《电气传动自动化技术手册》它是作为一份标准的技术参考文档存在的, 它的服务对象是那些从事电气传动系统的设计工作的人, 还有搞工程实施的人, 以及专门负责运维的人员, 它里面包含的知识体系是非常完整的, 这一点可以从它从基础原理讲起, 一直到工程落地的整个过程都涵盖在内看出来, 这份手册在变频器、伺服驱动、PLC控制、工业机器人这些电气传动领域的相关工作中是可以发挥作用的, 比如在研发方面, 在选型方面, 以及在故障诊断方面, 人们都可以使用它。
手册核心章节结构
这本手册是按照"原理"—设备"—系统"—应用"这四个层面, 一层进一层的逻辑来组织内容的, 一共设置了六个章节的。
1. 基础理论与元器件这一部分的内容涵盖了电机原理, 这其中包括交流异步、直流有刷、直流无刷以及永磁同步这些类型, 还包括电力电子变换拓扑, 这些拓扑具体涉及到了GTO、IGBT以及IPM模块, 同时还包含了EMC设计准则。
2. 关于驱动设备技术的内容包括: 通用变频器, 它涉及V/F控制策略、矢量控制策略以及FOC控制策略。还有伺服驱动器, 其中集成了位置控制系统、速度控制系统以及转矩控制系统这三大环路。此外也包括直流调速系统, 以及软启动器和电子耦合器这些产品。
3. 自动化控制系统: PLC硬件架构与编程包括梯形图、SCL和ST, 还有运动控制卡、现场总线以及工业以太网协议。其中, 现场总线涉及PROFIBUS、EtherCAT、CANopen和Modbus TCP。
4. 传动系统设计这一项工作包含了对机械负载进行建模, 计算功率和转矩, 匹配传动比, 以及选择散热措施和防护等级IP。
5. 在这个工程实施与调试的环节里面, 大家得按照规范去搞定电气接线, 还得走那个参数整定的流程, 至于同步调试的方法是啥呢, 也有讲究, 要是遇上那种常见的故障代码, 排查起来是有路径的。
6. 典型行业应用: 在起重冶金行业里面, 有传动方案和案例。在机床行业里面, 也有传动方案和案例。在电梯行业里面, 还有传动方案和案例。风电变桨场景里, 有相关的传动方案和案例。在新能源产线方面, 能够提供传动方案和案例。轨道交通这样的场景内, 同样包含传动方案和案例之类的具体内容。
核心技术要点
控制策略是, 目前主流的FOC, 也就是那个名为磁场定向控制的技术, 它在精度方面要明显要好于V/F这种方式, 相关的手册当中提供了, 关于dq轴解耦的完整公式, 以及相应的死区补偿算法, 这些内容都进行了明确的说明。
器件选型: IGBT模块需要根据额定电流这一指标进行匹配, 还要根据耐压这一指标进行匹配, 另外也要根据开关损耗这一指标进行匹配。手册里面附带了对应不同系列型号的对照表, 具体包含A系列、B系列、C系列以及D系列在内的这些类别的内容供查阅。
通信与同步: 在多轴同步这种应用场景下面, 大家要优先去选择EtherCAT或者是PROFINET这两种方案。其中使用EtherCAT的时候它的周期是125微秒。相关的操作规范里明确规定了主站和从站之间的拓扑结构应该是怎样的, 同时也规定了心跳超时的具体阈值是多少。
保护以及故障这些方面里面的东西, 像什么是过流, 还有过压, 欠压也包含在内, 以及过温问题, 又或者编码器发生的故障等等情况下的那些保护阈值, 还有一些动作的逻辑安排, 这些事情, 全都是以IEC 61800-5-1这个标准作为编写依据来进行设置的。
工程应用与选型指引
手册里的第五章提供了一条选型的三路路径, 这路径叫“负载类型转到传动方案再转器件型号”, 并且它是以表格的形态列出来的:
使用规范与注意事项
所有的参数以及阈值都是要以手册的最新版为准, 这个版本的编号是标注在了封面还有每一章的页脚上面的, 所以工程文件就必须要去注明那个引用的版本号。
涉及人身安全的高压部分（≥1000 V AC / 1500 V DC）操作，必须遵守GB/T 18271及IEC 61800-5-2安全规程。
手册里的数据是根据标准工况来确定的, 这个标准工况是指海拔高度在两千米及以下, 还有环境温度是四十摄氏度, 如果实际的使用情况超出了这个范围的话, 那就需要进行降容修正, 具体的修正系数可以去看附录C。
这本手册是由电气传动技术委员会编制的。它每两年修订一次。最新修订版的发布渠道是以官方网站公告为准的。
