带同步和重叠的旁路激活参数及机械装置分析

1.特性

1）适用于“矢量”控制模式。

2）适用于无编码器的异步电动机。

2.描述

旁路功能通过变频器的数字量输出控制两个接触器，并通过数字量输入检测接触器的反馈信息（例如通过TM31）。这种线路既可以使得电动机通过变频运行，也可以使得电动机直接在电网上运行。接触器由变频器控制，接触器状态的反馈信号也必须发送回变频器。

可以通过两种方式实现旁路线路：

1）电动机和电网不同步。

2）电动机和电网同步。

对于这两种旁路方式：

1）当撤销控制字信号OFF2和OFF3时，旁路功能关闭。

2）例外：必要时可以由一个上一级控制器锁定旁路开关，这样当电动机在电网下工作时，变频器就可以完全（也就是说包括电子装置）关闭。接触器的锁定工作必须由用户自行实施。

3）在上电后变频器重新起动时会首先检测旁路接触器的状态。由此变频器可以在起动后直接转换至“接通就绪和旁路”状态。只有当通过控制信号激活旁路、控制信号（p1266）在起动后仍然存在、“自动重启”功能激活（p1200=4）时，才能实现该操作。

4）和自动重启相比，起动后会优先将变频器切换到“接通就绪和旁路”状态。

5）在变频器处于“接通就绪和旁路”或“运行就绪和旁路”中某个状态时，由温度传感器执行的电动机温度监控会生效。

6）必须选用能够带载接通的两个电动机接触器。

说明

下面只列举了一些基本线路示例，用于说明旁路功能的基本工作方式。具体的线路布置（接触器、保护装置）等应根据生产现场实际情况进行设计。

3.前提条件

旁路功能只能应用在没有编码器的转速控制（p1300=20）、V/f控制（p1300=0...19）和异步电动机上。

4.激活旁路功能

旁路功能属于“工艺控制器”功能模块，该模块可以在运行调试向导时激活。通过参数r0108.16可以检查模块是否激活。

带同步和重叠的旁路

1.描述

在“带同步和重叠的旁路”激活后（p1260=1），电动机经过同步后切换到电网运行并可退出电网返回变频运行。在切换变频运行和工频运行时，两个接触器K1和K2会同时闭合一段时间（phase lock synchronization相位锁定同步）。此时，电抗器用于变频器与电网电压之间的退耦，电抗器的uk值为10（±2）%。

线路示例：带同步和重叠的旁路如图8-44所示。

图8-44 线路示例：带同步和重叠的旁路

2.激活

只有控制信号才可以激活带同步和重叠的旁路（p1260=1），转速阈值或故障都不能激活该功能。

3.示例

在激活带同步和重叠的旁路（p1260=1）后，需设置如下参数，见表8-17。

表8-17 带同步和重叠的旁路的参数设置

信号图：带同步和重叠的旁路如图8-45所示。

电动机投入电网工频运行（接触器K1和K2由变频器控制）：

图8-45 信号图：带同步和重叠的旁路

1）初始状态：接触器K1闭合，K2打开且电动机通过变频器工作。

2）置位控制位“旁路指令”（p1266，例如通过上位自动化系统）。

3）接着旁路功能会置位控制字位“同步”（r1261.2）。

4）因为该位是在变频运行中被置位，所以同步过程“电动机投入电网工频运行”开始。

5）当电动机与电网频率、电压、相位成功同步后，同步计算报告状态（r3819.2）。

6）旁路机械装置分析该信号并关闭接触器K2（r1261.1=1）。信号的分析在内部进行，无需采用BICO互联。

7）当接触器K2反馈“闭合”状态后（r1269[1]=1），K1打开且变频器封锁脉冲。现在变频器处于“Hot Stand By”（热待机）状态下。

8）如果在这个阶段取消“ON”指令，变频器将切换到简单的“待机”状态。存在相应的进线接触器时，变频器会与电网分离，直流母线开始放电。

依照相反顺序使电动机退出电网工频运行：

1）退出前，接触器K2闭合；接触器K1打开。

2）撤销控制位“旁路指令”（例如通过上级自动化系统）。

3）接着旁路功能使控制字位“同步”置位。

4）脉冲使能。因为“同步”在“脉冲使能”前置位，所以变频器会将此指令理解为使电动机退出电网运行，恢复变频运行。

5）当电动机与变频器频率、电压、相位成功同步后，同步计算报告状态。

6）旁路机械装置分析此信号，并关闭接触器K1。信号的分析在内部进行，无需采用BICO互联。

7）当接触器K1反馈“闭合”状态后，K2打开且电动机重新在变频器上工作。

带同步、不带重叠的旁路

1.描述

在“带同步、不带重叠的旁路（p1260=2）”激活时，只有接触器K1打开时，才会闭合接触器K2（anticipatory type synchronization先行同步）。在此时间内电动机未连接至电网，因此其转速由负载和摩擦确定。在同步前必须设置合适的电动机电压相位，如通过给定同步设定值（p3809），使电动机电压相位超出待同步的电网。在两个接触器同时打开的短时间内，电动机制动，因此当接触器K2闭合时，相位差和频率差接近零。

