一、引言 　　最近幾年，各種各樣的變頻器產(chǎn)品大量涌現(xiàn)，有高壓、中壓、低壓等各種容量的變頻器。變頻器的迅速發(fā)展既與我國高科技技術(shù)的大量應(yīng)用有關(guān)，又與我國電力資源緊缺，急需能節(jié)省電力的設(shè)備有關(guān)。變頻器的發(fā)展方向一方面是向全數(shù)字化、功能齊全，特別是具有通信、聯(lián)網(wǎng)功能的高檔變頻器發(fā)展，比如本文介紹的TigerPower TP2200系列變頻器；另一方面是向小型、簡易的變頻器發(fā)展，滿足設(shè)備基本調(diào)速的要求。無傳感器的矢量控制是主要發(fā)展方向。目前電流響應(yīng)達(dá)到了0.1～0.7ms，速度響應(yīng)達(dá)到了2～4ms。變頻技術(shù)的發(fā)展趨勢是提高控制精確度、范圍和運算能力，加強低速性能和可逆運行的穩(wěn)定性，驅(qū)動多臺電機(jī)時的負(fù)荷平衡等。 二、TP2200變頻器功能簡介 　　TigerPower TP2200系列變頻器應(yīng)用當(dāng)今最先進(jìn)的電機(jī)磁場定向控制理論、采用高性能的功率模塊、德國先進(jìn)的變頻器制造工藝，由德國原裝制造的新一代變頻器。無論從簡單的變頻控制到復(fù)雜、高性能的伺服應(yīng)用，TP2200系列變頻器都能提供合適的解決方案?？煽刂仆诫姍C(jī)、異步電機(jī)、磁阻電機(jī)、變壓器等。TigerPower TP2200系列變頻器額定容量范圍為0.55～800KW、寬電壓設(shè)計、 額定400V輸入電壓的變頻器在-20%～+30%電源情況下均可正常工作。產(chǎn)品已取得CE、UL認(rèn)證，符合歐盟（EU）要求的EMC規(guī)范。 　　變頻器已內(nèi)置可定義的編碼器反饋接口，最大頻率150KHz，可擴(kuò)展的I/O及變頻器之間基于CAN的系統(tǒng)總線，可支持CANopen、ProfiBus-DP、LON、RS-485等各類總線，速度閉環(huán)控制精確度高達(dá)±0.01%，開環(huán)0Hz運行時可輸出大于100%的電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩。軟件包含4組運行參數(shù)，可隨時調(diào)用。內(nèi)置智能PI控制器，可有效控制壓力、流量、速度等。 　　TigerPower TP2200系列變頻器可選輸入/輸出電抗器及EMC和正弦濾波器，特殊設(shè)計的散熱系統(tǒng)使變頻器的最大環(huán)境溫度高達(dá)55℃，系統(tǒng)設(shè)計更安全更穩(wěn)定。 　　多臺變頻器的特殊應(yīng)用：按共交直流母線方案或共直流母線方案接線，可以把再生能源在系統(tǒng)內(nèi)部吸收掉，避免保護(hù)跳閘和節(jié)約能源。 　　1、TP2200A-200：0.55～3.0kW; TP2200A-400：0.55～18.5kW 　　體積特別?。ㄈ?.1kW外形尺寸只有60x190x175mm），可以靠攏并列安裝，大大節(jié)約占用的安裝空間。標(biāo)準(zhǔn)配置已內(nèi)置了編碼器接口，可直接連接外部的光電編碼器以組成閉環(huán)控制系統(tǒng)。 　　擴(kuò)展選件：安裝非常方便，只需將選件模塊插入預(yù)留的擴(kuò)展卡接口中即可。 　　A操作面板接口：KP-500或KP-232 　　B通信模塊接口：RS-232通信模塊（CM-232）；RS-485通信模塊（CM-484）；LON通信模塊（CM-LON）；Profibus-DP 通信模塊（CM-PDP）；CANopen通信模塊（CM-CAN） 　　C擴(kuò)展模塊接口：增量型速度編碼器反饋模塊（EM-ENC）；絕對值編碼器接口模塊（EM-RES）；I/O擴(kuò)展接口模塊（EM-I/O）；變頻器用于同步和主從控制的總線模塊（EM-SYS） 　　2、TP2200V-400：4～800kW 　　V系列變頻器選用全金屬外殼設(shè)計。