Функция «Подавление перенапряжения» в преобразователяx частоты GA700

Работа с инерционными нагрузками зачастую требует использования дополнительных элементов электропривода, способных обеспечить рассеивание или рекуперацию избыточной энергии механизма, при переходе системы в генераторный режим.

Самым распространенным на сегодняшний день способом является комплектация комплектация преобразователя частоты (ПЧ) тормозным резистором. В этом случае энергия рекуперации рассеивается в виде тепла на добавочных сопротивлениях, предотвращая перенапряжение на звене постоянного тока. К недостаткам такой схемы могут быть отнесены:

• дополнительное место для монтажа;
• обеспечение условий охлаждения резистора;
• пожароопасность;
• материальные расходы на покупку самих устройств.

Тормозной резистор для преобразователя частоты средней мощности

При увеличении мощности ПЧ стоимость комплектации начинает существенно увеличиваться, так и число дополнительных компонентов, например, возникает необходимость установки внешних силовых транзисторов (тормозных блоков).

Еще одним методом является использование активного выпрямителя (рекуператора), который обеспечит возврат энергии в сеть. Но и в этом случае происходит значительное увеличение компонентов системы привода, а так же требует больших первоначальных финансовых затрат.

Пример схемы с преобразователем и рекуператором

Решение

Инженерами YASKAWA было разработано решение данной проблемы для ряда применений, где нет остановки привода и необходимо его постоянное вращение с циклическим входом в генераторный режим. Решение в начале было реализованное в виде специальных прошивок для преобразователей серий CIMR-F7 и A1000, а теперь включенное в стандартную прошивку GA700.

Принцип работы функции

Функция «Подавление перенапряжения» (Overvoltage Suppression) позволяет преобразователю регулировать скорость вращения привода, которая в процессе выполнения технологического процесса создает цикличную рекуперативную нагрузку, например, рабочий ход балансира в станках-качалках (привод штанговых нефтяных насосов), приводов эксцентриковых и кривошипно-шатунных механизмов прессов, ряда долбежных и строгальных станков.

Диаграмма напряжения на DC шине ПЧ при управлении электродвигателем пресса

При возврате одноплечного балансира после подъема в штанговых насосах, или при сбросе ползуна в штамповочных прессах скорость нагрузки превышает скорость задания привода (выходная частота), преобразователь переходит в режим рекуперации параллельно с сетью, при этом накапливая энергию на звене постоянного тока.

Нефтяной штанговый насос и кривошипно-шатунный пресс

Преобразователь GA700 с включенной функцией подавления перенапряжения, отслеживает моменто-образующий ток (Iq) двигателя, и регулирует его относительно уставки Iq с помощью ПИ-регулятора, на выходе которого расположено задание на смещение выходной частоты. Выходная частота возрастает для поддержания моменто-образующего тока статора на заданном уровне с целью предотвращения перехода в генераторный режим – изменение знака тока на противоположный. Таким образом, ток остается положительным, а поток энергии всегда направлен от преобразователя частоты к двигателю.

Функция «Подавление перенапряжения» (Overvoltage Suppression) активируется параметром L3-11 из группы параметров защитных функций ПЧ GA700.