總143期電氣與自動化儀表安裝技術(shù)大功率變頻器ACS1000的安裝與調(diào)試陳初乾（福建省工業(yè)設(shè)備安裝有限公司三明分公司，福建三明365001）1概述ACS1000是用于鼠籠式感應(yīng)電機(jī)的三相供電變頻器。

　　采用微處理器控制技術(shù)來監(jiān)測電機(jī)的電磁狀態(tài)。配合直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)（DTC）可以達(dá)到近乎完美的無傳感器電機(jī)控制。附加脈沖編碼器反饋后，可以應(yīng)用于精確的速度控制，或長期運(yùn)行于接近于零速區(qū)域的應(yīng)用場合。

　　ACS1000變頻器的輸出電壓接近正弦，它可以方便地用于現(xiàn)在所使用的標(biāo)準(zhǔn)感應(yīng)電機(jī)而不需要降容，因此是改造項(xiàng)目的理想選擇。某水泥廠3.3KV1400KW高溫風(fēng)機(jī)電機(jī)即采用ACS1000變頻器控制調(diào)速。

　　2工作原理及控制特性三相交流電源通過三繞組變壓器對整流橋供電（如下圖）為了獲得12脈波整流，變壓器兩個副邊繞組之間要有30C的相位差。副邊一個繞組為星形接法，另一個繞組為三角形接法。兩個無熔斷器的整流橋串聯(lián)在一起，因此直流電壓為兩橋的疊加。整個直流電源流過所有兩個橋。

　　ACS1000是一種無熔斷器保護(hù)的中壓變頻器。采用新型的功率半導(dǎo)體元件，例如IGCT，用于相關(guān)回路的保護(hù)。放置在直流回路和整流橋之間的IGCT起到保護(hù)作用。它與普通的熔斷器不同，IGCT可以在25微秒內(nèi)直接將逆變部分和整流部分快速分隔開，其操作的快速性是熔斷器的1000倍。

　　ACS1000變頻器的硬件和軟件所具備的保護(hù)特性可以有效地保護(hù)變頻器不受非正常的運(yùn)行狀態(tài)和設(shè)備故障的損害。

　　三相逆變器的每個橋臂由2個IGCT組成，進(jìn)行三級切換運(yùn)行：IGCT的輸出電壓在正直流電壓、中性點(diǎn)（NP）和負(fù)直流電壓之間切換。因此，采用DTC技術(shù)，就可以對輸出的電壓和頻率在零到比較大之間進(jìn)行連續(xù)的控制。

　　直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）是交流傳動的一種先進(jìn)的電機(jī)控制方式。逆變器的通斷由電機(jī)的核心變量如磁通和轉(zhuǎn)矩等進(jìn)行直接控制（如下圖）。

　　測量的電機(jī)電流和直流電壓作為自適應(yīng)電機(jī)模型的輸入，該模型每25微秒產(chǎn)生一組精確的轉(zhuǎn)矩和磁通的實(shí)際值。電機(jī)轉(zhuǎn)矩比較器將轉(zhuǎn)矩實(shí)際值與轉(zhuǎn)矩給定調(diào)節(jié)器的給定值作比較，磁通比較器將磁通實(shí)際值與磁通給定值調(diào)節(jié)器的給定值作比較。依靠來自這兩個比較器的輸出，優(yōu)化脈沖選擇器決定逆變器的比較佳開關(guān)位置。

　　電機(jī)辨識運(yùn)行：作為標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)辨識運(yùn)行（ID運(yùn)行）（必須輸入電機(jī)銘牌數(shù)據(jù)），在第一次發(fā)出起動命令時，變頻器要自動進(jìn)行一次快速的電機(jī)辨識運(yùn)行。第一次起動時電機(jī)在零速附近運(yùn)行幾秒鐘，產(chǎn)生一個基本的電機(jī)模型。這個電機(jī)模型適用于一般運(yùn)行需要。

