英威騰Goodrive300在直驅式電動螺旋壓力機上的應用

摘要：采用直驅式電動螺旋鍛壓機床取代雙盤摩擦式鍛壓機床成為趨勢。Goodrive300變頻器在該類直驅式電動螺旋鍛壓機械的成功應用，體現了矢量變頻器優異的驅動能力及矢量控制特性，大大提升了鍛壓機械的效率。

關鍵詞：Goodrive300、直驅式鍛壓機床、一拖二電機、矢量控制

1.引言
在很多金屬器件的加工過程中，鍛壓是必須經過的處理階段。工件在加工過程中往往要求鍛壓設備能夠連續精確的擊打，同時在加工效率上要求有比較高的擊打速度。目前大多數的鍛壓機床采用雙盤摩擦的方式。這種方式存在的問題是擊打精度低（誤差10%），擊打速度慢（每分鐘15次），能耗高（機械效率20%）。為克服雙盤摩擦鍛壓機床的缺點，本文將著重論述變頻器在直驅式電動螺旋壓力機床的應用。

2.直驅式壓力機的特點

● 直驅式電動螺旋壓力機電動機的轉子是壓力機飛輪的組成部分，直接驅動螺桿轉動，減少了傳統螺旋壓力機的傳動鏈，機械故障降至最低。

● 電機裝有位置傳感器，位置信號反饋給控制器，控制器按程序數字化控制電機運轉，打擊力控制準確，適應于各種金屬精密鍛造。

● 機身采用預應力機架、機架與滑塊之間采用矩型導軌，導向精度高、抗偏載能力強，適應于多模膛鍛造。

● 結構簡單、緊湊，傳動鏈短，操作維修方便，檢修工作量很小，節約勞動力和維修費用，運行安全。                                        

● 電機起動電流小，當起動轉矩為額定轉矩的150%時，起動電流僅為額定數值的30%，對電網沖擊小?；瑝K靜止時，主電機不工作，電量消耗低。節電效果顯著。

● 制動器為瓦塊式結構性能可靠，加上電機自身帶有制動功能，雙重剎車，可有效避免設備及人身傷害，安全性能高。

● 與摩擦螺旋壓力機相比，無摩擦盤、橫軸等中間傳動裝置和摩擦帶易損件，零部件少，可靠性高，精度好，效率高。

3.控制要求

本文僅以青島某鍛壓機械廠直驅式電動螺旋壓力機使用現場的要求為例進行說明，具體要求有如下：

(1)客戶提供的電機參數見表1。變頻器需控制兩臺132KW異步電機的同時啟?？刂?。給變頻器控制命令有：正轉啟動，反轉啟動，多段速指令，正轉點動，反轉點動，故障復位；

電機個數	額定功率	額定電壓	額定電流	額定頻率	額定轉矩	恒轉矩頻率
2臺	132kW	380V	261A	50Hz	1727N.M	5～50Hz

(2)輸出電壓穩定，啟動電流??； 

(3)矢量控制；

(4)停車方式：正轉自由停車，反轉減速停車；

(5)啟動方式：正轉直接啟動，反轉轉速追蹤啟動。

4.系統原理及控制實現

4.1變頻器選擇

采用兩臺異步電動機同時帶動的電動螺旋壓力機需要超過額定轉矩的啟動轉矩，要實現迅速的啟?？刂?，對控制精度的要求也較高，必須選用矢量控制型變頻器。Goodrive300系列變頻器是一款用來控制異步交流感應電機和永磁同步電機的變頻器，能很好滿足其性能要求。該變頻器具有以下技術特點：

● 低頻起動轉矩大，無PG矢量控制0.25Hz/150%（SVC）

● 過載能力：150%額定電流60s，180%額定電流10s，200%額定電流1s

● 調速比：無PG矢量控制 1：200

● 速度控制精度：無PG矢量控制：±0.2%最高速度 響應時間＜20ms

● 內置C3濾波器，防干擾能力更強

4.2 控制實現

變頻器需要一拖二控制兩臺132KW的異步電動機充分考慮其啟動時要求的轉矩大，選用GD300-500G-4變頻器。直驅式壓力機需快速啟停，正反轉快速切換。下壓時（正轉）直接啟動，碰到下壓停止接近開關后自由停車，靠慣性打擊完部件后（有個反彈的力）輸出反轉信號，上升（反轉）轉速追蹤啟動，碰到上升停止接近開關后有效制動，完成一次打擊動作。整個變頻驅動系統的電氣接線如圖所示     

5.系統接線及調試

整個系統是由PLC給變頻器運行命令的.Goodrive300系列變頻器在矢量控制上性能優異，只需簡單的自學習就能達到對驅動電機的精確控制。

5.1 系統接線

變頻器從S1接受啟動信號、S2接收反轉信號、S3接多段速控制信號（端子和反轉信號并聯）、S4接正轉點動信號、S5接反轉點動信號、S6接故障復位信號、R01繼電器輸出接故障報警信號。

5.2 系統調試

調試主要包括參數自學習、空載調試兩個階段。

首先將電機參數輸入變頻器（功率是兩臺電機的總和，電流是兩臺電機的額定電流的總和），輸入后將P00.01改為0，通過P00.15改為2（靜態自學習），學習完畢后對參數表2上所述的參數一一輸入變頻器內。開始空載調試。

5.3 變頻器參數設置

變頻器部分關鍵參數見表2：

功能瑪	功能說明	參數值	功能瑪	功能說明	參數值
P0.00	速度控制模式	1	P2.09	電機互感	3
P0.01	運行通道選擇	1	P2.10	電機空載電流	223.9
P0.05	下限頻率	8	P3.20	電動轉矩上限鍵盤設定	250
P0.10	鍵盤給定頻率	15	P3.21	制動轉矩上限鍵盤設定	250
P0.11	加速時間	0.5S	P5.02	S2端子	2
P0.12	減速時間	2S	P5.03	S3端子	16
P1.00	啟動運行方式	4（注1）	P5.04	S4端子	4
P1.08	停機方式選擇	3（注2）	P5.05	S5端子	5
			P5.06	S6端子	7
P2.00	電機類型選擇	0	P5.16	S2端子閉合延時時間	0.35
P2.01	電機額定功率	250	P6.03	R01繼電器輸出	5
P2.02	電機額定頻率	50	P8.06	點動運行頻率	8
P2.03	電機額定電壓	380	P8.07	點動運行加速時間	1
P2.04	電機額定電壓	380	P8.08	點動運行減速時間	2
P2.05	電機額定電流	500	P8.37	能耗制動使能	1
P2.06	電機定子電阻	0.006	P10.04	多段速1設定值	20%
P2.07	電機轉子電阻	0.011	P11.06	變頻器限流點	120%
P2.08	電機漏感	0.1

注1：4為正轉直接啟動，反轉轉速追蹤啟動；

注2：3為正轉自由停車，反轉減速停車；

本系統變頻器具有短路、過載、過壓、缺相、失速等多種保護和故障輸出功能，能有效保證系統安全高效的運行。

在調試過程中，由于正反轉轉換時間過短，電機剩磁電壓比較大，導致變頻器過流報警，可是適當調整P5.16反轉指令延時閉合時間，適當調整P3.20,P3.21電機的限流點和P11.06變頻器的限流點的比例值。

6.結束語

隨著控制技術的發展，直驅式電動螺旋壓力機替代傳統的摩擦鍛壓機床的趨勢越來越明顯了，而英威騰變頻器在直驅式壓力機上的成功應用，在鍛壓機械行業中的應用將會有廣闊的空間。