该功能正常实现的前提条件是：驱动转动惯量和负载足够大。

说明

足够高的转动惯量

若接触器K1和K2分离后电动机转速变化幅度比额定滑差的值小，则表示转动惯量足够高。在对电动机与电网相位差之间的电气角度差进行设置时，必须确保仍可通过p3809对其进行补偿。

由于确定了同步设定值（p3809），因此可以不使用限流电抗器。(www.xing528.com)

线路示例：带同步、不带重叠的旁路如图8-46所示。

2.激活

带同步、不带重叠的旁路功能（p1260=2）可通过一个控制信号激活。不可通过转速阈值或故障激活。

3.示例

图8-46 线路示例：带同步、不带重叠的旁路

在激活带同步、不带重叠的旁路（p1260=2）后，仍需设置如下参数，见表8-18。

表8-18 带同步、不带重叠的旁路功能的参数设置

不带同步的旁路

1.描述

在电动机投入电网运行时，首先在变频器的脉冲禁止后打开接触器K1，然后等待电动机的去磁时间结束，接着闭合接触器K2，使电动机直接在电网上运行。

由于电动机未经同步便在电网上运行，在通电时会产生补偿电流，在保护装置选型设计时应注意到这一点。

在从电网工频运行返回到变频运行时，首先打开接触器K2，在去磁时间结束后闭合接触器K1。接着变频器搜索旋转中的电动机，电动机恢复变频运行。

为此必须选用能够在电感负载下执行通断的接触器K2。

必须防止接触器K1和K2同时闭合。

必须激活“捕捉再起动”功能（p1200）。

线路示例：不带同步的旁路如图8-47所示。

2.激活

通过下列信号（p1267）可以激活不带同步的旁路（p1260=3）：

1）旁路由控制信号激活（p1267.0=1）：旁路功能可以由一个数字量信号（p1266）触发，例如通过上级控制系统。一旦数字量信号被取消，在解除旁路延时（p1263）结束后会切换到变频运行。

2）旁路由转速阈值激活（p1267.1=1）：一旦达到特定转速，便切换到旁路运行，即：变频器用作起动变频器。接通旁路的前提是，转速设定值大于旁路转速阈值（p1265）。而一旦斜坡函数发生器输入、r1119上的设定值低于旁路转速阈值（p1265）后，便恢复到变频运行。恢复变频运行后，为避免因为实际转速超出旁路转速阈值（p1265）而再次激活旁路，可以设置条件“设定值>比较值”。

旁路时间、解除旁路时间、旁路转速和用于切换的指令源都可以通过参数设定。

3.示例

在激活不带同步的旁路（p1260=3）后，仍需设置如下参数，见表8-19。

图8-47 线路示例：不带同步的旁路

表8-19 带重叠的非同步旁路功能的参数设置

4.重要参数一览（参见SINAMICS S120/S150参数手册）

（1）旁路功能

1）p1260：旁路配置。

2）r1261.0...9CO/BO：旁路控制字/状态字。

3）p1262[0...n]：旁路时滞。

4）p1263：解除旁路延迟时间。

5）p1264：旁路延迟时间。

6）p1265：旁路转速阈值。

7）p1266 BI：旁路控制指令。

8）p1267：旁路切换指令源的配置。

9）p1268 BI：旁路反馈“同步已结束”。

10）p1269[0...1]BI：旁路开关反馈。

（2）同步

1）p3800[0...n]：激活“电网-驱动同步”。

2）p3801[0...n]：“电网-驱动同步”驱动对象号。

3）p3802[0...n]：BI：“电网-驱动同步”使能。

4）r3803.0 CO/BO：“电网-驱动同步”控制字。

5）r3804 CO：“电网-驱动同步”目标频率。

6）r3805 CO：“电网-驱动同步”频率差。

7）p3806[0...n]：“电网-驱动同步”频率差阈值。

8）r3808 CO：同步电网驱动的相位差别。

9）p3809[0...n]：“电网-驱动同步”相位设定值。

10）p3811[0...n]：“电网-驱动同步”频率限制。

11）r3812 CO：“电网-驱动同步”修正频率。

12）p3813[0...n]：“电网-驱动同步”相位同步性阈值。

13）r3814 CO：“电网-驱动同步”电压差。

14）p3815[0...n]：“电网-驱动同步”电压差阈值。

15）p3816 CI：“电网-驱动同步”电压实际值U₁₂=U₁-U₂。

16）p3817 CI：“电网-驱动同步”电压实际值U₂₃=U₂-U₃。

17）r3819.0...7 CO/BO：同步电网驱动的状态指令。