工程應用之西門子變頻器應用

工程應用之西門子變頻器應用第一頁，共42頁。主講:駱建方

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E-mail：課間歡迎學員隨時提出疑問討論問題變頻器原理應用維修第二頁，共42頁。第三章：西門子變頻器應用3.1變頻器功能框圖西門子變頻器主要型號為：MICROMASTER410/420/430/440系列。簡稱MM4X系列。市場上主要流行的為MM430和MM440系列。3.1.1MM410變頻器該變頻器為“廉價型”，功能較少，價格低。主要應用于單相、三相電動機的變速驅動，如泵類、風機、廣告牌、移動門以及自動化機械的驅動。功能：線性U/f控制；多點設定的U/f控制；磁通電流控制。功率范圍：0.12～0.75kW第三頁，共42頁。第三章：西門子變頻器應用3.1.2MM420變頻器該變頻器為“通用型”主要應用于三相電動機的變速驅動。可以用于傳送帶、材料運輸機、泵類、風機和機床的驅動等。功能：線性U/f控制；多點設定的U/f控制；磁通電流控制(U/f控制的一種)，內置PI控制器。功率范圍：0.37～11kW。第四頁，共42頁。第三章：西門子變頻器應用3.1.3MM430變頻器該變頻器為“風機泵類專用型”，主要應用于風機和水泵的變頻調速。功能：線性U/f控制；多點設定的U/f控制；磁通電流控制，內置PID控制器。功率范圍：7.5～250kW。該變頻器為西門子現(xiàn)行風機泵類主流專用變頻器。第五頁，共42頁。第三章：西門子變頻器應用3.2MM440變頻器該變頻器為“通用型”變頻器，主要應用于三相電動機的變速驅動，也可以用于泵類、風機等節(jié)能負載。是現(xiàn)行西門子“通用型”主流變頻器。功能：線性U/f控制；多點設定的U/f控制；磁通電流控制，內置PID控制器，矢量控制。功率范圍：0.12～250kW。第六頁，共42頁。3.2.1MM440功能框圖第三章：西門子變頻器應用第七頁，共42頁。第三章：西門子變頻器應用第八頁，共42頁。第三章：西門子變頻器應用功能框圖第九頁，共42頁。第三章：西門子變頻器應用3.2.2MM440矢量型標準變頻器功能MM440變頻器是適用于三相電動機速度控制和轉矩控制的變頻器系列，功率范圍涵蓋120W～200kw[恒轉矩(CT)方式]或250kW[變轉矩(VT)方式]的多種型號可供用戶選用。當MM440變頻器使用默認的工廠設置參數(shù)時，可方便地用于傳動控制系統(tǒng)。由于具有全面而完善的控制功能，在設置相關參數(shù)以后，也適用于需要多種功能的電動機控制系統(tǒng)。MM440變頻器既可用于單機驅動系統(tǒng)，也可集成到自動化系統(tǒng)中。

第十頁，共42頁。第三章：西門子變頻器應用1．主要技術規(guī)格(1)電源電壓和功率范圍：1)單相，交流(200～240V)±10％；恒轉矩(CT)：0.12～3.0kW。

2)三相，交流(200～240V)±10％；恒轉矩(CT)：0.12～45.0kW；變轉矩(VT)：5.50～45.0kW。3)三相，交流(380～480V)±10％；恒轉矩(CT)：0.37～200kW；變轉矩(VT)：7.50～250kW。(2)電源輸入頻率：47～63Hz。(3)輸出頻率：0～650Hz。(4)功率因數(shù)：0.98第十一頁，共42頁。第三章：西門子變頻器應用(5)過載能力1)恒轉矩(CT):1.5×額定輸出電流(即150％過載)，持續(xù)時間60s，間隔周期時間300s；以及2×額定輸出電流(即200％過載)，持續(xù)時間3s，問隔周期時間300s。2)變轉矩(VT)：①外形尺寸A～F：1.1×額定輸出電流(即110％過載)，持續(xù)時間60s，間隔周期時間300s，以及1.4×額定輸出電流(即140％1生載)，持續(xù)時間3s，問隔周期時問300s；②外形尺寸．FX和GX：1.1×額定輸出電流(即110％過載)，持續(xù)時間59s，問隔周期時間300s，以及1.5×額定輸出電流(即150％過載)，持續(xù)時問1s，間隔周期時間300s。第十二頁，共42頁。第三章：西門子變頻器應用(6)控制方式：

