1 预充电回路概述
sinamics s120系列为电压源型变频器,直流回路采用电容做储能滤波元件。当使用二极管整流时,主回路上电的瞬间,直流母线之间相当于短路,为避免瞬间冲击电流对功率器件造成损坏,需要通过预充电回路对电容充电,逐步建立直流母线电压。
sinamics s120的整流模块称为进线模块line module。s120的进线模块包括基本型进线模块blm(basic line module)、非调节型进线模块slm(smart line module)以及调节型进线模块alm(active line module),它们所采用的功率器件不尽相同,因此预充电回路以及主回路的接线方式也有所不同,下面逐一进行介绍。
2 书本型blm的预充电回路及接线方式
blm为6脉动、不可控整流单元不可控整流模块,根据功率不同,所采用的整流器件也有所不同。
2.1 20kw及40kw书本型blm
这两档功率的blm模块采用二极管整流,内部集成了预充电回路,如图1所示,通过预充电电阻对直流母线电容充电。
图1 20kw及40kw书本型blm的预充电回路
由于在预充电的过程中,预充电电阻以热能的方式消耗能量,因此不能频繁地合分闸(应间隔3分钟以上),以避免预充电电阻过热损坏。图2所示为blm的典型接线方式,其上电流程为:
(1)主开关合闸的同时,通过其辅助触点闭合使能blm;
(2)通过开关量或者通讯报文控制p840参数启动blm;
(3)经过p862中设置的延时时间后,bico参数r863.1置位,可将此参数连接至 cu上的一个do点,用来控制主回路接触器合分闸;
(4)主接触器的辅助触点可接至cu的di点,作为合闸的反馈信号;
(5)合闸后,电流流过预充电电阻,预充电过程持续约1秒钟,完成后,内部逻辑控制旁路接触器吸合,电流从主回路流入。
注意:如果不通过p840来启动blm,而只是通过外部逻辑接通主回路,直流回路电压也能建立,但是此时旁路接触器并没有闭合,当电机模块启动、负载增大时,预充电电阻上的电压降也随之增大,导致直流母线欠电压故障,预充电电阻也可能过热损坏。
图2 blm的典型接线方式
2.2 100kw书本型blm
该模块采用晶闸管整流,如图3所示,通过改变晶闸管导通角(相角控制)对直流母线电容充电,因此不需要预充电电阻和旁路接触器。主回路上电后,变频器控制晶闸管导通角逐渐增大,直至完全导通,预充电过程完成进入正常运行阶段。
图3 100kw书本型blm的主回路简图
100kw书本型blm的典型接线图和20kw/40kw的blm一样,上电流程也一样,如2.1节所述。不同的是,我们必须通过p840参数启动,才能触发晶闸管整流,否则直流母线没有电压。
3 书本型slm的预充电回路
slm为不可控的整流回馈单元,它的功率器件包括igbt及反并联的二极管,预充电回路与20kw/40kw书本型的blm一样也集成在模块内部,如图4所示,同样不能频繁地合分闸(应间隔3分钟以上),以避免预充电电阻过热损坏。
图4 书本型slm的预充电回路
3.1 5kw及10kw书本型slm
这两档功率的slm模块没有drive-cliq接口,可以通过它上面的x21、x22端子进行控制和状态指示。图5为5kw及10kw书本型slm的典型接线图,其上电流程为:
(1)主开关合闸的同时,通过其辅助触点闭合使能slm;
(2)这两款模块没有自己的参数,也不需要通过控制p840参数启动slm,预充电完成后旁路接触器自动合闸;
(3)可以利用cu上的do点来控制主回路接触器合分闸;
(4)主接触器的辅助触点可接至cu的di点,作为合闸的反馈信号;
(5)合闸后,电流流过预充电电阻,预充电过程持续约1秒钟,完成后,内部逻辑控制旁路接触器吸合,电流从主回路流入。
(6)x21的“准备好”信号和“报警”信号可连接至cu的di点,作为电机模块运行的必要条件,同时也可以将cu的do点连接至x22端子来禁止slm的回馈功能或复位故障。
图5 5kw及10kw书本型slm的典型接线方式
3.2 16kw及以上的书本型slm
这些slm模块的典型接线图与20kw/40kw书本型的blm一样,上电流程也一样,如2.1所述,这里不再赘述。
注意:如果不通过p840来启动slm(16kw及以上),而只是通过外部逻辑接通主回路,直流回路电压也能建立,但是此时旁路接触器并没有闭合,当电机模块启动、负载增大时,预充电电阻上的电压降也随之增大,导致直流母线欠电压故障,预充电电阻也可能过热损毁坏。
4 书本型alm的预充电回路
alm为可控的整流回馈单元,它的功率器件包括igbt及反并联的二极管,预充电回路与20kw/40kw书本型的blm一样也集成在模块内部,如图6所示,同样不能频繁地合分闸(应间隔3分钟以上),以避免预充电电阻过热损坏。
图6 书本型alm的预充电回路
图7为书本型alm以及与之匹配的接口模块aim的典型接线图,其上电流程与20kw/40kw书本型的blm一样,如2.1节所述,这里不再赘述,下面介绍alm与aim之间的接线:
(1)aim的温度信号需要接到alm的x21端子,否则会报f06260——滤波器过温;
(2)aim中散热风扇的供电;
(3)可以通过外部逻辑禁用散热风扇。
图7 alm与aim的接线图
注意:如果不通过p840来启动alm,而只是通过外部逻辑接通主回路,直流回路电压也能建立,但是此时旁路接触器并没有闭合,当电机模块启动、负载增大时,预充电电阻上的电压降也随之增大,导致直流母线欠电压故障,预充电电阻也可能过热损坏。