变频器在纺丝摆频控制中的应用

2019-03-16朱贵澎唐行龙

纺织报告 2019年12期

关键词：步序控制电路变频器

朱贵澎，唐行龙，陈斌，王欢

（江苏奥神新材料股份有限公司，江苏省连云港 222000）

卷绕成型是高速纺丝的关键之一，筒子成形的优劣不仅影响原丝的内在质量，而且关系到运输性能、后加工的退绕性能等[1]。因此，在生产过程中解决卷绕成型的问题尤为重要。

本研究以美国罗克韦尔公司的Power Flex 40P 变频器为例，对如何运用变频器内部控制程序实现纺丝卷绕成型控制的问题进行探讨。

1 变频器原理

变频调速是近代电气工程中发展最快的一种电动机调速方式，变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，该优良性能使其在工业中得到越来越广泛的应用。

变频器由主电路和控制电路两大部分构成。主电路是给电动机提供调压调频电源的电力变换部分，由三部分构成，将工频电源变换为直流功率的整流器，吸收在变流器和逆变器产生电压脉动的平波回路，以及将直流功率变换为交流功率的逆变器。另外，异步电动机需要制动时，有时要附加制动回路，变频器主电路示意图如图1。

图1 变频器主电路示意图

控制电路主要是给异步电动机供电（电压、频率可调）的主电路提供控制信号的回路，称为控制电路。如图2 所示，控制电路由以下电路组成：频率、电压的运算电路、主电路的电压、电流检测电路，电动机的速度检测电路，将运算电路的控制信号进行放大的驱动电路，以及逆变器和电动机的保护电路。在图2 点划线内，无速度检测电路为开环控制。在控制电路增加了速度检测电路，即增加速度指令，可以对异步电动机的速度进行控制，实现更精确的闭环控制[2]。

图2 变频器控制电路示意图

2 摆频功能概述

纺丝卷绕在成形过程中，为了防止丝层之间产生重叠、蹋边现象，传动横动导丝器的槽筒电机就不能恒速运行，而要在控制运行频率的基础上设置扰动频率，使其在几个设定频率之间实现周期性的重复运转，即实现摆频功能。图3 就是以三角波为例预期达到的目标波形。

图3 目标波形

3 摆频功能实现探讨

美国罗克韦尔公司的Power Flex 40P 变频器拥有精确的速度控制和位置控制功能，能够很好地实现相关工艺工况对摆频功能的控制要求。

Power Flex 40P 变频器具有内置步序逻辑功能，具有8 个预置速度和4 个加速/减速斜坡控制参数，可以通过对8 个预置速度进行逻辑编程实现步序控制。每个步序可以通过编程，基于数字输入状态、特定时间来实现。此功能可以实现摆频控制功能。

以下就如何运用变频器内部控制程序实现摆频功能进行论述。

3.1 速度基准值

通过对参数P038 可以对速度基准值进行设定，根据工况需要将该参数P038[速度参考值]设置为 6“步序逻辑”，参数A140～A147[步序逻辑0～7]将被激活[3]。

3.2 步序逻辑方式

参数A140～A147[步序逻辑0～7]，这些参数用于创建自定义的频率命令文件。每个“步序”都可以基于时间、逻辑输入状态或者时间与逻辑输入状态的结合，确定步序逻辑方式。每个逻辑功能都是由每步逻辑参数的4 个数字确定，每个[步序逻辑X]参数中数字0～3 都必须根据需要进行编程，参数设置方法及解释见图4。