1)線性V／f控制。

2)帶FCC(磁通電流控制)功能的線性V／f控制。

3)拋物線V／f控制。

4)多點V／f控制。

5)適用于紡織工業(yè)的V／f控制。

6)適用于紡織工業(yè)的帶FCC功能的V／f控制。

7)帶獨立電壓設定值的V／f控制。

8)無傳感器矢量控制。

9)無傳感器矢量轉矩控制。

10)帶編碼器反饋的速度控制。

11)帶編碼器反饋的轉矩控制。

第十三頁，共42頁。第三章：西門子變頻器應用3.2.3變頻器參數(shù)參數(shù)編排格式1）參數(shù)號參數(shù)號是指參數(shù)的編號。用0000～9999四位數(shù)表示。在參數(shù)號的前面加一小寫字母“r”，表示該參數(shù)是“只能讀”的參數(shù)，不可改寫；在參數(shù)號的前面加一大寫字母“P”，表示該參數(shù)為可改寫參數(shù)。在參數(shù)號后面加“[]”，表示下標，下標內數(shù)字為幾，該參數(shù)就有幾項解釋。如：P1500[3]，該參數(shù)為“電動機控制”參數(shù)中的“轉矩設定值”。方括弧中的“3”表示該參數(shù)可應用于：P1500[0]:第一命令數(shù)據(jù)組；P1500[1]:第二命令數(shù)據(jù)組；P1500[2]:第三命令數(shù)據(jù)組；（命令數(shù)據(jù)組共分3組）2）參數(shù)值參數(shù)值一般有一個設定范圍。如P1500有34種設定值。參數(shù)值和下標是兩個概念。第十四頁，共42頁。第三章：西門子變頻器應用3.2.4訪問級和過濾器1.訪問級P0003MM440變頻器有幾千條參數(shù)，如果這些參數(shù)在編排上不加選擇和分類，我們很難在這些參數(shù)中找出有用的參數(shù)。就像一本書，有章節(jié)目錄，重點提示，我們想查找書中的哪些內容，不需要將整本書看遍，根據(jù)章節(jié)目錄和重點提示直接查找就行了。MM440變頻器在參數(shù)的編排上就采用了類似書中的“章節(jié)目錄、重點難點”的編排方法。MM440的訪問級有3個，即標準訪問級(P0003=1)，擴展訪問級(P0003=2)和專家訪問級(P0003=3)。一般用戶只要訪問標準級和擴展訪問級就可以了。訪問級別越高，可看到的參數(shù)越多,設置越細膩,相應的設置工作也越復雜（訪問級P0003類似書中的重點提示）。第十五頁，共42頁。第三章：西門子變頻器應用第十六頁，共42頁。第三章：西門子變頻器應用2.參數(shù)過濾器參數(shù)過濾器類似于其他變頻器的應用宏，是把相關的參數(shù)編排到一起，如PI控制、工藝應用等（見下圖）。通過P0004參數(shù)進行選擇。在編碼表中（紙質），是把各個訪問級的參數(shù)都列出，在變頻器調試中，選擇了什么訪問級，就只能看到什么訪問級的參數(shù)（類似于書中的目錄）。這在調試中重點突出，節(jié)省了很多時間。第十七頁，共42頁。第三章：西門子變頻器應用參數(shù)結構圖（餅圖）P0004=0，無參數(shù)過濾功能，可以直接訪問參數(shù)。P0004=2時變頻器的訪問級第十八頁，共42頁。第三章：西門子變頻器應用3.快速調試雖然變頻器設置了過濾和訪問級，但調試還是比較麻煩。為了變頻器進行快速調試，在變頻器的使用說明書中給出了“快速調試流程圖”。根據(jù)流程圖的提示，一級一級選擇參數(shù)。在進行快速調試之前，先選擇訪問級“P0003=--”再設定“P0010=1”。P0010稱為快調過濾參數(shù)，他將快速調試相關的參數(shù)過濾出來。過濾出來的參數(shù)多少和P0003訪問級的高低有關?？焖僬{試類似一本書中的“重點導讀”。西門子變頻器因為參數(shù)細膩，數(shù)量眾多，使初學者感到無從下手，又因為他的思維方式和中國不一樣，相同功能的參數(shù)叫法不同，更增加了初學的困難。但我們只要掌握了它的內在規(guī)律，西門子變頻器是很好用很耐用的優(yōu)秀變頻器。第十九頁，共42頁。第三章：西門子變頻器應用第二十頁，共42頁。第三章：西門子變頻器應用3.2.5PID控制參數(shù)設置如同其它變頻器一樣，要想完成某項具體的控制工作，必須要修改一些相應的參數(shù)。怎樣才能把相關的參數(shù)找出來，進行修改預置，同樣是一件細致的工作。