摘要：变频螺杆压缩机广泛应用于空压机行业，其性能卓越、稳定。传统的空压机的变频驱动系统控制回路布线复杂、安装费时和故障排除不方便等问题。GD300-01是英威腾应螺杆压缩机市场发展趋势而研发的一款空压机专用变频器。GD300-01因其丰富的功能、使用方便、性能稳定而广受客户认可。
关键词：GD300-01，螺杆式压缩机，空压机
1.介绍
传统空压机的变频调速系统是由变频器、PLC控制器、操作面板、发射器、控制开关以及接触器构成。它有如下缺点：控制回路布线复杂，安装费时，故障排除不方便及控制箱外观不够美观。由英威腾研发的空压机专用GD300-01变频器集成了一般空压机的PLC控制和风扇变频器的启动/停止/速度控制功能，保持了机头稳定油温，发挥润滑油的最佳性能。本文将介绍使用双变频控制系统的应用，由空压机专用GD300-01变频器和GD10变频器共同组成，应用于广州一家工厂的永磁同步空压机上。
2.双变频永磁同步空压机系统的特点
空压机专用GD300-01变频器的开发是基于英威腾Goodrive300变频器生产平台。GD300-01集成了PLC/控制器功能，节约了PLC/控制器的费用，并与PT100温度检测功能共同工作，实现了风扇的变频控制。与一般的异步变频空压机相比，GD300-01具有如下优势：
?用于永磁电机和压缩机主机的嵌套式完整直连轴结构，结构更加紧凑，100％的传输效率；
?无电机轴承：永磁转子直接安装在阳转子的延长轴上。无马达轴承结构，避免了电机轴承的故障点；
?电机体积小：只有一般调频电机体积的1/3，安装方便；
?永磁电机低速时，高效运行，比一般的调频电机具有更好的节能表现；
?永磁电动机使用高性能钕铁硼永磁材料，在120℃高温时亦无损失。定子线圈由专用耐电晕漆包线制作而成，具有极佳的绝缘特性，使用寿命长；
?对同步电机的快速响应速度，出色的排气响应性能；
?根据排气温度控制风扇转速，达到节能效果，系统和各部件保持温度稳定的时间更长。噪声也因为风扇由变频方法控制而减少。
3.系统原理及控制实现
3.1系统结构
图1双变频空压机控制系统的结构
3.2控制实现
?主机的启动/停止功能是通过通信协议485控制，频率由PID设置，实现闭环控制；
?电磁阀控制逻辑是由主变频器实现的，通过中继终端以控制入口阀；
?急停信号与数字输入端子相连，选择惯性停止功能；
?温度PID功能是由主变频器实现的，其通过模拟信号来设置风扇变频器的频率。调速信号为0至20mA；
?风扇的启动/停止功能是由主变频器（兼容电源频率启动/停止控制）的终端来控制；
?风扇故障信号属于主机的外部故障信号；
?机械故障通过终端来识别，当识别到机械故障时，控制面板上会显示报警；
?整个双变频驱动系统的接线图如图2所示。
图2双变频驱动系统的电气接线图
4.现场情况
4.1电机参数
|
电机
|
额定电压
|
额定电流
|
极对
|
额定频率
|
额定功率
|
|
SM
|
380V
|
45A
|
3
|
195.0HZ
|
22.0KW
|
4.2现场图
5.系统调试步骤
5.1主变频器调试
第1步：电线电缆按照系统接线图连接并确认。切断触摸面板的24V电源，并确保接地电缆连接正确（变频器接地和外壳接地）；
注：压力、温度和风扇转速信号是电流信号，所以相应的模拟信号输入端子应配置为电流信号；
第2步： P00.18设定为1，恢复出厂设置。根据电机实际情况，设置最大频率P00.03和电机参数，然后再操作电机参数自整定；
注：如果SM铭牌上没有电机额定电流，请根据变频器额定电流或默认值设定P02.19。
第3步：按QUICK / JOG（快/慢）按钮，减慢转速检查方向，如果不正确，更换电机电缆。
第4步：试运行。载频P00.14设定为4。调整电机控制参数，特别是电流环。P03.09设定为电机功率的传送值，参照表1。
|
P03.09 (参考)
|
电机功率
|
|
2000
|
18.5KW
|
|
2000
|
22KW
|
|
2500
|
37KW
|
|
3000
|
55KW
|
|
3000
|
75KW
|
|
3000
|
90KW
|
|
3500
|
110KW
|
|
3500
|
132KW
|
|
3500
|
160KW
|
表1电流环参数和功率对应表
5.2风扇变频器调试
第1步：电线电缆按照系统接线图连接并确认。
注：风扇转速信号是0至20mA。注意终端跳线的位置；
第2步： P00.18设定为1，恢复出厂设置。设置电机实际情况设置电机参数。按QUICK/JOG（快/慢）按钮，减慢转速检查方向，如果不正确，更换电机电缆。
5.3系统调试
第1步：打开触摸面板电源，等待系统启动；
第2步：进入系统配置界面，设置系统参数：压力传感器参数、温度传感器参数和风扇变频器参数等等，然后按“一键设置参数”按钮。系统将自动完成相关参数设定；
第3步：按照触摸屏说明，调整用户参数、生产参数和维护参数，然后运行。
5.4变频器参数表
主变频器的参数，见表2。
表2变频器参数表
|
型号：GD300-01-022 G-4
软件版本：V1.0
|
|
功能码
|
设置值
|
功能说明
|
备注
|
|
P00.00
|
0
|
矢量控制模式
|
默认值
|
|
P00.01
|
2
|
通讯运行指令
|
一键设置
|
|
P00.03
|
195.00Hz
|
最大输出频率
|
电机
|
|
P00.04
|
195.00Hz
|
运行频率上限
|
电机
|
|
P00.06
|
7
|
