luzownika 6. Przemiennik częstotliwości iC5 Przemiennik częstotliwości serii iC5 jest układem energoelektronicznym składającym się z niesterowanego, jednofazowego prostownika diodowego, oraz trójfazowego falownika napięcia. Przekształtnik zasilany może być jednofazowo napięciem 230 V, 50Hz. Napięcie wyjściowe trójfazowe miedzy przewodowe może zmieniać się w zakresie od 0 V do 230 V. Częstotliwość napięcia wyjściowego może zmieniać się w zakresie od 0,1 Hz do 400 Hz. Budowa przekształtnika została pokazana na rys. 12. Rys. 12. Budowa przekształtnika iC5 Wyprowadzenia zacisków przekształtnika pozwalają na zasilanie napięciem stały bezpośredni obwodu zasilania falownika napięcia. Możliwość taką wykorzystano w pojeździe elektrycznym z baterią akumulatorów. Na rys. 13. pokazano wyprowadzenia wszystkich zacisków falownika i zaznaczono ich funkcje. 11 Programowanie falownika SV-iC5 do pracy w układzie napędowym dwusilnikowego pojazdu elektrycznego Rys. 13. Zaciski i funkcje przekształtnika iC5 Podczas zajęć laboratoryjnych przekształtniki są zasilane napięciem sieciowym 230V, 50Hz, tj, bateria akumulatorów pojazdu nie jest wykorzystywana. Ponieważ przekształtniki iC5 nie są wyposażone w moduł hamowania z rezystorem hamującym to nie ma możliwości pracy generatorowej maszyn. Dlatego konieczne jest ustawianie długich czasów zmniejszania zadanej częstotliwości i prędkości silnika. Zbyt krótkie czasy mogą powodować wyłączenie przekształtnika w wyniku zadziałania awarii ponadnapięciowej obwodu pośredniczącego DC. 6. Obsługa przekształtnika Obsługa przekształtnika jest możliwa lokalnie lub zdalnie odpowiednio przez przyciski i potencjometr umieszczone bezpośrednio na obudowie układy lub przez program DriveView uruchomiony na komputerze PC. 12 Programowanie falownika SV-iC5 do pracy w układzie napędowym dwusilnikowego pojazdu elektrycznego Obsługa lokalna Przy obsłudze lokalnej wykorzystuje się przyciski RUN, STOP, pokrętło potencjometru oraz wielofunkcyjny joystick. Dostęp do joysticka jest możliwy po przesunieciu plastikowej pokrywy przekształtnika. Potencjometrem nastawia się, np. zadaną prędkość, przycisk RUN mogą realizować komendy startu i zatrzymania silnika. Dodatkowo na falowniku umieszczono wyświetlaczu i dwie diody LED do sygnalizacji pracy układu. Podstawowe funkcje diod LED, ekranu i przycisków zamieszczono w tab. 5. Tabela 5. Funkcje diod LED, ekranu i przycisków EKRAN FWD Świeci się podczas ruchu do przodu REV Świeci się podczas ruchu do tyłu Wyświetlacz 7-Segmentowy Miga podczas błędu lub awarii Wyświetla status pracy, wartość parametru, wybraną mierzoną wielkość Przyciski RUN Polecenie uruchom STOP/RST STOP : stop operacji / RST : kasowanie błędu JOYSTICK Góra / Dół / Lewo / Prawo / Naciśnięcie Góra Dół Lewo Prawo Prog/Ent Potencjometr Przechodzenie po parametrach do góry lub zwiększanie wartości parametrów Przechodzenie po parametrach w dół lub zmniejszanie wartości parametrów Przechodzenie po parametrach w lewo lub po cyfrach parametru w lewo Przechodzenie po parametrach w prawo lub po cyfrach parametru w prawo Ustawianie wartości parametru lub otwieranie kolejnego menu Zmiana