西門子變頻器

西門子變頻器是由德國西門子公司研發、生產、銷售的知名變頻器品牌，主要用于控制和調節三相交流異步電機的速度。并以其穩定的性能、豐富的組合功能、高性能的矢量控制技術、低速高轉矩輸出、良好的動態特性、超強的過載能力、創新的BiCo（內部功能互聯）功能以及無可比擬的靈活性，在變頻器市場占據著重要的地位。

西門子變頻器在中國市場的使用最早是在鋼鐵行業，

西門子變頻器（圖1）

然而在當時電機調速還是以直流調速為主，變頻器的應用還是一個新興的市場，但隨著電子元器件的不斷發展以及控制理論的不斷成熟，變頻調速已逐步取代了直流調速，成為驅動產品的主流，西門子變頻器因其強大的品牌效應在這巨大的中國市場中取得了超規模的發展，西門子在中國變頻器市場的成功發展應該說是西門子品牌與技術的完美結合。在中國市場上我們能碰到的早期的西門子變頻器主要有電流源的SIMOVERT A,以及電壓源的SIMOVERT P，這些變頻器也主要由于設備的引進而一起進入了中國的市場，目前仍有少量的使用，而其后在中國市場大量銷售的主要有MICRO MASTER和MIDI MASTER,以及西門子變頻器最為成功的一個系列SIMOVERT MASTERDRIVE,也就是我們常說的6SE70系列。它不僅提供了通用場合使用的AC變頻器，也提供了在造紙，化纖等特殊行業要求使用的多電機傳動的直流母線方案。當然西門子也推出了在我個人看來技術上比較失敗然而在市場上卻相當成功的ECO變頻器，在技術上的失敗主要是由于它有太高的故障率，市場上的成功主要是因為它超越了富士變頻器成為中國市場的第一品牌。現在西門子在中國市場上的主要機型就是MM420，MM440.6SE70系列。

參數設置

變頻器的設定參數多，每個參數均有一定的選擇范圍，

西門子變頻器（圖2）

使用中常常遇到因個別參數設置不當，導致變頻器不能正常工作的現象。

控制方式：即速度控制、轉距控制、PID控制或其他方式。采取控制方式后，一般要根據控制精度，需要進行靜態或動態辨識。

最低運行頻率：即電機運行的最小轉速，電機在低轉速下運行時，其散熱性能很差，電機長時間運行在低轉速下，會導致電機燒毀。而且低速時，其電纜中的電流也會增大，也會導致電纜發熱。

最高運行頻率：一般的變頻器最大頻率到60Hz，有的甚至到400 Hz，高頻率將使電機高速運轉，這對普通電機來說，其軸承不能長時間的超額定轉速運行，電機的轉子是否能承受這樣的離心力。

載波頻率：載波頻率設置的越高其高次諧波分量越大，這和電纜的長度，電機發熱，電纜發熱變頻器發熱等因素是密切相關的。

電機參數：變頻器在參數中設定電機的功率、電流、電壓、轉速、最大頻率，這些參數可以從電機銘牌中直接得到。

跳頻：在某個頻率點上，有可能會發生共振現象，特別在整個裝置比較高時；在控制壓縮機時，要避免壓縮機的喘振點。

控制參數

編輯

變頻器日常使用中出現的一些問題，很多情況下都是因為變頻器參數設置不當引起的。西門子變頻器可設置的參數有幾千個，只有系統地、合適地、準確地設置參數才能充分利用變頻器性能。 [1] 

變頻器控制方式的選擇由負荷的力矩特性所決定，電動機的機械負載轉矩特性根據下列關系式決定：

p= t n/ 9550

式中：p——電動機功率(kw)

t——轉矩(n. m)

n——轉速(r/ min)

轉矩t與轉速n的關系根據負載種類大體可分為3種[2]。

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

(2)隨著轉速的降低，轉矩按轉速的平方減小的負載。此類負載如風機、各種液體泵等。

(3)轉速越高，轉矩越小的恒功率負載。此類負載如軋機、機床主軸、卷取機等。

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p1300設為0，變頻器工作于線性

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

將p1300設為2，變頻器工作于拋物線特性v/f控制方式，這種方式適用于風機、水泵類負載。這類負載的軸功率n近似地與轉速n的3次方成正比。其轉矩m近似地與轉速n的平方成正比。對于這種負載，如果變頻器的v/f特性是線性關系，則低速時電機的許用轉矩遠大于負載轉矩，從而造成功率因數和效率的嚴重下降。為了適應這種負載的需要，使電壓隨著輸出頻率的減小以平方關系減小，從而減小電機的磁通和勵磁電流，使功率因數保持在適當的范圍內。

可以進一步通過設置參數使v/f控制曲線適合負載特性。將p1312在0至250之間設置合適的值，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曲線作適當的提高以補償在低頻時定子電阻引起的壓降導致電機轉矩減小的問題。適用于大起動轉矩的調速對象。

變頻器v/f控制方式驅動電機時，在某些頻率段，電機的電流、轉速會發生振蕩，嚴重時系統無法運行，甚至在加速過程中出現過電流保護，使得電機不能正常啟動，在電機輕載或轉矩慣量較小時更為嚴重。可以根據系統出現振蕩的頻率點，在v/f曲線上設置跳轉點及跳轉頻帶寬度，當電機加速時可以自動跳過這些頻率段，保證系統能夠正常運行。從p1091至p1094可以設定4個不同的跳轉點，設置p1101確定跳轉頻帶寬度。

