摘 要：為了實現(xiàn)變頻器驅(qū)動的粗紗機事故掉電時不斷線，要求傳動控制系統(tǒng)具有同步制動功能。本文提出變頻器外掛電容再生同步制動原理設(shè)計和參數(shù)計算方法。
關(guān)鍵詞：臺達變頻器 多電機掉電 同步制動 外掛電容
1 引言
在棉紡工藝過程中，粗紗機的主要功能是對棉條進行一定的牽伸，以使棉條達到一定的牽伸倍數(shù)并制成一定的卷繞形式，便于儲存和搬運，適應(yīng)細紗機的喂入。粗紗工序粗紗機自動化系統(tǒng)構(gòu)造目前市場主要分為三大方案：其一，利用工業(yè)控制計算機、板卡、變頻器；其二，觸摸屏、PLC、變頻器；其三，觸摸屏、單片機模塊、變頻器。在這三個系統(tǒng)方案都必須面臨的一個問題：就是掉電需要多電機同步停止。目前普遍采用了的是變頻器進入剎車狀態(tài)，產(chǎn)生再生能量來保證電機同步停止。
2 外掛母線電容儲能同步制動設(shè)計
2.1 原理設(shè)計
根據(jù)一般變頻器原理，直流母線電容用于濾除整流器交流成分和穩(wěn)定逆變器供電電壓。對于多電機獨立變頻驅(qū)動的粗紗機，母線電容具有在事故掉電時刻利用存儲的電能提供再生制動激勵能源的潛在功能。由于標準母線電容容量通常僅僅是為滿足濾波與穩(wěn)壓，難以滿足掉電制動能量需求，提出外掛大容量母線電容儲能同步制動方案。外掛電容會對變頻器的整流器造成巨大的啟動電流沖擊，利用粗紗機PLC實現(xiàn)軟啟動保護設(shè)計，原理類似于變頻器內(nèi)部母線電容串聯(lián)啟動保護電阻。針對母線電容儲能同步制動設(shè)計，臺達B系列變頻器針對粗紗機的應(yīng)用特點進行了軟件的客制化修改設(shè)計。
2.2 臺達B系列變頻器軟件客制化修改
臺達B系列變頻器針對粗紗機的應(yīng)用特點進行了軟件的修改設(shè)計。
�。�1）增加再生能量產(chǎn)生功能選擇。參數(shù)06－19進行再生能量產(chǎn)生的功能選擇，當06-19=0時變頻器和標準品變頻器一樣。當06-19=1 時檢測到低電壓時，變頻器立即閉合外部端子EF并且進入第二減速時間。
�。�2）設(shè)置外部端子EF檢測電壓準位。06-16為設(shè)置EF檢測電壓準位，在圖1中的 。06-17為電壓檢測的時間。整個過程是當變頻器檢測到直流母線上的電壓小于或者等于06-16的準位并且持續(xù)時間達到了 06-17設(shè)置時間。變頻器則立即進入減速剎車狀態(tài)，剎車時間是根據(jù)第二減速時間02-12來設(shè)定。
�。�3）滿足系統(tǒng)需求的制約因素分析。 06-16檢測電壓準位，02-12減速時間與外部電容容量。06-16檢測電壓準位設(shè)定越高，則越有足夠的能量保留，但是電壓準位太高將無法滿足粗紗機中電網(wǎng)正常電壓偏低運行性能；02-12減速時間設(shè)置越短越有利停車，但是過短造成機械的震動；外部電容容量越大則越有利停車，但是過大則成本和體積就會隨之增大。因此這三個方面要取一個適中的點。
3 外掛母線電容量計算
3.1 計算目的
�。�1）計算需要外掛電容容量多少，才能保證滿負載粗紗機在掉電時能夠同步停止。
（2）設(shè)計外部軟啟動電路，保證在加大變頻器電容情況下減少上電的沖擊。
3.2 計算步驟
（1）電容端口電壓曲線分析
電容端口電壓曲線分析參見圖1。母線電壓包絡(luò)線衰落代表電機機械能量在剎車過程中轉(zhuǎn)化衰減。母線電壓鋸齒曲線說明剎車過程中的間歇制動是根據(jù)電壓準位值判定實現(xiàn)的。
其中：uc(t)--電容端口電壓
uef1--臺達B系列變頻器EF檢測電壓準位
Uef2B系列變頻器進入剎車之后能量開始回饋時，電容兩端電壓
△t=t2-t1--從EF檢測電壓到能量開始回饋的時間
△T=t3-t1--粗紗機發(fā)現(xiàn)掉電后能夠同步停車的時間
k、b--為電容端口電壓方程的常數(shù)
�。�2）計算常數(shù) k
臺達B系列變頻器通過修改內(nèi)部軟件，縮短EF檢測電壓到進入減速剎車狀態(tài)的時間。
現(xiàn)在暫時認為△t＝80ms（此數(shù)據(jù)目前只能估計），設(shè)置參數(shù)06－16＝495即Uef1 ＝495，估計Uef2 ＝452。也就是當電網(wǎng)電壓為AC350，系統(tǒng)認為開始掉電，進入剎車狀態(tài)，當電容端口電壓降為DC452也可以認為直流母線電壓為452。系統(tǒng)開始有再生能量回饋。據(jù)此可以計算常數(shù)k。
（3）電容端口電壓和端口電流之間的關(guān)系
