电压提升设置不合理带来的问题

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菜鸟同学提问:

一台双钩天车,两台吊钩共同吊挂一台夹钳,两台变频器分别驱动各自的电机来控制两台吊钩的升降,两台变频器之间无信号传递。

这台天车由公司另一单位移交过来,图纸上,吊钩采用带编码器的矢量控制,移交后操作工反映这台天车经常出现两个吊钩中的一台在启动(均出现在下降阶段)时下坠(操作工描述),操作工发现问题后马上停止。

跟踪过几次都未遇到这个问题,怀疑是电机力矩不够,检查参数发现控制方式为V/f控制,电压提升设为8%(上限为10%)。在将8%改为10%后出现了操作工在驾驶室内感觉上面有响声但吊钩不动的现象,上到电机旁发现两台电机速度极慢的情况。恢复到原值后分析:提高电压提升值后电机的转速很慢,那之前的一台吊钩出现下坠会否是由于电压提升值设置不合理而导致的一台电机速度慢,一台电机速度正常,给操作工一个错觉是下坠呢?改到7%,“下坠”的情况依旧,再改到6%后,从年前到现在已经两个月了,“下坠”的现象再未出现。

电压提升不合适,出现过流跳闸的情况倒是遇过,这种情况还是**次遇到,难道是电压提升导致磁路趋向饱和,对电机转子的径向力增大了造成的?写的比较啰嗦,还是烦请各位大侠帮助分析分析,谢了!

奇侠:

为什么不改为有速度传感的矢量控制呢?是驱动没有这个功能?不过亚洲的有没有都一样啦。

回到提升电压的作用上吧:

1.提升电压导致电流上升,磁场分量增大,同时,转矩分量增大(这可是自然形成的),其结果是:转矩的输出与电机电压的平法呈正比相关。

2.由于电机绕组感抗限制,过大的提升电压又会导致电流过大(无功电流),所以电压提升也不是无限制的。

3.采用有速度传感的矢量控制可实时对磁链解耦、运算、输出调节,使交流机等同于直流机,低速特性脉动小,转矩大。按说应该用VC的呀。(DTC转矩脉动大,我是VC的拥趸)。

V/f应用真的比较麻烦,楼主可以试试抛物线,启动转矩好一些。比提升后的电压等斜率下降更符合电机特性。

游侠:

V/F控制?有转速传感器反馈的?还是无转速传感器反馈的?前者无所谓了,后者在低速区你能停留,没劲,要快速通过低速区,进入到中速区(30Hz以上),电机的转矩才有能力发挥*大。

菜鸟:

想恢复编码器,但各部门成本控制得厉害,从报计划到到货*少得半年。禾好说的抛物线是平方转矩负载?这台吊钩*低速是10Hz,吊的物体在60%的满载以下,已经用了大半年了,这也是领导不让报计划的原因。

游侠:

不是那个意思,楼主,我说的是提升电压到恢复到线性V/f的曲线是个抛物线。然后跟直线恢复做的对比。

菜鸟:

一时没有没有理解过来,不好意思。从**的角度讲,起升负载用编码器的矢量控制在整个调速范围内有可靠的力矩保证,我想了解在不考虑在此类环境使用是否合理性的情况下,V/f模式时,提高转矩补偿到一定程度后导致电机转速极慢现象的原因。

游侠:

按说不应该电压提升得高转矩输出反而小。*多也就是电流饱和了。

这里面可能有楼主系统的影响:两台电机。如果是机械耦合,两台电机虽然旋转磁场方向一致,提升电压相等,但两台的V/f曲线不可能同步(楼主的设备不是两台共用一台变频)。两台电机出现出力方向不一致。升速力矩越大,反应越明显。下面我做了个分析,自己也觉得乱。

同步速度的微小差异必然造成两电机在零速启动下象限不同,当**台到达电流限幅的变频开始降频控制电流时,另外一台继续升频的也会进入电流限幅,然后**台降频,**台电流退饱和后升频,由于**台的降频问题周而复始。这个分析需要有个确认:实际变频器输出是否未达到设定值,是的话就对了。

不过楼主调吊车较多,有一种叫行星齿轮的,两台电机可以转速不同步也能正常工作,靠卷筒保证速度一致。所以还要多确认些条件。

不知道楼主是否有那本西门子的传动工程手册(英版的),里面讲了交流异步电机的调速要点(有图表),不论是V/F还是矢量,交流电机有滑差的概念,在滑差以内,电机能够做到满转矩运行。这个大家都能理解,不能理解(或忽略了问题)的是交流异步电机有一个临界转矩,一旦电流超过了临界转矩,就要进入到颠覆电流曲线了。而在低速时,如果电压提升过大,就是你所遇到的问题了。供电电压高,而电机交流阻抗低(此时的交流电势因转速低而低)。所以电机转不起来呀,西门子的手册里叫电机“失步”(或叫堵转)。这是我的看法啦。

关于堵转转矩,楼主也可参看《电机学》李发海 361页,第五篇 异步电机,第24章 异步电机的功率、转矩与运动性能,第3节 三相异步电机的机械特性,第3部分 堵转转矩。


我的书是扫描版的,把描述给楼主抄录一段吧:

“电机堵转时(n=0,s=1)的电磁转矩称为堵转转矩,将s=1代入式(24-3)中,得到堵转转矩T2,为

从式中可以看出,T2与电压U1平方成正比,漏电抗越大,堵转转矩越小。”


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