西門子變頻器MM420-12/2

西門子變頻器MM420-12/2

MICROMASTER 420 無濾波器 200-240V+10/-10% 1 AC/1/三相交流 47-63Hz 恒定轉(zhuǎn)矩 0.12kW 過載 150% 用于 60S 二次矩 0.12kW 173x 73x 149（高x寬x深） 防護(hù)等級 IP20 環(huán)境溫度 -10+50°C 無 AOP/BOP

變頻器日常使用中出現(xiàn)的一些問題，很多情況下都是因為變頻器參數(shù)設(shè)置不當(dāng)引起的。西門子變頻器可設(shè)置的參數(shù)有幾千個，只有系統(tǒng)地、合適地、準(zhǔn)確地設(shè)置參數(shù)才能充分利用變頻器性能。 [1] 

變頻器控制方式的選擇由負(fù)荷的力矩特性所決定，電動機(jī)的機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性根據(jù)下列關(guān)系式?jīng)Q定：

p= t n/ 9550

式中：p——電動機(jī)功率(kw)

t——轉(zhuǎn)矩(n. m)

n——轉(zhuǎn)速(r/ min)

轉(zhuǎn)矩t與轉(zhuǎn)速n的關(guān)系根據(jù)負(fù)載種類大體可分為3種[2]。

(1)即使速度變化轉(zhuǎn)矩也不大變化的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，此類負(fù)載如傳送帶、起重機(jī)、擠壓機(jī)、壓縮機(jī)等。

(2)隨著轉(zhuǎn)速的降低，轉(zhuǎn)矩按轉(zhuǎn)速的平方減小的負(fù)載。此類負(fù)載如風(fēng)機(jī)、各種液體泵等。

(3)轉(zhuǎn)速越高，轉(zhuǎn)矩越小的恒功率負(fù)載。此類負(fù)載如軋機(jī)、機(jī)床主軸、卷取機(jī)等。

變頻器提供的控制方式有v/f控制、矢量控制、力矩控制。v/f控制中有線性v/f控制、拋物線特性v/f控制。將變頻器參數(shù)p1300設(shè)為0，變頻器工作于線性

v/f控制方式，將使調(diào)速時的磁通與勵磁電流基本不變。適用于工作轉(zhuǎn)速不在低頻段的一般恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速對象。

將p1300設(shè)為2，變頻器工作于拋物線特性v/f控制方式，這種方式適用于風(fēng)機(jī)、水泵類負(fù)載。這類負(fù)載的軸功率n近似地與轉(zhuǎn)速n的3次方成正比。其轉(zhuǎn)矩m近似地與轉(zhuǎn)速n的平方成正比。對于這種負(fù)載，如果變頻器的v/f特性是線性關(guān)系，則低速時電機(jī)的許用轉(zhuǎn)矩遠(yuǎn)大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，從而造成功率因數(shù)和效率的嚴(yán)重下降。為了適應(yīng)這種負(fù)載的需要，使電壓隨著輸出頻率的減小以平方關(guān)系減小，從而減小電機(jī)的磁通和勵磁電流，使功率因數(shù)保持在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。

可以進(jìn)一步通過設(shè)置參數(shù)使v/f控制曲線適合負(fù)載特性。將p1312在0至250之間設(shè)置合適的值，具有起動提升功能。將低頻時的輸出電壓相對于線性的v/f曲線作適當(dāng)?shù)奶岣咭匝a(bǔ)償在低頻時定子電阻引起的壓降導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)矩減小的問題。適用于大起動轉(zhuǎn)矩的調(diào)速對象。

變頻器v/f控制方式驅(qū)動電機(jī)時，在某些頻率段，電機(jī)的電流、轉(zhuǎn)速會發(fā)生振蕩，嚴(yán)重時系統(tǒng)無法運(yùn)行，甚至在加速過程中出現(xiàn)過電流保護(hù)，使得電機(jī)不能正常啟動，在電機(jī)輕載或轉(zhuǎn)矩慣量較小時更為嚴(yán)重?？梢愿鶕?jù)系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩的頻率點(diǎn)，在v/f曲線上設(shè)置跳轉(zhuǎn)點(diǎn)及跳轉(zhuǎn)頻帶寬度，當(dāng)電機(jī)加速時可以自動跳過這些頻率段，保證系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行。從p1091至p1094可以設(shè)定4個不同的跳轉(zhuǎn)點(diǎn)，設(shè)置p1101確定跳轉(zhuǎn)頻帶寬度。

