Goodrive300变频器在空压机一体机的应用

采用永磁同步电机带动的空压机一体机取代传统异步驱动的空压机成为趋势。 Goodrive300变频器在该类空压机上的成功应用，体现出其优异的驱动能力及矢量控制特性，大大提升了空压机的效率及使用寿命。

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Goodrive300 空压机永磁同步电机矢量控制东莞英威腾变频器

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一、引言
作为近几年来迅速发展的一种节能、高效的新型空压机，同步空压机比异步空压机节电综合率有了明显的提高。但目前我国普遍使用的异步电机驱动螺杆空压机，仍存在系统冗余、效率不高、不具软启动功能、不易于维护等缺陷。为此，寻找合适的驱动装置便变得异常关键，而Goodrive300变频器与永磁同步电机一起构成的直驱式空压机驱动系统便是其不错的选择。该系统相对于使用交流异步电机作为驱动装置，降低了系统的工作损耗，提升了空压机的工作效率。
二、应用环境分析
2.1 空压机一体机系统组成
交流永磁同步电机主要是一种转子是永久磁铁励磁的一种同步电动机，该电机转子的转速保持与定子旋转磁场同步的旋转速度，故因此得名同步电机。、

无轴承永磁同步电机采用的特殊的无轴结构，就是将电机的转子与机头的轴直接联接在一起，电机没有了轴承、没有油封，电机与主机之间没有皮带、没有联轴器、没有齿轮，因此不存在任何的机械摩擦损失与传动损失，传动效率为1。
由于电力电子技术和控制技术的飞速发展以及交流永磁同步电机以其结构简单、性能体积比和性能重量比大、效率高、方便实现直接驱动等优点，在工业控制中得到了越来越广泛的应用。
2.2 同步空压机负载特性
由于变频化的螺杆空压机利用了变频器的无级调速特点，通过控制器或变频器内部的PID调节器，能使供气稳定；对用气量波动比较大的场合，又能快速调节响应。传统空压机输出压力的调节是靠对加卸载阀、调节阀的控制来实现的，调节速度慢，波动大，精度低，输出压力不稳定。

三、系统方案
3.1 英威腾Goodrive300变频器性能介绍
Ø         由于变频器本身含概了软启动器的功能，启动电流最大在额定电流的1.6倍以内，与工频启动一般在额定电流的6倍以上相比，启动冲击很小。这种冲击不仅是对电网的，对整个机械系统的冲击，也大大减少
Ø         高级矢量控制模式，Goodrive300变频器支持两种矢量控制模式，其中矢量控制模式0基于高性能32位DSP硬件平台，新型全程三相调制控制技术及精准参数静态自学习能力，可以实现优异控制效果，无论在加减速时间、力矩、转矩动态响应速度、运行电流、电机噪声、稳速精度等方面均有出色表现，对变频电机拥有优异的控制性能。
Ø         标配内置C3滤波器，有效滤除电源输入侧高次谐波，有效防止变频器整流过程中产生谐波干扰控制部分及弱电信号，保证系统工作稳定可靠。
Ø         环境适应能力强，完全独立风道设计加法兰安装模式可大幅提高抗击油污、粉尘及湿热等恶劣环境，有效降低变频故障率，延长使用寿命。Goodrive300变频器钣金件选用热浸镀锌板结合拉铆式固定方案，大大提高其EMC性能及抗腐蚀能力。
Ø         过载能力强，优异电流限幅特性，可有效降低变频过载、过流保护，最大限度保障生产连续性。
Ø         优越的AVR功能，超强电网适应性，可用于电网长期偏低或电网波动等电源恶劣场合，保障输出电压、电流、速度稳定性。
Ø         针对Goodrive300变频器，深圳市英威腾电气股份有限公司特提供24个月免费保修服务，全球服务网络覆盖，可有效解决客户后顾之忧。
3.2 变频器选择
采用永磁同步电机带动的空压机需要超过额定转矩的启动转矩，要实现迅速的启停控制，对控制精度的要求也较高，必须选用矢量控制型变频器。Goodrive300系列变频器是一款用来控制异步交流感应电机和永磁同步电机的变频器，能很好满足其性能要求。该变频器在同步电机控制下具有以下技术特点:
Ø         起动转矩：无PG矢量控制2.5Hz/150%（SVC）
Ø         过载能力：150%额定电流60s，180%额定电流10s，200%额定电流1s
Ø         调速比：无PG矢量控制 1：20
Ø         速度控制精度：无PG矢量控制：±0.2%最高速度
3.2 控制实现
整个变频驱动系统的电气接线如图2所示。

图2 系统电气接线图
四、具体使用效果

4.1    系统调试
调试主要包括参数自学习、空载调试及带载调试几个阶段。
带载调试时，先将变频器带轻载在30HZ运行，查看输出电流、电压、转速是否符合要求。本着先调节输出转速，再调节输出转矩的原则进行调节。当出现电压偏高时适度降低电流环比例系数。当出现低频力矩不足时适度调大同步电机交轴电感或调小电机定子电阻值便行，最终效果超出客户期望。
4.2    变频器参数设置
变频器部分关键参数见表2。
表2：  部分参数设置情况表

功能码	含义	参数	功能码	含义	参数
P00.00	速度控制模式	2	P00.01	运行指令通道	1
P00.09	设定源组合方式	1	P00.13	运行方向选择	2
P06.03	继电器RO1输出选择	5	P14.00	本机通讯地址	1
P14.01	通讯波特率设置	4	P14.02	数据位校验设置	1
P14.03	通讯应答延时	20ms

风机变频配置参数

功能码	含义	参数	功能码	含义	参数
P00.00	速度控制模式	0	P00.01	运行指令通道	2
P14.00	本机通讯地址	2	P00.13	运行方向选择	2
P14.01	通讯波特率设置	4
P14.02	数据位校验设置	1

本系统变频器具有短路、过载、过压、缺相、失速等多种保护和故障输出功能，能有效保证系统安全高效的运行。
五、客户评价
通过在长时间的运行观察和一线员工的反馈，由Goodrive300变频器驱动的空压机一体机系统运行良好，与传统的异步机带减速装置驱动空压机的方式相比，能效已经可以达到一级能效。
六、结束语
随着控制技术的发展，电机的制造向着专业化、自动化方向发展。变频器作为空压机的动力驱动设备，以其高效、低噪声、大启动转矩、高可靠性、良好的调速性能、免维护等优越性在油气生产中有着良好的应用前景。
参考文献：
[1] 《Goodrive 300变频器产品说明书》深圳市英威腾股份有限公司

关键词:

Goodrive300
空压机
永磁同步电机
矢量控制
东莞英威腾变频器