　　直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）完美的性能是建立在精確的電機(jī)模型基礎(chǔ)之上。該電機(jī)模型的參數(shù)是在增強(qiáng)辨識運(yùn)行期間自動檢測到的。基本的電機(jī)銘牌數(shù)據(jù)（功率、轉(zhuǎn)速等）要首先手工輸入到變頻器中。然后再對傳動進(jìn)行一次電機(jī)辨識運(yùn)行。為了獲得比較優(yōu)化的參數(shù)，在電機(jī)辨識運(yùn)行期間要把負(fù)載從電機(jī)上斷開。ACS1000按預(yù)先設(shè)定好的程序運(yùn)行幾分鐘。在每個運(yùn)行狀態(tài)下都要測量電機(jī)和逆變器的反饋值。電機(jī)模型參數(shù)就根據(jù)這些測量值來計(jì)算和優(yōu)化。比較終的結(jié)果就是增強(qiáng)電機(jī)模型的精度，為DTC控制器提供精確的磁通、轉(zhuǎn)矩和電機(jī)轉(zhuǎn)速信息。

　　如果沒有選擇任何辨識運(yùn)行，變頻器將因?yàn)楸孀R運(yùn)行故障（IDrunfault）而停機(jī)。

　　零速滿轉(zhuǎn)矩：由ACS1000供電的電機(jī)在起動時可以提供短時的額定轉(zhuǎn)矩，而不需要脈沖編碼器或測速發(fā)電機(jī)的反饋。這個特性在恒轉(zhuǎn)矩應(yīng)用中非常重要。但是，如果是長期運(yùn)行在零速，則需要脈沖編碼器。

　　增強(qiáng)型跟蹤起動：ACS1000的增強(qiáng)型跟蹤起動功能是普通變頻器中跟蹤起動和積分起動功能的改良版本。

　　ACS1000能夠在極短的時間內(nèi)檢測到電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。

　　因此在任何條件下都允許起動。這種特性允許方便快速地起動類似渦輪機(jī)或風(fēng)車風(fēng)扇等負(fù)載。

　　磁通優(yōu)化：ACS1000的磁通優(yōu)化減少了總能耗，并且減小了當(dāng)傳動運(yùn)行在低于額定負(fù)載時的電機(jī)噪音。總效率（電機(jī)和傳動）能提高1%到10%，大小取決于負(fù)載轉(zhuǎn)矩和速度。

　　失電緩沖：如果進(jìn)線供電電壓被切斷，ACS1000將利用正在旋轉(zhuǎn)著的電機(jī)和負(fù)載的動能繼續(xù)運(yùn)行在無轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生模式下。只要電機(jī)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生能量供給ACS1000，ACS1000就將繼續(xù)運(yùn)行。中間直流電路電壓下降到比較小極限。控制器保持電壓穩(wěn)定，直到斷開主電。ACS1000保持電機(jī)在發(fā)電模式下運(yùn)行。電機(jī)轉(zhuǎn)速降低，但是只要電機(jī)有足夠的動能，傳動就可以保持運(yùn)行。

　　加速和減速積分：ACS1000提供了兩個用戶選擇的加速和減速積分。可以調(diào)整減速時間（0?1800秒）和選擇積分類型。能夠通過控制一個數(shù)字輸入口，在兩個設(shè)定的積分曲線之間進(jìn)行切換。

　　可選的積分類型分線性曲線和S形曲線：Linear（線性）：適合于電機(jī)需要長加減速時間而又不能采用S形曲線的情況。

　　S1：適合于短加減速時間的情況。

　　S2：適合于中等加減速時間的情況。

　　S3：適合于長加減速時間的情況。

　　S形積分適合于在速度發(fā)生變化的起始階段和結(jié)束階段要求平穩(wěn)變速的情況，如傳送易碎負(fù)載的傳送帶。

　　注意：若DCS控制系統(tǒng)的控制電源不是24V直流電源，特別為交流電源時，所有的DO、DI、PI、PO信號比較好通過隔離轉(zhuǎn)換，防止干擾信號對變頻器的工作造成影響。

