FC 301

摘要

产品标识

• 产品系列： VLT® AutomationDrive FC 301/302
• 功率范围： 0.25-75 kW
• 文档标题： 设计指南
• 文档版本： MG33BF02 - Rev. 2013-12-20

引言

本设计指南提供了将变频器集成到各种应用中的信息。内容涵盖基本工作原理、产品特性、系统集成、产品规格、安装以及应用示例。

安全

• 警告： 包含高压组件。只有合格人员才能安装、操作和维护本设备。维修前务必断开主电源并等待电容器放电完毕。
• 警告： 当连接主电源时，存在电机意外启动的风险。当人身安全需要时，请断开电源。
• 警告： 泄漏电流可能超过 3.5 mA。确保正确接地以防止严重伤害。
• 注意： 永磁电机的意外旋转可能导致伤害。请锁定电机以防止意外旋转。
• 注意： 如果在通电前未正确固定内部盖板，存在受伤风险。

合格人员

合格人员经过培训并获得授权，能够根据相关法律法规安装、调试和维护设备，并熟悉本文档中的安全措施。

安全符号

• 警告： 潜在的危险情况，可能导致死亡或严重伤害。
• 注意： 潜在的危险情况，可能导致轻微或中度伤害，或提醒注意不安全操作。
• 通知： 重要信息，包括可能导致设备或财产损坏的情况。

放电时间

直流母线电容器在断电后可能仍保持充电状态。维修前，需根据电压和功率等级遵守最短等待时间。

• 200-240 V (0.25-3.7 kW)：4 分钟
• 200-240 V (5.5-37 kW)：7 分钟
• 380-500 V (0.25-7.5 kW)：15 分钟
• 380-500 V (11-75 kW)：20 分钟
• 525-600 V (0.75-7.5 kW)：15 分钟
• 525-600 V (11-75 kW)：20 分钟
• 525-690 V (1.5-7.5 kW)：15 分钟
• 525-690 V (11-75 kW)：20 分钟

基本工作原理

变频器为标准三相感应电机提供可变频率和电压，以控制电机转速。它由四个主要模块组成：整流器、中间电路、逆变器以及控制和调节单元。

工作顺序

• 整流器部分： 交流电通过输入端子（L1、L2、L3）进入。
• 中间部分： 整流后的电压由正弦波滤波器（直流母线电抗器和电容器组）进行平滑处理。
• 逆变器部分： IGBT 开关动作，利用丹佛斯 VVC+ PWM 原理产生输出波形，以实现最佳电机性能。
• 制动选项： 对于配备动态制动选项的单元，制动 IGBT 和外部制动电阻通过吸收再生能量来限制中间电路电压。
• 负载共享： 具有此选项的单元可以将多个变频器的直流母线电路连接在一起，以共享过电压，从而可能减少对外部制动电阻的需求并节省能源。此配置需要特定考量，并应咨询丹佛斯应用工程部门。

控制接口

控制输入可通过以下方式接收：

• 本地控制面板（手动模式）
• 可编程的模拟、数字以及模拟/数字控制端子（自动模式）
• RS-485、USB 或串行通信端口（自动模式）

控制

变频器可以控制电机转速或转矩。

控制原理

• 速度控制：
  • 开环： 无需电机反馈（无传感器）。
  • 闭环 PID： 需要将速度反馈至输入以实现更高精度。
• 转矩控制： 用于转矩控制过程的场合（例如张力控制）。可在 VVC+（开环）或磁通控制（闭环，带电机速度反馈）中选择。需要正确的电机数据以获得最佳性能。

FC 301 与 FC 302 控制原理对比

• FC 301： 通用型变频器，采用电压矢量控制（VVC+）。可处理异步电机和永磁同步电机。电流检测基于直流母线或电机相电流。
• FC 302： 高性能变频器，支持多种电机控制原理（U/f、VVC+、磁通矢量）。可处理永磁同步电机和鼠笼式异步电机。电机相线中配备 3 个电流互感器。

VVC+ 控制结构

控制结构图展示了使用 VVC+ 进行速度和过程控制时的开环与闭环配置。速度 PID 控制的参数位于组 7-0*，过程 PID 控制的参数位于组 7-2* 和 7-3*。

无磁通传感器控制结构（仅限 FC 302）

该结构适用于 FC 302，采用无磁通传感器控制。它包含一个用于速度 PID 控制的估算速度反馈。

带电机反馈的磁通控制结构（仅限 FC 302）

该配置（仅限 FC 302）利用电机反馈（编码器或旋转变压器）实现精确控制。它支持速度闭环、转矩控制和过程 PID 控制。

PID 控制

• 速度 PID 控制： 在负载变化时保持电机速度恒定。根据 1-00 配置模式 和 1-01 电机控制原理 的设置，可提供不同的控制配置。建议调整 PID 参数以获得最佳性能，尤其是在使用磁通电机控制原理时。

系统集成

环境运行条件

• 湿度： 未指定。
• 温度： 未指定。
• 温度与冷却： 未指定。
• 手动降容： 讨论低速和低气压下的降容。
• 噪声： 未指定。
• 振动与冲击： 未指定。
• 腐蚀性环境： 讨论气体、粉尘暴露以及潜在爆炸性环境。
• 维护： 未指定。
• 存储： 未指定。