wartości częstotliwości Menu przekształtnika składa się z czterech grup parametrów pokazanych na rys. 14. Rys. 14. Grupy parametrów przekształtnika 13 Programowanie falownika SV-iC5 do pracy w układzie napędowym dwusilnikowego pojazdu elektrycznego Skrócony opis grup parametrów zawiera tab. 6. Grupa napędu (Drive group) Grupa funkcyjna FU1 Grupa funkcyjna FU2 Grupa wejść/wyjść I/O Tabela 6 .Grupy parametrów przekształtnika Parametry podstawowe jak zadawanie częstotliwości, czas przyspieszania / zwalniania Podstawowe parametry funkcyjne jak ustawienie częstotliwości wyjściowej, napięcia, zabezpieczeń silnika i falownika Parametry aplikacyjne jak tryb sterowania, operacja PID, ustawienie parametrów dla drugiego silnika przy pracy grupowej itp. Parametry do konstrukcji sekwencji takich jak ustawienie wielofunkcyjnego terminala wejściowego, wyjściowego, wejść i wyjść analogowych Zmiana parametrów Procedura zmiany parametrów przekształtnika jest następująca: 1. Po uruchomieniu falownika poruszanie się po grupach elementów realizuje Joystik [◄] [ ►] . 2. Po przycisnieciu Joystika [●] następuje wejście do danej grupy parametrów. 3. Przesuwając [▲] lub [▼] przechodzi się po parametrach w danej grupie. 4. Przyciskając [●] wchodzi się do edycji parametru. 5. Naciśnięcie [◄] [ ►] powoduje podświetlenie zmienianej cyfry. 6. Naciśnięcie [▲] lub [▼] następuje zmiana wartość parametru. 7. Zatwierdzenie zmiany parametru wymaga dwukrotnego przyciśnięciu [●]. 8. Wyjście z aktualnej grupy parametrów następuje po wybraniu [◄] lub [ ►]. Poruszanie się po funkcjach prezentuje rys. 15. Poruszanie sie po grupach parametrów wybierając [◄] Poruszanie sie po grupach parametrów wybierając [►] Rys. 15. Poruszanie się po grupach parametrów Podstawowymi parametrami potrzebnymi do uruchomienia falownika to drv i Frq. Drv służy do ustalenia, w jaki sposób realizowany jest START/STOP falownika. Można wybrać opcję startu z klawiatury (Keypad) lub poprzez układ zewnętrzny . Parametr Frq służy do wyboru, w jaki sposób zadawana jest prędkość obrotowa silnika. Można wybrać regulację za pomocą 14 Programowanie falownika SV-iC5 do pracy w układzie napędowym dwusilnikowego pojazdu elektrycznego klawiatury (Keypad), potencjometru wbudowanego na falowniku (V0) lub sygnałami analogowymi: napięciowym 0..10V (V1), prądowym 0…20mA (I) lub sumą tych sygnałów. Możliwe jest też zadawanie sygnałów start/stop i prędkości przez łącze komunikacyjne RS485. Ważniejsze warianty opisane są w tab. 7. Tabela 7. Opcje sterowania falownikiem Widok na ekranie drv Parametr Tryb sterowania napędem START / STOP Zakres min/max 0÷3 Opis 0 Keypad - Start/Stop realizowany poprzez przyciski na klawiaturze falownika. 