　　進(jìn)行轉(zhuǎn)換可采取如下圖方式：do、di在不同控制電源的控制系統(tǒng)中信號傳遞的連接方法4變頻器參數(shù)設(shè)置ACS1000的控制形式和應(yīng)用參數(shù)都是可編程的，有一些參數(shù)是控制系統(tǒng)自動確定。典型的參數(shù)組共4個：啟動參數(shù)組，給定選擇參數(shù)組，模擬/數(shù)字輸入輸出參數(shù)組，實(shí)際信號參數(shù)組。

　　參數(shù)設(shè)置程序見下頁圖：ACS1000的操作有本地和遠(yuǎn)程兩種方式，在本地控制狀態(tài)下，可以通過變頻器前面板上的按鍵進(jìn)行本地操作。在遠(yuǎn)程控制狀態(tài)下前面板上的按鍵操作無效，所有命令如閉合/斷開主短路器或起動/停止都通過遠(yuǎn)程控制接口來接收。速度控制的給定值設(shè)為模擬輸入信號，所有的遠(yuǎn)程控制信號都可以通過現(xiàn)場總線進(jìn)行交換。ACS1000同主短路器的連接（見下圖）ACS1000同DCS控制系統(tǒng)簡單的連接（見下圖）恒定速度：ACS1000可以預(yù)先設(shè)置15個恒定速度。

　　通過數(shù)字輸入口選擇這些恒定速度。恒定速度選擇優(yōu)先級別高于外部速度給定。恒定速度值由參數(shù)組（恒定速度）設(shè)置。如果使用順序控制應(yīng)用宏，將會自動選擇一組標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)值。

　　速度調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)：在電機(jī)辨識過程中，ACS1000速度調(diào)節(jié)器會自動調(diào)整參數(shù)。當(dāng)然，在ID運(yùn)行之后，如果需要也可以手動調(diào)整調(diào)節(jié)器的增益、積分時間和微分時間。

　　在自整定運(yùn)行中，電機(jī)進(jìn)行一系列轉(zhuǎn)動，速度調(diào)節(jié)器會根據(jù)電機(jī)和機(jī)械的慣性以及負(fù)載來自動調(diào)整參數(shù)。

　　精確速度控制：靜態(tài)速度控制誤差一般是電機(jī)額定轉(zhuǎn)速的0.1%，可以滿足大多數(shù)工業(yè)應(yīng)用要求。如果需要更高的電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)精度，可以連接脈沖編碼器。有脈沖編碼器，靜態(tài)速度控制誤差通常可以達(dá)到電機(jī)額定轉(zhuǎn)速的±0.01%.在100%滿負(fù)荷轉(zhuǎn)矩下，不帶脈沖編碼器或測速電機(jī)，動態(tài)速度控制誤差一般是0.4%sec.有脈沖編碼器，動態(tài)速度控制誤差一般0.1%sec.脈沖編碼器是可選設(shè)備，如果選用了該模塊，參數(shù)組中的相應(yīng)參數(shù)被激活。

　　ACS1000在沒有來自電機(jī)軸的速度反饋的情況下也能夠?qū)崿F(xiàn)精確的轉(zhuǎn)矩控制。在100%轉(zhuǎn)矩給定階躍下，轉(zhuǎn)矩上升時間小于10ms，與一般不帶速度反饋的磁通矢量控制超過100ms相比，ACS1000是無懈可擊的。當(dāng)ACS1000的給定值不是速度給定，而是轉(zhuǎn)矩給定時，ACS1000將使電機(jī)保持給定的轉(zhuǎn)矩，而速度的調(diào)節(jié)只是為了保持所需要的轉(zhuǎn)矩。

　　3安裝與接線ACS1000變頻器長3米多，外形大，重量也較重，為便于吊裝和保護(hù)設(shè)備，運(yùn)輸?shù)骄臀稽c(diǎn)之前不宜開箱。安裝之前應(yīng)先調(diào)整好柜的基礎(chǔ)，全長不平度5mm，并做好接地，接地母線<40x4的鍍鋅扁鋼。

