整流器與逆變器【知識薈萃】

1、,西 門 子 交 流 傳 動 系 統(tǒng),交 流 驅(qū) 動 器 的 主 要 組 成 部 分,西 門 子 傳 動 產(chǎn) 品 綜 覽,交 流 產(chǎn) 品,MICROMASTER Eco,MMV 420/440,交流產(chǎn) 品 6SE70, 71,直 流 產(chǎn) 品,直 流 產(chǎn) 品 6RA23, 24 / 6RA70,71,西 門 子 電 機溫度傳感器,(PTC thermistor) Evaluated using an external evaluation unit,Characteristic, KTY 84-1xx Evaluated in the drive converter,西 門 子 工 程 型 交

2、流 傳 動 系 統(tǒng),SIMOVERT MASTERDRIVES,SIMOVERT VC 矢 量 控 制(Vector Control) 6SE70, 6SE71 SIMOVERT MC 伺 服 控 制(Motion Control),傳 動 任 務(wù) 普 遍 適 用 的 系 統(tǒng) 方 案,SIMOVERT MASTERDRIVES 功 率 輸 出 范 圍,書 本 型 增 強 型,書 本 型,裝 柜 型,0.3 - 4 kW,2.2 - 37 kW,45 - 1200/2300 kW,MC,成 柜 型,45 - 1500/4000 kW,VC,SIMOVERT MASTERDRIVES 覆 蓋 全

3、功 率 范 圍,SIMOVERT MASTERDRIVES書 本 型,用 戶 受 益,可 無 間 隙 排 列 安 裝 G 型 軌 道 懸 掛 安 裝 電 源 上 進 線,電 機下 出 線,性 能,節(jié) 省 約 30 的 柜 內(nèi) 空 間 縮 短 了 安 裝 時 間 統(tǒng) 一 的 接 線 方 式,SIMOVERT MASTERDRIVES裝 柜 型,用 戶 受 益,多 臺 裝 置 可 無 間 隙 安 裝 抗 沖 擊 保 護 符 合 標 準VDE 0113 / part 5 VDE 0106(Part 100 / VBG4) IP20 保 護 等 級 可 選 電 源 上 進 線， 電 機 下出 線。,性

4、 能,優(yōu) 化 柜 內(nèi) 安 裝 空 間 可 觸 及 性 好 簡 單 的 壁 式 安 裝 統(tǒng) 一 的 接 線 方 式,SIMOVERT MASTERDRIVES成 柜 型,用 戶 受 益,Ready-to-connect 型 基 本 設(shè) 備 包 括： 電網(wǎng)及電機連接板 主開關(guān)(導線/半導體保護) 網(wǎng)側(cè)進線電抗器 豐富的擴展（選件) 內(nèi)容: 主接觸器 無線電干擾抑制濾波器 輸出dv/dv濾波器 正弦波濾波器,性 能,簡 單 的 安 裝 連 接 配 置 選 型 快 捷 縮 短 工 程 時 間 及 工程 風 險,SIMOVERT MASTERDRIVES額 定 值/ 過 載 能 力 定 義,功率部分通過

5、I2t監(jiān)視器做過載保護 SN, IN:額 定 的 連 續(xù) 工 作 視 在 功 率 和 輸 出 電 流。 在 此 情 況 下 無 過 載 能力 SG, IG:基 本 負 載 額 定 功 率 和 輸 出 電 流. 恒 轉(zhuǎn) 矩 負 載 時 具 有 1.5 倍 60s 的 過 載 能 力. SB, IB:允 許 最 大 短 時 功 率 和 電 流. 持 續(xù) 時 間 為 每 300s 周 期 60s。,SIMOVERT MASTERDRIVES整 流 單 元 幾 種 類 型,整流單元 EE,整流回饋單元 ERE,主動前端AFE(Active Front End),能量-電動,能量-發(fā)電,特點:,元件:,