一些簡單的控制，需要修改的參數(shù)較少，通過參數(shù)訪問級和參數(shù)表就能解決。一些復雜應用，就要借助變頻器的功能框圖和參數(shù)數(shù)表中的提示，在讀懂功能框圖的前提下，進行參數(shù)設置。第二十一頁，共42頁。第三章：西門子變頻器應用1.PID控制在恒壓供水中的應用框圖第二十二頁，共42頁。第三章：西門子變頻器應用2.電路連接選用4～20mA壓力傳感器，反饋信號接于模擬輸入端子2的10、11之間，設定信號用4.7k電位器，接于模擬輸入端子1的1、3、4之間，要把2、4、11端子連載一起（模擬輸入公共端）。3.參數(shù)選擇為訪問PI調節(jié)器參數(shù)，先設過濾參數(shù)：P0003=2(訪問標準和擴展級)，P0004=22(選擇PI調節(jié)器控制參數(shù)群)，P2200=1,變頻器PID控制(也可以用一個多功能輸入端子來控制PID切換，如設P0702=99，P2200=722.1，DIN2端子控制切換，在變頻器停止時，可進行PID控制和U/f控制切換)；P2253=755.0，選擇“模擬輸入端子1”為給定控制信號源；P2264=755.1，選擇“模擬輸入端子2”為反饋控制信號源；P值：P2280設為0.3～1.5；I值：P2285設為0.03～0.15s；D值：P2274，先保持默認值；其他參數(shù)參考說明書精細調整第二十三頁，共42頁。第三章：西門子變頻器應用3.2.6MM440矢量控制在速度/力矩控制中的應用1.無速度反饋的矢量控制(SVC)由于無速度反饋的矢量控制(SVC)能提供很高的動態(tài)和靜態(tài)特性，因此在以下應用場合可以使用MM440的無速度反饋的矢量控制模式。1）要求很高的動態(tài)特性；2）低速時要求提供大的輸出力矩；3）要求很精確的速度穩(wěn)定性；4）要求對電機提供很完善的保護；5）要求很快的響應速度。第二十四頁，共42頁。第三章：西門子變頻器應用由于SVC控制需要很精確的電機模型，因此SVC控制不能應用于以下一些場合：1）電機和變頻器的額定功率比小于1比4；2）電機運行最大頻率超過200Hz：3）同步電機和多臺電機傳動。4）如果變頻器和電機之間有接觸器，當變頻器運行時，切忌打開接觸器。注：（從1.12版本起，當矢量控制下沒有方向時，將不再產(chǎn)生故障。若不幸發(fā)生了，設置如下參數(shù)確保矢量控制時內部不再發(fā)出故障：P0003=3；P2106=53.5；P2155=200.00Hz這種情況下矢量控制沒有方向時將觸發(fā)“外部故障F0085”。）第二十五頁，共42頁。第三章：西門子變頻器應用2.有PG反饋矢量控制有PG反饋矢量控制除了上述無PG反饋矢量控制的優(yōu)點之外，具有定位準確等優(yōu)點，在位置控制中得到廣泛應用。如電梯、礦井升降機等。矢量控制功能參數(shù)較多，在說明書中給出了矢量控制功能參數(shù)表和功能圖，在應用時相互參考，然后根據(jù)快速調試順序，將合適的參數(shù)預置到變頻器中。下面表和圖是440變頻器矢量控制參數(shù)和功能框圖。第二十六頁，共42頁。第三章：西門子變頻器應用P1300為變頻器功能選擇，設置P1300=23，為矢量控制，在該參數(shù)下給出了下面表格：第二十七頁，共42頁。第三章：西門子變頻器應用續(xù)表：第二十八頁，共42頁。第三章：西門子變頻器應用有PG傳感器(VC)第二十九頁，共42頁。第三章：西門子變頻器應用無PG傳感器(SVC)第三十頁，共42頁。第三章：西門子變頻器應用無PG傳感器矢量控制最佳調試方法：第一步，快速調試：正確的矢量控制操作必須正確輸入電機參數(shù)，完成電機參數(shù)識別。調試步驟如下：P0003=2(允許訪問2級參數(shù))P0010=1(快速調試)在快速調試中，按照快速調試步驟，將電動機名牌參數(shù)輸入變頻器。通過參數(shù)P0700，P1000，P1080/2，P1120/1等，選擇控制模式，選擇給定源，最小最大頻率，斜坡時間等。設置P1300=20（無速度傳感器矢量控制）。設置P1910=1(自動檢測電動機數(shù)據(jù)，并改寫)，此時變頻器產(chǎn)生”A0541“電動機數(shù)據(jù)自動檢測激活報警。設置P3900=1，結束快速調試。當計算電動機參數(shù)時，BOP面板將出現(xiàn)”----”