同樣有多種通訊卡和功能卡以供選擇使用。 　　 三、石膏板生產(chǎn)線同步傳動控制要求 　　紙面石膏板成型是把各種原料按配方配料，經(jīng)攪拌混合后制成漿料，倒入下層護(hù)面紙，蓋上上層護(hù)面紙，擠壓成板狀。剛成型的紙面石膏板，通過1#、2#、3# 凝固皮帶機(jī)初凝，運送至輸送輥道，進(jìn)一步凝固輸送，固化后測長切斷。這里一條全自動化生產(chǎn)線，所以上、下護(hù)面紙的開卷拉出裝置、3條凝固皮帶機(jī)及4段輸送輥道的速度必須保持同步一致，否則就會斷紙或者起包，造成停產(chǎn)或者出現(xiàn)廢品。 　　 四 TP2200變頻器在同步傳動控制上的應(yīng)用 　　1、控制系統(tǒng)配置 　　本段控制是年產(chǎn)3000萬平米石膏板機(jī)組全廠電控裝置的組成部分，控制配料及成型系統(tǒng)。主機(jī)PLC由一套SLC-5/05主機(jī)架及一套擴(kuò)展機(jī)架構(gòu)成。PLC與上位機(jī)通過以太網(wǎng)通訊。PLC與變頻器之間，同步系統(tǒng)通過PROFIBUS網(wǎng)通訊，以保證同步精度；PLC與其它原料粉料和紙漿、水等的變頻器之間通過模擬量4～20mA給定。系統(tǒng)采用PLC控制系統(tǒng)，PLC選用美國ROCKWELL公司的SLC-5/05，變頻器就是選用德國的TigerPower TP2200系列產(chǎn)品。在人機(jī)界面上根據(jù)預(yù)先設(shè)定的生產(chǎn)速度，由PLC通過變頻器的通訊口來指揮傳動設(shè)備的啟停和同步運行。同時生產(chǎn)設(shè)備模擬流程圖，變頻器的各種運行參數(shù)，如實際輸出電壓、輸出功率、輸出頻率、電機(jī)運行電流、發(fā)生的各種故障等，在人機(jī)界面上均可以顯示和記錄。 　　 　　2、TP2200變頻器的通信選擇 　　變頻器和電機(jī)的連線，應(yīng)該遵守國家和國際上的規(guī)定。無輸出濾波器的電機(jī)電纜最大長度，無屏蔽電纜線為100m（4.0～18.5kW）和50m（0.55kW～3.0kW），選用屏蔽電纜線為以上長度的一半。使用低電容電纜和輸出濾波器，導(dǎo)線長度可以適當(dāng)加長。7.5kW及以下的變頻器均已內(nèi)置了EMC濾波器。 　　但是本工程，最遠(yuǎn)點的電機(jī)離本系統(tǒng)控制中心卻有350米左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求。所以決定把傳動電機(jī)的變頻器放置在電機(jī)旁邊，在每臺變頻器B口裝上一塊CM-PDP通訊卡，通過PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線與PLC交換數(shù)據(jù)。每個AC380V供電電源只要就近選取就可以了，節(jié)省了動力電纜投資。而且PLC與變頻器之間經(jīng)過通訊傳輸數(shù)據(jù)，比用模擬量信號4～20mA傳輸數(shù)據(jù)，有更快的速度和更高的精確度，同時變頻器還可以傳輸更多的內(nèi)部數(shù)據(jù)給PLC系統(tǒng)。 　　CM-PDP通訊卡的價格是比較貴的。這里可以利用TP2200的系統(tǒng)總線功能，只須在每個變頻器C口安裝一塊EM-SYS總線卡，把與PLC連接的第一臺變頻器作為主控制器，其它作為從控制器，由第一臺變頻器向其它變頻器發(fā)送和接收指令，實現(xiàn)系統(tǒng)同步功能。第一臺變頻器在B口增加一塊CM-PDP卡，與PLC通過PROFIBUS-DP通訊，而其它變頻器與PLC的參數(shù)交換，均通過第一臺變頻器完成。如此既節(jié)省了系統(tǒng)成本，又達(dá)到了控制要求。 　　 　　