有些負(fù)載在特定的頻率下需要電機(jī)提供特定的轉(zhuǎn)矩，用可編程的v/f控制對應(yīng)設(shè)置變頻器參數(shù)即可得到所需控制曲線。設(shè)置p1320、p1322、p1324確定可編程的v/f特性頻率座標(biāo)，對應(yīng)的p1321、p1323、p1325為可編程的v/f 特性電壓座標(biāo)。

參數(shù)p1300設(shè)置為20，變頻器工作于矢量控制。這種控制相對完善，調(diào)速范圍寬，低速范圍起動力矩高，精度高達(dá)0.01%，響應(yīng)很快，高精度調(diào)速都采用svpwm矢量控制方式。

參數(shù)p1300設(shè)置為22，變頻器工作于矢量轉(zhuǎn)矩控制。這種控制方式是目前上*的控制方式，其他方式是模擬直流電動機(jī)的參數(shù)，進(jìn)行保角變換而進(jìn)行調(diào)節(jié)控制的，矢量轉(zhuǎn)矩控制是直接取交流電動機(jī)參數(shù)進(jìn)行控制，控制簡單，精確度高。

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(SIEMENS)上海非俗工控自動化設(shè)備有限公司（西門子分銷商）

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以及視頻《S120產(chǎn)品簡介——制動單元介紹》

S120的特點(diǎn)

SINAMICS S120是西門子公司推出的全新的集V/F、矢量控制及伺服控制于一體的驅(qū)動控制系統(tǒng)，它不僅能控制普通的三相異步電動機(jī)，還能控制同步電機(jī)、扭矩電機(jī)及直線電機(jī)。SINAMICS S120具有模塊化設(shè)計，可以提供高性能的單軸和雙軸驅(qū)動，功率范圍涵蓋0.12 kW – 4500 kW，具有廣泛的工業(yè)應(yīng)用價值。由于其具有很高的靈活性能，SINAMICS S120可以*的滿足應(yīng)用日益增長的對驅(qū)動系統(tǒng)軸數(shù)量和性能的要求。它具有以下特點(diǎn)：

“高度靈活”的模塊化設(shè)計

允許不同功率等級與控制性能的單元自由組合，所有系統(tǒng)組件之間都具有高度的兼容性，同時還可通過簡單并聯(lián)就可實(shí)現(xiàn)功率的增容。

“一網(wǎng)到底”的通訊技術(shù)

上位通訊支持標(biāo)準(zhǔn)的 PROFIBUS DP 現(xiàn)場總線或新一代高速工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù) PROFINET，可以方便地集成到工廠 IT 環(huán)境，傳動組件之間采用*的DRIVE-CLiQ通訊。

“一心多用”的多機(jī)控制技術(shù)

一個控制單元就可同時控制多達(dá)四臺逆變和一臺整流，所需數(shù)據(jù)都保存在控制單元中，在控制單元內(nèi)就能建立軸間連接和控制，保證系統(tǒng)高效可靠運(yùn)行。

智能化的驅(qū)動組件鏈路——DRIVE-CLiQ

基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的全新傳動串行通訊，用于傳動組件之間的通訊。DRIVE-CLIQ 組件都有一個電子銘牌，各項技術(shù)數(shù)據(jù)都將自動裝載到控制單元中，從而讀取拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn) SINAMICS 驅(qū)動系統(tǒng)的自動配置。

裝置并聯(lián)的“無環(huán)流設(shè)計”

由于選用了新一代高性能 IGBT 和*的均流控制技術(shù)，裝置并聯(lián)增容時，只需滿足zui短電機(jī)電纜的要求就可，而無需笨重而昂貴的平衡電抗或輸出電抗器。

四象限運(yùn)行的“IGBT智能整流”

全新的 IGBT 整流 ——SLM，在實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行的基礎(chǔ)上，成功避免了換流故障，又免除了傳統(tǒng)晶閘管正反橋整流/回饋所需的自耦變壓器，大大提高了傳動系統(tǒng)的可靠性。