1 Sterowanie poprzez zaciski 2 3 Frq Metoda zadawania częstotliwości 0÷7 Cyfrowa 2 3 4 5 Analogowa 8 Fx/Rx-1 FX - załączenie pracy do przodu RX - załączenie pracy do tyłu komunikacja poprzez RS 485 1 7 1 Fx/Rx-2 FX - praca falownika RX - wybór pracy przód/tył 0 6 Nastawa fabryczna Klawiatura 1 Po przyciśnięciu przycisku ENTER należy nastawić żądaną częstotliwość i po przyciśnięciu jeszcze raz ENTER falownik uzyska nową ustawioną częstotliwość Klawiatura 2 Po przyciśnięciu przycisku ENTER można płynnie regulować częstotliwość falownika przyciskami góra/dół V0 Sterowanie potencjometrem znajdującym się na falowniku V1 Sterowanie napięciowe zaciskiem V1 w zakresie 0[V] ÷ 10[V] I Sterowanie prądowe zaciskiem I w zakresie 0 ÷ 20[mA] V0 + I Równoczesne sterowanie potencjometrem na falowniku V0 i sygnałem prądowym I V1 + I Równoczesne sterowanie sygnałem napięciowym V1 i sygnałem prądowym I V0 + V1 Równoczesne sterowanie potencjometrem na falowniku V0 i sygnałem napięciowym V1 0 Komunikacja ModBus-RTU Parametr drC decyduje o kierunku obrotów silnika. W falowniku lewym R (ang. reverse) natomiast w prawym F (ang. forvard). 15 Programowanie falownika SV-iC5 do pracy w układzie napędowym dwusilnikowego pojazdu elektrycznego 9. Program ćwiczenia Do każdego z falowników podłączony jest zewnętrzny potencjometr zadajnika oraz przekaźnik sterujący praca hamulców awaryjnych. Część 1 – programowanie z lokalnych paneli sterujących 1. Zapoznać się z budową stanowiska. Sporządzić szkic schematu elektrycznego silnoprądowego i sterowniczego. Określić w jaki sposób sterowany jest przekaźnik. 2. Załączyć zasilanie i zapoznać się z obsługą i działaniem przy aktualnej konfiguracji. 3. Przeprowadzić inicjalizacje pracy falownika przez ustawienie fabrycznych wartości parametrów. 4. Wprowadzić dane silnika Parametr H30 H31 H32 H33 H34 H36 H37 Tabela 8. Parametry silnika. Opis Moc silnika Liczba biegunów silnika Znamionowy poślizg silnika Znamionowy prąd silnika Prąd silnika bez obciążenia Sprawność silnika Bezwładność obciążenia Wartość 1,5 kw 6 3 7,6 2 80 0 5. Skonfigurować układ do sterowania U/f przy zadawaniu start/stop z panelu czołowego oraz zadawaniu częstotliwości: a. przez wpisywanie wartości z panelu sterującego, b. za pomocą potencjometru panelu sterującego, c. za pomocą zewnętrznego potencjometru. 6. Skonfigurować układ tak aby uzyskać automatyczne załączenie i wyłączenie przekaźnika przy starcie i zatrzymaniu silnika. 7. Przy zadanych częstotliwościach 5Hz, 10Hz, 25Hz i 50Hz odczytać, za pomocą funkcji pomiarowych falownika, wielkości: prędkość obrotową silnika, prąd silnika, napięcie silnika, napięcie na szynie DC, moc na wyjściu falownika. 8. Załączyć funkcję oszczędzania energii ustawiając niezerową wartość parametru F40. Określić związek między prądem silnika a napięciem wyjściowym falownika po zastosowaniu tej funkcji dla różnych wartości parametru F40. W sprawozdaniu wyjaśnić w jakich rodzajach układów napędowych oraz jakich stanach pracy układu napędowego jest celowe ustawienie funkcji oszczędzania energii? Wyjaśnić jak funkcja oszczędzania energii wpływa na strumień magnetyczny silnika oraz na dynamikę regulacji momentu. Część 2 – wykorzystanie komputera z programem DriveView Falowniki połączone są z komputerem przez interfejs komunikacyjny szeregowy RS485. Programowanie i sterowanie falownika przeprowadzić za pomocą programu komputerowego DriveView. 1. Zapoznać się z budową stanowiska. Sporządzić szkic schematu elektrycznego. 2. Załączyć zasilanie układu i zapoznać się z obsługą i działaniem przy aktualnej konfiguracji. 