Уважаемые коллеги, в ходе разработки частотного преобразователя возникли проблемы при испытаниях с 15 кВт асинхронным двигателем АИР160S4 (трехфазный, 15 кВт, характеристики здесь - http://electronpo.ru/dvigatel_air160s ). Никаких проблем не наблюдалось с двигателем на 2 кВт. Есть ощущение, что ошибка на поверхности, так что не буду сразу вдаваться в подробности проекта.
Двигатель включен треугольником, холостой ход, закон регулирования U/F линейный, 380 В соответствует 50 Гц. На частотах примерно от 10 Гц до 40 Гц появляется механическая вибрация двигателя (не связано с механическими деталями двигателя, т.к. пробовали и другой такой же двигатель, при выключении питания вибрация мгновенно пропадает), ток в фазах меняется по закону, изображенному на рис. (ось абсцисс — в мс, ординат — в А, частота 38 Гц ).

Если угловой коэффициент U/f уменьшить в 3 раза, то сигнал тока приобретает синусоидальную форму и вибрации пропадают. На номинальной частоте 50 Гц и напряжении 380 В, нет никаких вибраций и сигнал имеет синусоидальную форму. Пытались изменять частоту при старте линейно с различными постоянными времени от неск. секунд до минуты, эффекта не было. Включали двигатель звездой — он работал более плавно, но существенного изменения не было. Во всех экспериментах двигатель работал на холостом ходу.
Вопрос следующий: есть ли какая-нибудь особенность в управлении такими мощными двигателями. Благодарю за внимание!

После добавления к частотному преобразователю активной нагрузки в виде 2кВт заклиненного двигателя - колебания 15 кВт двигателя АИР160S4 заметно уменьшились. Вот снятый сигнал с одного из фазных датчиков тока (частота питающего напряжения - 25 Гц, ось абсцисс — в мс, ординат — в А):



Возможно, это связано с тем, что двигатель работает на холостом ходу, нужен демпфер для реактивной энергии...

Сообщение отредактировал RustemKZN - Jan 22 2016, 07:43

Вы осцилограммы напряжений покажите.

Т.е частотный преобразователь обычный скалярник? И никаких векторных алгоритмов управления нет, обычынй табличный синус на ШИМ? А какова частота ШИМ и собственная емкость обмоток? У двигателей на десятки киловатт собственная емкость обмоток велика, можно попасть на резонанс. Надо или частот ШИМ снижать или ставить формирующий синусный фильтр на выходе частотника.

В резонанс входят двигатели и напрямую в сеть включенные. У нас постоянно так случается.
Решается либо увеличением нагрузочного момента либо понижением напряжения.

Спасибо за комментарии. Напряжение на DC-шине (ось ординат - в В, абсцисс - в мс):



И соответствующий ток на одной из фаз (ось ординат - в A, абсцисс - в мс):



Были подозрения, что наш опытный образец частотника глючит, судя по отзывам и по эксперименту с параллельным заклиненным двигателем, причина может быть объективной. Когда мы подключали к мощному двигателю более слабый на холостом ходу, то он тоже механически колебался с той же частотой, видимо из-за колебаний напряжения. Сегодня обещали подвезти 30 кВт частотник (пока не знаю модели), проверим. Хочется сначала удостовериться, что железо в порядке.
Из сигналов обратной связи - три токовых сигнала с датчиков Холла и напряжение на DC-шине. Управление скалярное. Частота ШИМ - 10 кГц, может меняться (изменение на 8 кГц ничего не изменило). Управление по ModBus RTU, сигналы обратной связи постоянно передаются через RS232 в матлабе пакеты сшиваются и визуализируются.
Пока только начинаю разбираться в векторных алгоритмах, хотелось бы для начала поставить задачу определения момента и/или скорости вращения двигателя (по сигналам обратной связи). Буду очень признателен, если порекомендуете источники информации. Полезна будет информация о том, как частотники определяют параметры двигателя для векторного управления, может быть мануал. Пока изучаю книгу "Modern Power Electronics and AC Drives" By Bimal K. Bose.. Уже есть каша в голове, обычно через некоторое время приходит понимание))).

Bose здесь не поможет.
В резонанс у нас даже частотники OMRON-а входят когда им оставить параметры которые они сами якобы определили у двигателя.
Сидим и методом тыка подбираем.

При превышении номинального тока (с запасом около 10 %) у двигателя АИР160S4 сделал стабилизацию тока (что-то вроде ПИ-регулятора) - двигатель стал работать намного плавнее, возникает вопрос - при скалярном регулировании вообще оправдана подобная стабилизация тока скважностью ШИМ-импульсов, при этом алгоритм вращения двигателя конечно же продолжает работать (не хочется заниматься оптимизацией алгоритма, если он заведомо ошибочный).
При подключении частотника ВЕСПЕР E2-8300-040H на 40 кВт, двигатель работает плавно, осциллограммы напряжения ровные. При этом я специально сконфигурировал его на работу в скалярном режиме. Может быть это один из недостатков скалярного управления и с этим ничего не поделаешь? Хочу выяснить может это быть резонансом, можете выложить эквивалентную схему или просто объяснить какие параметры движка и/или частотника влияют на резонанс двигателя на определенных частотах. В эквивалентных схемах емкостей двигателя пока не встречал.