控制方式

V/f控制

V/f 控制用于簡單傳動的標(biāo)準(zhǔn)解決方案：

---用于聯(lián)動裝置

---用于電機(jī)額定功率小于 25% 的變頻器額定功率

---用于調(diào)試過程中的測試運(yùn)行

矢量控制

矢量控制的優(yōu)勢：

---高穩(wěn)定性運(yùn)行，無論負(fù)載波動或給定值變化

---給定值變化時能快速響應(yīng)（→ 優(yōu)異的控制特性）

---負(fù)載波動時能夠快速調(diào)節(jié)（→ 優(yōu)異的抗干擾性）

---能以zui大轉(zhuǎn)矩進(jìn)行加速和制動

---轉(zhuǎn)矩的閉環(huán)控制，制動轉(zhuǎn)矩值與當(dāng)前轉(zhuǎn)速無關(guān)

---零速時也可以輸出zui大制動轉(zhuǎn)矩

---閉環(huán)控制的范圍：轉(zhuǎn)速大于 1% 額定轉(zhuǎn)速

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F0515_SINAMICS S120變頻器可否在VF控制方式下實(shí)現(xiàn)一拖多

帶編碼器的矢量控制（VC）：

---要求高轉(zhuǎn)速精度

---要求高動態(tài)響應(yīng)（給定變化或負(fù)載擾動時）

---要求轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)范圍大于 1:20

不帶編碼器的矢量控制（SLVC）：

---用于大功率、獨(dú)立運(yùn)行的異步電機(jī)

---適合各種動態(tài)響應(yīng)要求

---轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍在 1:20 之內(nèi)（> 5% 額定轉(zhuǎn)速）

------實(shí)際磁通或即電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速僅通過一個電機(jī)模型

------電機(jī)模型借助電流和電壓進(jìn)行計算

------在0 Hz 左右的低頻區(qū)內(nèi)，模型無法足夠精確地計算出電機(jī)轉(zhuǎn)速。 因此在低頻范圍內(nèi)矢量控制會從閉環(huán)切換為開環(huán)

不帶編碼器的運(yùn)行在多數(shù)情況下可以實(shí)現(xiàn)高性能、穩(wěn)定運(yùn)行的矢量控制，如果需要在小于 1% 的額定轉(zhuǎn)速下調(diào)速或更高精確度的要求，需要使用帶編碼器的矢量控制

SLVC 或 VC 時可通過參數(shù) p1501 切換至轉(zhuǎn)矩控制，或直接通過參數(shù) p1300 設(shè)置。轉(zhuǎn)矩控制時，需要通過轉(zhuǎn)矩設(shè)定值僅在轉(zhuǎn)矩控制時生效，附加轉(zhuǎn)矩在轉(zhuǎn)矩控制和轉(zhuǎn)速控制時都生效。

為了限制電機(jī)軸上的輸出轉(zhuǎn)矩，保護(hù)機(jī)械設(shè)備的安全，轉(zhuǎn)矩設(shè)定值的限制可以通過三種實(shí)現(xiàn)方式：

---轉(zhuǎn)矩限幅（正反兩個方向）

---電流限幅：默認(rèn)值為變頻器額定電流的1.5倍

---功率限幅（電動運(yùn)行、發(fā)電運(yùn)行）

電機(jī)的矢量控制需要借助電機(jī)模型來計算磁通矢量，因此需要對電機(jī)的參數(shù)（等效電路圖）進(jìn)行準(zhǔn)確計算，這一過程可以通過SINAMICS S120的電機(jī)數(shù)據(jù)辨識來完成。它包括以下三個過程：

---電機(jī)數(shù)據(jù)計算：根據(jù)電機(jī)銘牌計算電機(jī)參數(shù)

---靜態(tài)辨識 ：電機(jī)等效電路圖數(shù)據(jù)的識別與計算

---動態(tài)辨識

------旋轉(zhuǎn)磁場測量：動態(tài)優(yōu)化矢量的磁場模型

------速度環(huán)優(yōu)化：速度調(diào)節(jié)器PI系數(shù)優(yōu)化

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