16 Programowanie falownika SV-iC5 do pracy w układzie napędowym dwusilnikowego pojazdu elektrycznego 3. Przeprowadzić inicjalizację pracy falownika przez ustawienie fabrycznych wartości parametrów. 4. Wprowadzić dane silnika i skonfigurować układ do sterowania U/f przy zadawaniu start/stop oraz zadawania częstotliwości z panelu programu komputerowego PC. 5. Ustawić pracę przekaźników tak aby przy pracy silnika hamulce były zwolnione. 6. Sprawdzić za pomocą funkcji pomiarowych falownika jakie jest maksymalne napięcie, które może pojawić się na wyjściu falownika. 7. Ustawić ograniczenie częstotliwości maksymalnej tak aby został zachowany stały stosunek U/f przy dostępnym napięciu zasilania silnika. Stosunek U/f ma być zgodny ze stosunkiem Un/fn napięcia i częstotliwości znamionowej silnika. Naszkicować kształt charakterystyki U/f, która ma być realizowana w układzie falownika. 8. Przy zadanych częstotliwościach 5Hz, 10Hz, 25Hz i maksymalnej ustawionej częstotliwości odczytać, za pomocą funkcji pomiarowych falownika, wielkości: prędkość obrotową silnika, prąd silnika, napięcie silnika, napięcie na szynie DC, moc na wyjściu falownika, moment silnika. 9. Ustawić najkrótsze czasy przyspieszania i hamowania. 10. Za pomocą programu komputerowego DriveView przeprowadzić rejestracje, przy zmianie kierunku obrotów silnika i maksymalnej częstotliwości zadanej, następujących wielkości: częstotliwość zadana, aktualna częstotliwość, prędkość obrotowa silnika, prąd silnika, napięcie silnika, napięcie na szynie DC, moc na wyjściu falownika, moment silnika. Część 3 – konfiguracja do pracy ze sterowaniem wektorowym 1. 2. 3. 4. 5. Przeprowadzić inicjalizacje pracy falownika przez ustawienie fabrycznych wartości parametrów. Wprowadzić parametry silnika z tab. 8. Ustawić pracę przekaźników tak aby przy pracy silnika hamulce były zwolnione. Przeprowadzić procedurę samodostrojenia parametrów silnika - Autotuning. Należy przejść do H41 i zatwierdzić wartość 1 co umożliwi start procedury. Po automatycznym zakończeniu procedury odczytać wyznaczone wartości Rs i Lσ, które należy zanotować w sprawozdaniu. W sprawozdaniu wyjaśnić jak w sposób pomiarowy i obliczeniowy można wyznaczyć te parametry. Skonfigurować funkcję hamowania prądem stałym – tab. 9. W sprawozdaniu wyjaśnić zasadę działania hamowania prądem stałym silników indukcyjnych oraz pokazać możliwe schematy połączeń silnika indukcyjnego do tego typu hamowania. Wyjaśnić jak ten rodzaj hamowania może być przeprowadzony przy użyciu falownika. 17 Programowanie falownika SV-iC5 do pracy w układzie napędowym dwusilnikowego pojazdu elektrycznego Tabela 9. Ustawienie parametrów dla funkcji hamowania prądem stałym Parametr F4 F8 F9 F10 F11 F12 F13 Opis Tryb stopu Częstotliwość od której aktywne jest hamowanie Czas opóźnienia hamowania Napięcie hamowania Czas hamowania Napięcie początkowe hamowania Czas początkowy hamowania Wartość 1 5,9 0,1 40 1 50 0 6. Wybrać tryb sterowania wektorowego ustawiając parametr H40 na wartość 3. 