EMC 合规性

该产品设计符合 EMC 指令要求。

• EMC 测试结果： 未指定。
• 发射要求： 未指定。
• 抗扰度要求： 未指定。
• 电机绝缘： 未指定。
• 电机轴承电流： 未指定。

电源干扰/谐波

讨论谐波的影响、谐波限制标准、缓解措施及计算。

电气隔离 (PELV)

• PELV - 保护特低电压： 未指定。

制动功能

• 制动电阻选择： 未指定。

产品规格

电气数据

• 电源 200-240 V： 详见第 58 页。
• 电源 380-500 V： 详见第 60 页。
• 电源 525-600 V（仅限 FC 302）： 详见第 63 页。
• 电源 525-690 V（仅限 FC 302）： 详见第 66 页。

通用规格

• 电源： 未指定。
• 电机输出与电机数据： 未指定。
• 环境条件： 未指定。
• 电缆规格： 未指定。
• 控制输入/输出与控制数据： 未指定。
• 环境温度降容： 机箱类型 A、B 和 C 的详细信息见第 73-76 页。
• dU/dt 测试测量值： 详见第 78 页。
• 效率： 详见第 81 页。
• 噪声： 详见第 81 页。

订购指南

变频器配置器

• 型号代码： 详见第 82 页。
• 语言： 详见第 84 页。

订货号

• 选件与附件： 详见第 85 页。
• 备件： 详见第 87 页。
• 附件包： 详见第 87 页。
• VLT AutomationDrive FC 301： 详见第 88 页。
• FC 302 制动电阻： 详见第 92 页。
• 其他扁平封装制动电阻： 详见第 99 页。
• 谐波滤波器： 详见第 101 页。
• 正弦波滤波器： 详见第 103 页。
• dU/dt 滤波器： 详见第 105 页。

机械安装

安全

请参阅第 107 页。

机械尺寸

• 机械安装： 详见第 110 页。
  • 间隙： 详见第 110 页。
  • 壁挂安装： 详见第 110 页。

电气安装

安全

请参阅第 112 页。

电缆

• 紧固扭矩： 详见第 113 页。
• 进线孔： 详见第 114 页。
• 连接完成后盖板紧固： 详见第 118 页。

电源连接

• 熔断器与断路器： 关于熔断器以及 CE 和 UL 合规建议的信息见第 122-126 页。

电机连接

请参阅第 132 页。

接地漏电电流保护

请参阅第 134 页。

附加连接

• 继电器： 详见第 136 页。
• 隔离开关与接触器： 详见第 138 页。
• 负载共享： 详见第 138 页。
• 制动电阻： 详见第 138 页。
• PC 软件： MCT 10、MCT 31 和谐波计算软件 (HCS) 在第 139 页有描述。

附加电机信息

• 电机电缆： 详见第 140 页。
• 多电机连接： 详见第 140 页。

安全

• 高压测试： 详见第 142 页。
• EMC 接地： 详见第 142 页。
• ADN 合规安装： 详见第 142 页。

应用示例

• 常用应用： 详见第 144 页。
• 闭环驱动系统： 详见第 149 页。
• 转矩限制与停止编程： 详见第 149 页。
• 速度控制编程： 详见第 150 页。

选件与附件

通讯选件

请参阅第 152 页。

I/O、反馈与安全选件

• VLT® 通用 I/O 模块 MCB 101
• VLT® 编码器选件 MCB 102
• VLT® 旋转变压器选件 MCB 103
• VLT® 继电器卡 MCB 105
• VLT® 安全 PLC 接口选件 MCB 108
• VLT® PTC 热敏电阻卡 MCB 112
• VLT® 扩展继电器卡 MCB 113
• VLT® 传感器输入选件 MCB 114
• VLT® 安全选件 MCB 15x
• VLT® C 选件适配器 MCF 106

运动控制选件

请参阅第 168 页。

附件

• 制动电阻
• 正弦波滤波器
• dU/dt 滤波器
• 共模滤波器
• 谐波滤波器
• IP21/Type 1 机箱套件
• LCP 远程安装套件
• 适用于机箱类型 A5、B1、B2、C1 和 C2 的安装支架

RS-485 安装与设置

安装与设置

• 概述： 请参阅第 176 页。
• 网络连接： 请参阅第 177 页。
• 总线终端： 请参阅第 177 页。
• RS-485 安装与设置： 请参阅第 177 页。
• FC 协议概述： 请参阅第 177 页。
• 网络配置： 请参阅第 178 页。
• FC 协议报文帧结构： 有关电报结构、地址、数据控制、数据字段、PKE、参数编号、索引、参数值及支持的数据类型的详细信息，请参阅第 178-181 页。
• 示例： 写入和读取参数值的演示请参阅第 181-182 页。

Modbus RTU 概述

• 假设与用户知识： 请参阅第 182 页。
• Modbus RTU 概述： 请参阅第 182 页。
• 带 Modbus RTU 的变频器： 请参阅第 183 页。
• 网络配置： 请参阅第 183 页。
• Modbus RTU 报文帧结构： 有关报文结构、起始/停止字段、地址、功能字段、数据字段、CRC 校验字段、线圈寄存器寻址及功能码的详细信息，请参阅第 183-186 页。
• 如何访问参数： 参数处理、存储、IND、文本块、转换因子及参数值的说明请参阅第 186-187 页。
• Danfoss FC 控制协议： 根据 FC 协议和 PROFIdrive 协议的控制字和状态字，以及总线速度参考值，详见第 187-192 页。

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官方数据表 (PDF)

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