3、TP2200變頻器的安裝和接線 　　變頻器是按照產(chǎn)品規(guī)范EN61800-3的要求和限定值來設(shè)計的，它有工業(yè)應(yīng)用的抗電磁干擾要求。 　　變頻器和電抗器應(yīng)該專業(yè)地接到有地電位平面，并且有良好的導(dǎo)電性。變頻器的放電電流可能大于3.5mA，根據(jù)EN50178規(guī)范，必須提供永久的地線連接。接地的保護(hù)導(dǎo)線橫截面至少要有10mm2，或者必須敷設(shè)專用的接地裝置。應(yīng)該確保系統(tǒng)和設(shè)備內(nèi)部有良好的等電勢焊接。電控柜、控制面板、機(jī)架等設(shè)備部件應(yīng)該通過一個平面與電力線連接，并且有良好的導(dǎo)電性。 　　除了變頻器和電機(jī)之間的連線上節(jié)已提到外，還有一些特別的要求。電源動力線并無長度限制，但它必須和控制線、數(shù)據(jù)線、電機(jī)線隔離?？刂凭€的屏蔽應(yīng)該是在一個大的范圍用良好的導(dǎo)電性在兩端都和地相連接。模擬數(shù)據(jù)線只需要在一端與屏蔽電位連接。如果有直流連接，變頻器應(yīng)該連接到有相同的電源電勢或者有共同的直流電壓源。線長大于300mm的線必須有屏蔽，并且兩端都連聯(lián)接端子。要避免安裝中不必要的線和浮接的敷設(shè)。 　　 五 TP2200變頻器控制方式設(shè)置 　　TigerPower TP2200系列變頻器可以通過配置參數(shù)30，輕松地改變變頻器的控制方式及I/O的配置。 　　1、V/F控制 　　 配置110：無速度傳感器式控制，包含了三相電機(jī)變速控制的許多標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用。電機(jī)速度由額定電壓和頻率決定的V/f特性設(shè)置的。 　　 　　 　　2、智能PI控制 　　配置111：無速度傳感器式控制，智能PI控制器，通過軟件功能擴(kuò)展了無速度傳感器控制的應(yīng)用，給定值百分比和實際值百分比的PI控制，大大方便了用戶的具體需要。壓力、流量、液面控制和速度模擬量反饋都得到了相關(guān)的應(yīng)用。 　　 　　3、磁場定向無傳感器矢量控制 　　配置410：無速度傳感器磁場定向控制，包含了三相電機(jī)的無速度傳感器磁場控制功能。實時電機(jī)速度的精確控制是結(jié)合當(dāng)前的電機(jī)電流、電壓以及電機(jī)的參數(shù)值通過電機(jī)數(shù)學(xué)模型的計算實現(xiàn)的。 　　 　　4、磁場定向閉環(huán)速度矢量控制 　　配置210：磁場定向控制，包含了三相電機(jī)的速度控制和轉(zhuǎn)矩控制功能，并帶有速度檢測反饋裝置。負(fù)載很大時，轉(zhuǎn)矩和磁場電流的分離控制可以獲得更優(yōu)的動態(tài)性能。為獲得精確的速度和轉(zhuǎn)矩性能，速度傳感器的反饋是必不可少的。 　　 　　 　　5、磁場定向閉環(huán)轉(zhuǎn)矩矢量控制 　　配置230：配置230擴(kuò)展了配置210的功能，實現(xiàn)了獨立轉(zhuǎn)矩控制的磁場定向控制。在應(yīng)用時，給定轉(zhuǎn)矩以百分比表示，并傳遞給相關(guān)操作。速度控制和轉(zhuǎn)矩控制的轉(zhuǎn)換是通過開關(guān)量的輸入進(jìn)行控制。 　　 根據(jù)本生產(chǎn)線的現(xiàn)場實際工作要求，參數(shù)30設(shè)置為410，即磁場定向無傳感器矢量控制。 　　 　　 六 結(jié)束語 　　本文簡要介紹了TigerPower TP2200系列變頻器的主要性能及其在生產(chǎn)中的實際應(yīng)用。實踐證明，TP2200運行穩(wěn)定、操作簡便、故障率低、維修量小，是一種值得推廣應(yīng)用的高性價比的變頻器。