7. Ustawić czas wzbudzania silnika w parametrze F14. W obu falownikach nastawiony czas musi być taki sam i możliwie jak najkrótszy, np. 0,5 s. 8. Ustawić funkcję forsowania momentu wpisując parametry F27=0, F28=15 i F29=15. W sprawozdaniu wyjaśnić znaczenie parametrów F28 i F29. 9. Załączyć układ i sprawdzić działanie. 11. Za pomocą programu komputerowego DriveView przeprowadzić rejestracje,w różnych stanach pracy takich wielkości jak: częstotliwość zadana, aktualna częstotliwość, prędkość obrotowa silnika, prąd silnika, napięcie silnika, napięcie na szynie DC, moc na wyjściu falownika, moment silnika. W sprawozdaniu porównać zarejestrowane przebiegi uzyskane przy pracy ze sterowaniem skalarnym (część 2 ćwiczenia) i sterowaniem wektorowym (część 3 ćwiczenia). 10. Zagadnienia 1. Opis ruchu pojazdu dwusilnikowego. 2. Wyjaśnić jak sterować kierunkiem jazdy pojazdu dwusilnikowego bez układu kierowniczego. 3. Narysować i omówić działanie układu regulacji pojazdu dwusilnikowego z zadawaniem prędkości w otwartej strukturze regulacji. 4. Narysować i omówić działanie układu regulacji pojazdu dwusilnikowego z zadawaniem prędkości i zamkniętą strukturą regulacji. 5. Narysować i omówić działanie układu regulacji pojazdu dwusilnikowego z zadawaniem momentu i zamkniętą strukturą regulacji. 6. Porównać właściwości otwartej i zamkniętej struktury regulacji prędkości i kierunku jazdy pojazdu dwusilnikowego. 7. Omówić budowę, działanie i cel stosowania luzowników. 8. Omówić dobór hamulca do pojazdu elektrycznego. 9. Jaką rolę spełnia luzownik w badanym pojeździe i w jaki sposób jest sterowany przy wykorzystaniu przekaźników? 10. Omówić możliwość konfigurację połączeń i możliwość sterowania przekaźnikiem hamulca awaryjnego. 18 Programowanie falownika SV-iC5 do pracy w układzie napędowym dwusilnikowego pojazdu elektrycznego 11. Narysować i omówić budowę przekształtnika iC5. W jakim celu wyprowadzone są zaciski P oraz P1? 11. Literatura 3. Koczara W.: Wprowadzenie do napędu elektrycznego, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2012. 4. Zawirski K., Deskur J., Kaczmarek T.: Automatyka napędu elektrycznego, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań 2012. 5. Grunwald Z. (red): Napęd Elektryczny. WNT, Warszawa 1987. 6. Szklarski L., Dziadecki A., Strycharz J., Jaracz K.: Automatyka napędu elektrycznego. Wyd. AGH, Kraków 1987. 7. Bisztyga K.: Sterowanie i regulacja silników elektrycznych. WNT, Warszawa 1989. 8. Tunia H., Kaźmierkowski M. Automatyka napędu przekształtnikowego. PWN, Warszawa 1987. 9. Orłowska-Kowalska T: Bezczujnikowe układy napędowe z silnikami indukcyjnymi. Wrocław, Oficyna Wydawnicza PW 2003. 10. Jakub Górski. Sterowanie napędem dwusilnikowym, praca dyplomowa magisterska, Politechnika Gdańska, Wydział Elektrotechniki i Automatyki, Gdańsk 2006. 11. Hetmańczyk J.: Analiza wybranych struktur sterowania dwusilnikowego napędu z bezszczotkowym silnikami prądu stałego. Autoreferat rozprawy doktorskiej, Wydział Elektryczny Politechniki Śląskiej, Gliwice 2006. 12. Instrukcja obsługi przemiennika częstotliwości LG serii iC5, LG Industrial Systems / LS Industrial System. 13. Instrukcja obsługi: SV-iC5 Users Manual, LS Industrial System. 14. Instrukcja obsługi: Drive View Users Manual, LS Industrial System. 19
