Версия ПО 5-40. Что нового?
Версия ПО 5-40. Что нового?
ПО 5-40. Основные отличия.
Уже более года мы выпускаем преобразователи частоты с новой версией программного обеспечения (версия ПО 5-40). Добавлена поддержка однофазных двигателей, стабилизация тока в режиме торможения постоянным током, защита от пропадания одной фазы на входе для ПЧ с трехфазным питанием. На первый взгляд отличия от прежних версий покажутся незначительными. Но на самом деле «под капотом» частотных преобразователей произошли очень серьезные изменения. В первую очередь они связаны с внедрением тепловой защиты силового модуля на базе математической модели реального времени. Какие преимущества это дает? Разберем поподробнее.
В преобразователях версии 5-00, кроме стандартной быстродействующей защиты от коротких замыканий, была использована вычислительная защита по току с плавающим порогом, который зависел от нескольких параметров ( среднеквадратичного тока нагрузки, температуры силового модуля, частоты ШИМа и текущей выходной частоты). Это позволяло всегда удерживать силовой модуль в области безопасной работы. Например, даже значительный перегрев преобразователя при нагрузках выше номинала не приводил к риску выхода из строя, а лишь временно снижал предельную перегрузочную способность. По многочисленным отзывам потребителей, эти преобразователи весьма трудно вывести из строя даже в тяжелых условиях эксплуатации. Однако у такой «непробиваемой» защиты были и отрицательные стороны. Алгоритм рассчитывал средний перегрев всех полупроводниковых приборов в модуле и не учитывал, что каждый из шести IGBT транзисторов и шести силовых диодов в любой момент времени нагревается по своему. Защита была настроена так, чтобы имелся определенный запас на эту неравномерность, и это не позволяло выжать из силового модуля все , на что он способен по мощности. В версии ПО 5-40 реализован новый подход. Температура каждого из двенадцати встроенных в модуль силовых приборов вычисляется отдельно в реальном времени с гораздо более высокой точностью, что позволило повысить кратковременную перегрузочную способность преобразователей до 2-2.8 крат от номинала без снижения их надежности. Конкретная цифра зависит от модели преобразователя, но у всех моделей она значительно повышена по сравнению с версией 5-00. Почему температуру полупроводников приходится вычислять, и нельзя ее просто измерить? Дело в том, что на каждый полупроводниковый кристалл установить термодатчик крайне сложно в связи с необходимостью изолировать его от высокого напряжения, поэтому производители обычно ставят один датчик, измеряющий среднюю температуру всего модуля. На рисунке 1 показан результат вычисления мгновенной температуры диодов и транзисторов одной фазы силового модуля нашего преобразователя мощностью 11кВт, работающего под полной нагрузкой на частоте 1Гц при температуре окружающей среды 50 градусов. Как видим, температура полупроводниковых приборов меняется периодически, причем пиковая температура транзисторов превышает среднюю примерно на 20 градусов. В то время как при выходной частоте 50Гц (рисунок 2) это превышение составляет всего 4 градуса, что позволяет значительно поднять допустимый ток преобразователя в этом режиме без риска вывести модуль из строя из-за перегрева.