有些負載在特定的頻率下需要電機提供特定的轉矩，用可編程的v/f控制對應設置變頻器參數即可得到所需控制曲線。設置p1320、p1322、p1324確定可編程的v/f特性頻率座標，對應的p1321、p1323、p1325為可編程的v/f 特性電壓座標。

參數p1300設置為20，變頻器工作于矢量控制。這種控制相對完善，調速范圍寬，低速范圍起動力矩高，精度高達0.01%，響應很快，高精度調速都采用svpwm矢量控制方式。

參數p1300設置為22，變頻器工作于矢量轉矩控制。這種控制方式是目前國際上最先進的控制方式，其他方式是模擬直流電動機的參數，進行保角變換而進行調節控制的，矢量轉矩控制是直接取交流電動機參數進行控制，控制簡單，精確度高。

常見型號

內置PID控制器，參數自整定；

集成RS485通訊接口，可選PROFIBUS-DP/Device-Net通訊模塊；

具有15個固定頻率，4個跳轉頻率，可編程；

可實現主/從控制及力矩控制方式；

、MicroMaster430

西門子變頻器MicroMaster430是全新一代標準變頻器中的風機和泵類變轉矩負載專家。功率范圍7.5kW至250kW。它按照專用要求設計，并使用內部功能互聯（BiCo）技術，具有高度可靠性和靈活性。控制軟件可以實現專用功能：多泵切換、手動/自動切換、旁路功能、斷帶及缺水檢測、節能運行方式等。

主要特征：

380V-480V±10%，三相，交流，7.5kW-250kW；

風機和泵類變轉矩負載專用；

牢固的EMC（電磁兼容性）設計；

控制信號的快速響應；

控制功能：

線性v/f控制，并帶有增強電機動態響應和控制特性的磁通電流控制（FCC），多點v/f控制；

內置PID控制器；

快速電流限制，防止運行中不應有的跳閘；

數字量輸入6個，模擬量輸入2個，模擬量輸出2個，繼電器輸出3個；

具有15個固定頻率，4個跳轉頻率，可編程；

采用BiCo技術，實現I/O端口自由連接；

集成RS485通訊接口，可選PROFIBUS-DP通訊模塊；

靈活的斜坡函數發生器，可選平滑功能；

三組參數切換功能：電機數據切換，命令數據切換；

風機和泵類專用功能：

多泵切換；

旁路功能；

手動/自動切換；

斷帶及缺水檢測 ；

節能方式；

保護功能：

過載能力為140%額定負載電流，持續時間3秒和110%額定負載電流，持續時間60秒;

過電壓、欠電壓保護；

變頻器過溫保護；

接地故障保護，短路保護；

I2t電動機過熱保護；

PTC Y電機保護。

西門子變頻器MicroMaster420

西門子變頻器MicroMaster420是全新一代模塊化設計的多功能標準變頻器。它友好的用戶界面，讓你的安裝、操作和控制象玩游戲一樣靈活方便。全新的IGBT技術、強大的通訊能力、精確的控制性能、和高可靠性都讓控制變成一種樂趣。

主要特征：

200V-240V ±10%，單相/三相，交流，0.12kW-5.5kW；

380V-480V±10%，三相，交流，0.37kW-11kW；

模塊化結構設計，具有最多的靈活性；

標準參數訪問結構，操作方便。

控制功能：

線性v/f控制，平方v/f控制，可編程多點設定v/f控制；

磁通電流控制（FCC），可以改善動態響應特性；

最新的IGBT技術，數字微處理器控制；

數字量輸入3個，模擬量輸入1個，模擬量輸出1個，繼電器輸出1個；

集成RS485通訊接口，可選PROFIBUS-DP通訊模塊/Device-Net模板；

具有7個固定頻率，4個跳轉頻率，可編程；

捕捉再起動功能；

在電源消失或故障時具有“自動再起動”功能；

靈活的斜坡函數發生器，帶有起始段和結束段的平滑特性；

快速電流限制（FCL），防止運行中不應有的跳閘；

有直流制動和復合制動方式提高制動性能；

采用BiCo技術，實現I/O端口自由連接。

保護功能：

過載能力為150%額定負載電流，持續時間60秒；

過電壓、欠電壓保護；

變頻器過溫保護；

接地故障保護，短路保護；

I2t電動機過熱保護；

采用PTC通過數字端接入的電機過熱保護；

采用PIN編號實現參數連鎖；

閉鎖電機保護，防止失速保護。

西門子G120C緊湊型變頻器

SINAMICS G120C緊湊型變頻器，在許多方面為同類變頻器的設計樹立了典范。包括它緊湊的尺寸，便捷的快速調試，簡單的面板操作，方便友好的維護以及豐富的集成功能都將成為新的標準。

SINAMICS G120C是專門為滿足OEM用戶對于高性價比和節省空間的要求而設計的變頻器，同時它還具有操作簡單和功能豐富的特點。這個系列的變頻器與同類相比相同的功率具有更小的尺寸，并且它安裝快速，調試簡便，以及它友好的用戶接線方式和簡單的調試工具都使它與眾不同。集成眾多功能：安全功能（STO,可通過端子或PROFIsafe激活），多種可選的通用的現場總線接口，以及用于參數拷貝的存儲卡槽。

SINAMICS G120C 變頻器包含三個不同的尺寸功率范圍從0.55kW到18.5kW。為了提高能效，變頻器集成了矢量控制實現能量的優化利用并自動降低了磁通。該系列的變頻器是全集成自動化的組成部分，并且可選PROFIBUS, Modbus RTU,CAN以及USS 等通訊接口。操作控制和調試可以快速簡單地采用PC機通過USB接口，或者采用BOP-2（基本操作面板）或IOP（智能操作面板）來實現。