PID控制设置
|
一键设置
|
|
P00.11
|
20s
|
ACC时间
|
默认值
|
|
P00.12
|
20s
|
DEC时间
|
默认值
|
|
P00.14
|
4.0 kHz
|
载频
|
自定义
|
|
P01.15
|
25.00 Hz
|
停止速度
|
一键设置
|
|
P02.00
|
1
|
SM
|
电机
|
|
P02.15
|
22.0 kW
|
额定功率
|
|
P02.16
|
195.00 Hz
|
额定频率
|
|
P02.17
|
3
|
极对数
|
|
P02.18
|
380V
|
额定电压
|
|
P02.19
|
45A
|
额定电流
|
|
P02.20
|
0.054Ω
|
定子电阻
|
静态自整定结果
|
|
P02.21
|
0.72 mH
|
D轴电感
|
|
P02.22
|
1.79 mH
|
Q轴电感
|
|
P02.23
|
380
|
反电动势常数
|
|
P03.09
|
2000
|
电流环P
|
调试器
|
|
P03.10
|
1000
|
电流环I
|
默认值
|
|
P05.01
|
6
|
S1：滑行停车
|
一键设置
|
|
P05.02
|
9
|
S2：外部故障输入
|
|
P05.03
|
42
|
S3：空滤堵塞信号
|
|
P05.04
|
43
|
S4：油滤堵塞信号
|
|
P05.05
|
44
|
S5：分离器堵塞信号
|
|
P05.06
|
45
|
S6：精密分离单元堵塞信号
|
|
P05.07
|
46
|
S7：外部故障1
|
|
P05.08
|
47
|
S8外部故障2
|
|
P05.10
|
001
|
负极输入
|
|
P05.32
|
2.00 V
|
A1下限
|
|
P06.03
|
27
|
RO1辅助电机
启动/停止控制
|
默认值
|
|
P06.04
|
28
|
RO2：电磁阀控制输出
|
|
P06.14
|
24
|
AO1：温度PID输出
|
|
P06.21
|
0.5 s
|
AO1输出滤波时间
|
一键设置
|
|
P09.00
|
10
|
PID设置源：
空压机专用
|
|
P09.02
|
8
|
PID反馈源：
空压机专用（AI1）
|
|
P09.08
|
0.2 %
|
PID控制偏差限制
|
|
P11.06
|
110 %
|
自动电流限制
|
|
P11.07
|
5.0 Hz/s
|
电流限制时降频率
|
|
P11.15
|
0.0 s
|
速度偏差检测时间
|
|
P13.02
|
25 %
|
源电流1
|
|
P13.08
|
60
|
控制参数1
|
|
P13.09
|
5.0
|
控制参数2
|
|
P14.00
|
2
|
本地通讯地址
|
默认值
|
|
P18.00
|
1
|
控制模式
|
一键设置
|
|
P18.01
|
1
|
休眠功能
|
默认值
|
|
P18.02
|
0
|
加载和卸载模式：
自动模式
|
默认值
|
|
P18.03
|
1
|
温度传感器
PT100直连
|
默认值
|
|
P18.04
|
1.6 MPa
|
压力传感器上限
|
默认值
|
|
P18.05
|
0.85 MPa
|
卸载压力
|
自定义
|
|
P18.06
|
0.6 MPa
|
加载压力
|
自定义
|
|
P18.07
|
0.7 MPa
|
设置压力
|
自定义
|
|
P18.08
|
75 ℃
|
风扇启动温度
|
默认值
|
|
P18.09
|
65 ℃
|
风扇停止温度
|
默认值
|
|
P18.10
|
75 ℃
|
设置温度
|
默认值
|
|
P18.11
|
40.0 Hz
|
加载运行频率下限
|
自定义
|
|
P18.12
|
40.0 Hz
|
空载运行频率
|
自定义
|
|
P18.13
|
300 s
|
空载延时时间
|
默认值
|
|
P18.14
|
0 s
|
停止延时时间
|
默认值
|
|
P18.15
|
10 s
|
加载延时时间
|
默认值
|
|
P18.16
|
8 s
|
重启延时时间
|
自定义
|
风扇变频器参数表，见表3。
表3风扇变频器参数
|
型号：GD10-1R5G-4-B
风扇：0.375kW，380V
|
|
功能码
|
设置值
|
功能说明
|
备注
|
|
P00.01
|
1
|
终端运行指令
|
一键设置
|
|
P00.05
|
25.00Hz
|
运行频率下限
|
|
P00.06
|
2
|
AI设置频率
|
|
P00.13
|
2
|
禁止反向运行
|
|
P05.01
|
1
|
S1：正向旋转运行
|
|
P06.03
|
5
|
RO：变频器故障
|
|
P14.00
|
1
|
本地通讯地址
|
6.结论
集成于双变频驱动系统中的英威腾空压机专用GD300-01变频器在永磁同步空压机上的成功应用，提供了性价比更好的空压机变频器系统解决方案，降低了空压机控制系统的故障点，并提供更好的一站式服务，使螺杆压缩机的安装和维护非常方便。随着客户更高的高效节能要求，同步电机越来越多地应用于空压机。英威腾空压机专用GD300-01变频器将会引导空压机行业的发展，生产强大的拖拽能力和完善的控制系统。另外， GD300-01变频器也可与异步空压机兼容。
参考资料：
[1] 深圳市英威腾电气股份有限公司《GD300-01操作说明书》
[2] 深圳市英威腾电气股份有限公司《GD10操作说明书》