Эксплуатация нашей продукции потребителями в условиях военного времени поставила новые задачи. В связи с нестабильным электроснабжением производственных предприятий многие пользователи стали применять всевозможные резервные источники (автономные генераторы, устройства автоматического переключения на запасную линию, временную электропроводку недостаточной мощности). В некоторых случаях работа наших преобразователей от таких источников не была стабильной, приводила к ошибкам и аварийным отключениям. Особенно опасна для преобразователей старых версий ситуация , когда электропитание пропадает, а затем сразу появляется, пока конденсаторы в частотном преобразователе еще не успели израсходовать заряд. В этом случае подача питания сопровождалась сильным броском тока, что иногда приводило к срабатыванию автоматических выключателей, и даже выходу ПЧ из строя. В инструкциях на многие импортные частотные преобразователи прямо указано, что запрещается повторная подача питания на частотник до полного разряда его конденсаторов. Для решения этой проблемы был пересмотрен алгоритм управления зарядным реле в наших преобразователях, что позволило обеспечить надёжный запуск и, при необходимости, рестарт при кратковременных отключениях электропитания. Также у многих возникали проблемы при недостаточной мощности электросети. Если под нагрузкой питание просаживалось настолько , что преобразователь не мог обеспечить в двигателе чистый синусоидальный ток, он аварийно отключался с ошибкой Er20. В новой версии преобразователи допускают работу с немного искаженной синусоидой на выходе, что позволяет не останавливать аварийно привод даже при очень значительном снижении входного напряжения. Но следует отметить, что обычные преобразователи частоты без PFC корректора довольно чувствительны к искажению формы синусоиды в электросети. Искажение в виде плоских вершин может наблюдаться при большом количестве одновременно работающих на одной фазе электронных устройств с мостовыми выпрямителями, например тех же ПЧ, или когда используется недостаточно мощный источник, например бензогенератор. В этом случае напряжение в сети вместо синусоиды больше похоже на трапецию с плоскими вершинами (рис.3)
Обычным мультиметром можно увидеть лишь незначительное снижение напряжения, поскольку он измеряeт средневыпрямленное значение. А на самом деле ПЧ от такого питания не может обеспечить необходимый уровень напряжения в DC шине и отключается по ошибке даже при незначительном увеличении нагрузки. Ранее в таких условиях могли надежно работать лишь преобразователи с PFC корректором (CFM210P). Сейчас, благодаря новому программному обеспечению, безаварийно работают и обычные преобразователи, хотя и с некоторым снижением тяговых характеристик. Теперь поговорим об однофазных двигателях. Это давно наболевшая тема, а с приходом войны ее актуальность сильно повысилась. У наших клиентов в эксплуатации находится значительный парк всевозможной производственной и бытовой техники, некоторая часть из которой оснащена однофазными двигателями. Решение запустить эти двигатели от ПЧ может быть обусловлено не только желанием регулировать обороты, но и, например, необходимостью избавить источник питания от пусковых токов, которые у асинхронных двигателей, как известно, могут многократно превышать номинальные. Наличие значительных пусковых токов делает практически невозможным прямой запуск от бензинового генератора оборудования с мощными асинхронными моторами. На помощь приходит ПЧ. Но следует помнить, что обычный преобразователь частоты с однофазным питанием и выходом 3х220В физически не может обеспечить регулировку оборотов любого однофазного двигателя во всем диапазоне без потери крутящего момента на некоторых участках. В зависимости от схемы подключения ухудшение работы двигателя будет наблюдаться либо на низких, либо на высоких оборотах, поэтому схему нужно выбирать в зависимости от задач. Как вариант, можно использовать повышающий преобразователь частоты CFM310S и трехпроводное подключение двигателя. В этом случае номинальный крутящий момент будет обеспечен во всем диапазоне и даже немного выше, до частоты 60Гц. Подробнее читайте в инструкции. Во многих случаях вообще будет целесообразно заменить мотор на трехфазный того же габарита, что обеспечит лучшую тягу во всем диапазоне, да к тому же позволит обойтись менее мощным преобразователем частоты. Особенности подключения однофазных двигателей описаны в разделе FAQ, в особо сложных случаях можно проконсультироваться по телефону с нашими инженерами. Мы постоянно работаем над повышением качества нашей продукции. Начиная с версии 5-40 внедрена автоматизированная калибровка и тестирование преобразователей по более чем 50 пунктам на новом компьютерном стенде, созданном нашими инженерами. После завершения всех проверок компьютер выдает заключение о пригодности преобразователя к дальнейшей сборке (рис. 4)
По окончании сборочных операций все преобразователи проходят обкатку с реальным двигателем в течение часа под номинальной нагрузкой. Это значительно снижает вероятность поступления в продажу преобразователей со скрытыми дефектами, а также влияние человеческого фактора на качество продукции.
Мы уверены, что преобразователи частоты АС привод версии 5.40 займут достойное место на рынке и смогут решить большинство задач пользователей по управлению механизмами с асинхронным приводом.