6、應(yīng)用,簡單設(shè)計 無能量反饋 需制動單元及制動電阻以消耗反饋能量,能量可反饋回電網(wǎng) 當電網(wǎng)故障時不會產(chǎn)生換向故障 正弦波整流及反饋 可調(diào)的功率因素,能量可反饋回電網(wǎng),2個可控的整流橋,自整流-IGBT元件,不可控二極管或可控晶閘管,單象限驅(qū)動 非頻繁制動,VDC link,VDC link,Vsupply,1.2Vsupply,VDC link,4-象限運行 頻繁制動(e.g. 反向運行),初始階段, 電容器C被充電(預充電)至電壓V, 充電電流為I2 開關(guān)S1閉合, 電流I1增加, 電感L儲能 開關(guān)S1關(guān)斷, 電感L中的能量經(jīng)電流I2傳輸給電容器C. 由于感應(yīng)電壓效應(yīng) VDC = V+V1 通

7、過控制開關(guān)S1的閉合與關(guān)斷, 與電壓V和負載無關(guān), 電壓VDC保持恒定 開關(guān)S1的通斷頻率越高, 電壓VDC的控制越好, 電流 I 越平滑,I,SIMOVERT MASTERDRIVES電 壓 源 型 整 流 單 元 的 等 效 電 路,SIMOVERT MASTERDRIVES整 流 單 元 中 功 率 元 件 的 種 類,二極管 Diode,晶閘管 Thyristor,絕緣柵極雙極晶體管 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),可關(guān)斷晶閘管 GTO(Gate Turn-OFFThyristor),符號,特性,應(yīng)用,非控,可開通,可開通, 可關(guān)斷,電流

8、控制,電壓控制,作為電壓源型變頻器的整流單元,電壓源型變頻器的整流 電流源型變頻器的整流 直流驅(qū)動器,電壓源型變頻器,一個導電方向 半導體器件,可控,電壓源型變頻器 電流源型變頻器,IGBTs,簡單的門極控制(可控觸發(fā)) 不需要緩沖電路 所需的門極控制功率低 低損耗 開關(guān)頻率高 電流限制,所需的功率控制元件少,短路保護不需要其它的輔助元件,SIMOVERT MASTERDRIVES單象限 - 6脈沖變頻器,SIMOVERT MASTERDRIVES單象限 - 6脈沖變頻器,M3,變頻器,整流單元,Motor,直流環(huán)節(jié) (DC 母排):電容器及恒定的直流母線電壓 1.35 400V = 540V

9、,進線電源: e.g. 3-ph. 400V AC,可變電壓及頻率 0 V2 V1, 0 f2 fmax,2,1,逆變器,2,SIMOVERT MASTERDRIVES四象限 - 6脈沖變頻器,SIMOVERT MASTERDRIVES四象限 - 6脈沖變頻器: 整流回饋單元,SIMOVERT MASTERDRIVES單象限 - 12脈沖變頻器,SIMOVERT MASTERDRIVES四象限 - 12脈沖整流,網(wǎng)側(cè)波形歧變-高次諧波分量比較,SIMOVERT MASTERDRIVES高 次 諧 波 分 量 比 較,SIMOVERT MASTERDRIVES控 制 特 點,四 組 給 定 值

10、數(shù) 組， 可 設(shè) 定 參 數(shù) 且 可 選； 每 組 給 定 值 有 獨 立 的 給 定 積 分 器； 四 個 可 調(diào) 共 振 跳 轉(zhuǎn) 頻 率。 四 組 控 制 參 數(shù) 數(shù) 組， 可 優(yōu) 化 控 制 四 個 不 同 的 電 機。 4 路 雙 向 開 關(guān) 量 接 口 3 路 開 關(guān) 量 輸 入 2 路 模 擬 量 輸 入 2 路 模 擬 量 輸 出 2 個 RS485 串 行 接 口 模 擬 /數(shù) 字 測 速 機 接 口 (CUVC或T300板)及 電 機 熱 保 護 接 口(CUVC),多 種 功 能，可 設(shè) 定,SIMOVERT MASTERDRIVES控 制 特 點,多 種 可 自 由 組