近1分鐘，之后A0541將在BOP上閃爍?？焖僬{試完成。第三十一頁，共42頁。第三章：西門子變頻器應用運行：電機開始自動識別測試程序。A0541將繼續(xù)閃爍：電動機通過短時電流，進行一系列計算，并可聽到嗡嗡聲。當計算電動機內部參數(shù)時，BOP上仍顯示“----”。注意1：這時必須對冷態(tài)電動機操作，另外確保正確輸入電機周圍環(huán)境溫度到P0625參數(shù)中。特別是在周圍溫度和工廠設定值不一樣時。這一步必須在完成快速調試(P3900)之后，在進行電動機參數(shù)識別之前完成。注意2：P1910=3(飽和曲線識別)，能提高性能。做這一步，不必進入快速調試。一旦P1910設置成3，A0541將出現(xiàn)?，F(xiàn)在給出一個運行命令，這和上面的敘述類似。這時變頻器已經(jīng)可以在SVC下運行了，最好再優(yōu)化一下調節(jié)器參數(shù)。第三十二頁，共42頁。第三章：西門子變頻器應用第二步：速度調節(jié)器特性優(yōu)化電動機識別將設定初始的參數(shù)，保證無速度傳感器矢量控制，電機可運行到50Hz。為了得到理想的矢量性能，按照電動機/負載系統(tǒng)來優(yōu)化矢量控制的調節(jié)器參數(shù)，是必要的。用戶調節(jié)以下參數(shù)，可以提高性能：P0003=3（專家訪問級）

P0342：負載總轉動慣量／電機轉動慣量之比。P1470：無速度傳感器矢量控制比例參數(shù)PP1472：無速度傳感器矢量控制積分時間IP1610：SVC轉矩提升P1750：使能觀測器模式P0342(驅動裝置總慣量)，如果已知或能估算，應適當設置。參數(shù)設置可適應廣泛的應用，最優(yōu)的設置依賴于整個機械系統(tǒng)。通過觀測系統(tǒng)的響應，增大P參數(shù)和減小I參數(shù)可得到好的特性。最好通過示波器觀察未濾波的輸出頻率波形(P0771=66)來調試PI參數(shù)。第三十三頁，共42頁。第三章：西門子變頻器應用3.2.7MM440有PG矢量控制MM440變頻器無PG反饋(SVC)矢量控制中，通過內部的檢測反饋系統(tǒng)，可以得到很好的速度控制特性，適應多方面的傳動應用。有PG反饋(VC)矢量控制，因為PG編碼器的脈沖個數(shù)和電動機的轉速(轉角)一一對應，反饋脈沖即可以反映電動機的轉角(位置)又可以反映電動機的速度，利用編碼器的反饋信號對電動機的轉速控制或距離控制，是非常合適的。因此，在需要精確的位置和速度控制時，一般要選有PG反饋(VC)矢量控制。第三十四頁，共42頁。第三章：西門子變頻器應用1.PG編碼器增量式編碼器結構原理PG編碼器應用第三十五頁，共42頁。第三章：西門子變頻器應用PG編碼器就是將轉速轉換成數(shù)字信號的傳感器。數(shù)字信號的脈沖頻率和轉速成正比。增量式編碼器輸出三個信號：AA-、BB-、ZZ-，Z信號是零位信號，編碼器轉一周，輸出一個脈沖。A相和B相在相位上相差，A-和B-分別是A和B相的“非”，見下圖。編碼器每轉輸出的脈沖數(shù)可選，如TRD—J系列，每轉脈沖數(shù)從10～1000P/r共16檔。第三十六頁，共42頁。第三章：西門子變頻器應用PG編碼器與變頻器的連接分直接連接和專用控制卡連接。右圖為直接連接。變頻器與編碼器直接連接第三十七頁，共42頁。第三章：西門子變頻器應用右圖是安川VS—616G7變頻器，PG編碼器