Не нравится мне форма напряжения на звене постоянного тока, там ведь у Вас наверняка полууправляемый выпрямитель стоит (одна группа - диоды, другая - тиристоры, плюс емкость на выходе), а такой "расколбас" АД и формы напряжения в звене DC может наблюдаться при отсутствии одной фаза на входе выпрямителя, либо нерабочем тиристоре (не открывается). Есть ли на выходе ЧП реакторы? Производители рекомендуют их установку, они обычно в комплекте идут. (даже на старых совковых ЭКТ они стояли). Ну и как вариант попробуйте поменять закон регулирования. Сам предпочитаю настраивать ЧП по закону DTC. Либо как вариант поменяйте несущую частоту ШИМ (буржуи рекомендуют на АС малой мощности ставить 16 кГц). А то, что Вы говорите о возможном вхождении в резонанс, ни разу не встречал чтобы эффект резонанса наблюдался в таком широком диапазоне частот регулирования. Еще как вариант, можно попробовать побаловаться изменением времени параметра ПИД, хотя она имеет большое значение при переменной нагрузке не двигателе (шаровые мельницы например). Удачи в работе.

Проверьте еще правильно ли установлены обороты двигателя, если там ошибиться и поставить значение как для другого кол-ва полюсов АС то он и будет дергаться как потерпевший попавший под напряжение

О!
А можно сразу пару вопросов, пользуясь моментом
Сейчас стоит задача сделать частотник на 30 кВт

Есть макет на 2.2 кВт скалярник U/F, ШИМ 10 кГц рулит всем этим хозяйством STM32
Питается от 220В мешаю 3ю гармонику в синус, все вообщем то работает, крутится, вертится

а тут вообщем то 380 вольт и мощность будет больше чем на порядок
и вот я в размышлениях
ШИМ хочу 5 кГц формирователь ШИМ аппаратный на ПЛИС, управлять будет STM32
драйвера с контролем насыщения разумеется

вообще с каким подводными камнями могу я столкнуться?
и вопрос защит, точнее их же надо будет как-то проверить
Если будет желание ответить можно тут или в личке, спасибо!

RustemKZN, это напряжение в каком режиме привода?
Покажите две осцилограммы, где нормально работает и где ненормально. Вообще страшное дело: в постоянке скачет напруга (дельта больше 40 вольт), о какой нормальной работе вообще речь, если ШИМ на ключи не зависит по всей видимости от такой формы напряжения DC (я так понимаю это какой-то стационарный режим приведён). Поставте дросели как тут посоветовали хотя бы, чтобы сгладить напряжение.

Сообщение отредактировал ELEKTROS - Jan 31 2016, 16:33

Спасибо за комментарии!
На частоте 50 Гц в стационарном режиме по фазным токам - красивые синусы, никакой модуляции, напряжение болтается в пределах погрешности (ок. 10 В, шум вызван преимущественно коммутацией ключей фазных полумостов). Дроссели пока не ставили,
сначала хотим дать нагрузку на двигатель.
Частотник управляется с МК семейства stm32F4, необходимости в ПЛИС не вижу, ресурсов за глаза, по крайней мере для скалярного режима. Силовую часть не сам разрабатывал и отлаживал, не могу достоверно комментировать, по крайней мере, работает пока все стабильно. Контроль насыщения есть,также аппаратная логика защиты от сквозных токов полумостов. Из подводных камней - у stm32F4 плохой АЦП, разрядность от силы 9-10 бит (AN4073, errata), отсчеты нужно брать в определенный момент работы ключей, использовать каскадное включение АЦП. 380 В - это межфазное напряжение, относительно нулевой фазы это те же 220В, вроде ничего не путаю).
Пока разбираюсь в векторном управлении, надеюсь запустить двигатель в нормальном режиме на существующем железе.

Получилось что нибудь ?
По DC поставьте больше конденсаторы и снаберы в приделах 1.5uf

Сообщение отредактировал Herz - Feb 27 2016, 12:50

Разбирался в векторном управлении, вроде DTC SVPWM не трудно реализовать в теории, есть модель в симулинке, переключился на другую задачу пока. Снаберы есть. Добавляли конденсаторы, пробовали 3.4 mF, потом еще плюсом 2.35 mF добавляли, результата не было. Сейчас собрали два включенных друг на друга через муфту двигателя. Частоты, при которых была вибрация ушли вниз. Если сначала вибрация была на частотах 20-40 Гц, то сейчас вибрации нет на частотах выше 20 Гц.

Здесь уже была "занятная" ветка:

http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=133381