　　ACS1000電源分主電源和輔助電源，主電源是由高壓柜引來通過變壓器變成3.3kV再連接到柜的母排上。輔助電源是從380V的變配電系統(tǒng)引來，是供給柜內(nèi)的散熱風(fēng)機(jī)、控制器和柜內(nèi)的電瓶充電。電纜的連接，變壓器出線a1，b1，c1對應(yīng)連接接至柜上的母排1U1，1V1，1W1，變壓器的出線a2，b2，c2對應(yīng)連接至柜上的母排由tn鋅信馬頻器準(zhǔn)備好奪蓓器T作變蜥器故隍信號5控制器的調(diào)試及故障分析調(diào)試前應(yīng)對所有安裝內(nèi)容進(jìn)行復(fù)查，確保線路的連接完全正確，防止幾十萬上百萬設(shè)備毀于一瞬間。

　　檢測主電路短路器是斷開的并且絕緣接地開關(guān)是閉合的。接通輔助電源輸入啟動參數(shù)：顯示的語言；應(yīng)用宏；電機(jī)名牌的額定電壓、電流、頻率、速度、功率、功率因數(shù)、絕緣等級、電機(jī)冷卻系統(tǒng)類型；選擇電機(jī)的控制模式等。

　　斷開絕緣接地開關(guān)，拆除電機(jī)的負(fù)載，閉合主電路短路器，啟動系統(tǒng)，變頻器自動進(jìn)行一次快速的電機(jī)辯識運(yùn)行，而后按預(yù)先設(shè)定好的程序運(yùn)行幾分鐘進(jìn)行參數(shù)的優(yōu)化。

　　變頻器參數(shù)設(shè)定好后進(jìn)行本地系統(tǒng)調(diào)試和遠(yuǎn)程控制調(diào)試。

　　A、控制盤上無任何顯示，不能啟動，檢查輔助電源和柜內(nèi)電瓶，B、現(xiàn)場設(shè)備震動過大，檢查設(shè)備本身安裝無問題后，調(diào)整變頻器濾波參數(shù)的設(shè)置。

　　C、系統(tǒng)運(yùn)行中突然自動停機(jī)，觀察控制盤上顯示的故障信息代碼，根據(jù)故障信息進(jìn)行處理，在處理之前，應(yīng)關(guān)掉主電源5分鐘之后開始。常見的故障信息代碼及處理辦法：Pw「Fail：27V電源出錯，檢查輔助電源。

　　Down：電池低電壓，更換電池。

　　DE：軸承溫度問題，檢查測溫回路和機(jī)械潤滑油、軸承情況。

　　EmergStop：急停，檢查命令來源和外部急停回路線路的連接情況。

　　載、外部參數(shù)設(shè)置、電纜屏蔽和接地。

　　Fault：接地故障，檢查電機(jī)和電纜。

　　InpVoltUnba：變頻器的輸入電壓不穩(wěn)，檢查主電路輸入電壓和保護(hù)繼電器。

　　善環(huán)境通風(fēng)和散熱。

　　制回路和主短路器。

　　MotPhase：電機(jī)缺相，檢查電纜連接檢查電流測量回路，也可能低速運(yùn)行原因。

　　MotorStall：電機(jī)停止，檢查電機(jī)負(fù)載和電機(jī)的調(diào)速范圍。

　　SuppPhaseL：電源缺相或電壓不平衡，檢查供電電源。

　　6結(jié)束語ACS1000是針對鼠籠感應(yīng)電機(jī)設(shè)計(jì)的變頻器，具有本地和遠(yuǎn)程的先進(jìn)控制特性，變頻器的輸出電壓接近正弦，電纜不要求屏蔽，可采用普通電纜，不需要對共模電流采取措施，可以方便地用于現(xiàn)在所使用的標(biāo)準(zhǔn)感應(yīng)電機(jī)而不需要降容，對電網(wǎng)的沖擊小，在電機(jī)長時間輕栽的情況下可較好地達(dá)到節(jié)能降耗的目的，因此是改造項(xiàng)目的理想選擇。