11、合 的 功 能 塊 9 + 8 固 定 給 定 值 (1 字16 位, 2 字32 位) 4 + 4 二 輸 入 加 法 器 (1 字16 位, 2 字32 位) 3 + 2 減 法 器 (1 字16 位, 2 字32 位) 3 + 1 乘 法 器 (1 字16 位, 2 字32 位) 2 + 1 除 法 器 (1 字16 位, 2 字32 位) 3 高 分 辨 率 乘/ 除 法 器 3 + 1 取 絕 對 值, 2 + 1 限 幅 器 (1 字16 位, 2 字32 位) 2 + 2 極 值 監(jiān) 控 器 (1 字16 位, 2 字32 位) 2 凸 輪 控 制 器 5 + 5 模 擬 量 切

12、 換 開 關(guān) 3 自 由 特 性 曲 線 塊，10 點 18與 門, 12 或 門, 8 個 三 輸 入 與 非 門, 3 異 或 門 12 RS觸 發(fā) 器, 2 D 觸 發(fā) 器 5 個 60s 計 時 器, 2 個600s 計 時 器, 1 雙 向 計 數(shù) 器， 計 數(shù) 范 圍： 0.65535 2 給 定 積 分 器 1 PI 或PID 工 藝 控 制 器,SIMOVERT MASTERDRIVES控 制 功 能,用 戶 受 益,特 性,電 源 短 時 故 障 時， 更 高 的 連 續(xù) 生 產(chǎn) 保 障 無 需 額 外 投 資， 實 現(xiàn) 可 靠 制 動 電 源 故 障 消 除 后， 快 速

13、恢 復 生 產(chǎn) 實 現(xiàn) 電 機 非 零 速 啟 動 可 用 于 熱 備 切 換， 更 高 的 靈 活 性 及 安 全 性 快 速 簡 便 的 調(diào) 試 調(diào) 試 時 無 需 很 多 檢 測 設(shè) 備,動 能 緩 沖 DC 直 流 注 入 制 動 電 源 故 障 恢 復 后 自 動 再 動 捕 捉 再 啟 動 兩 臺 變 頻 器 之 間 的 同 步 電 機 參 數(shù) 自 識 別 自 優(yōu) 化,SIMOVERT MASTERDRIVES控 制 功 能,用 戶 受 益,特 性,實 現(xiàn) 壓 力， 流 量、 位 置 等 閉 環(huán) 控 制 用 于 紡 織 擺 動 控 制 變 頻 器 關(guān) 斷 后， 防 止 機 械 誤

14、動 作 直 接 電 機 溫 升 監(jiān) 測 及 保 護 允 許 短 時 發(fā) 電 運 行 并 自 動 調(diào) 節(jié) 頻 率 及 減 速 時 間 自 動/ 手 動 控 制； 內(nèi) 控/ 外 控 可 用 于 控 制 4 臺 不 同 的 電 機， 完 成 不 同 的 控 制 任 務(wù),PID 工 藝 控 制 器 擺 動 功 能 發(fā) 生 器 SAFE OFF 安 全 停 車 電 機 溫 度 檢 測 直 流 電 壓 最 大 值 控 制 基 本/ 備 用 控 制 設(shè) 定 4 組 電 機 數(shù) 組,SIMOVERT MASTERDRIVES統(tǒng) 一 的 操 作,SIMOVERT,VC,MC,各 種 控 制 方 式， 統(tǒng) 一 的

15、 操 作: 參 數(shù) 設(shè) 定 監(jiān) 控、 診 斷 通 訊,PMU,OP1 S,PC,SIMOVERT MASTERDRIVESOP1S 操 作 面 板,性 能,用 戶 受 益,4 行 16 字 符 清 晰 顯示 數(shù) 字 鍵 盤 可 插 拔 參 數(shù) 存 儲 功 能 （ 可 存 儲 8 套 參 數(shù) ) 可 讀 取 和 下 裝 參 數(shù) 組 菜 單 提 示 操 作,直 接 物 理 量 顯 示 無 需 測 量 儀 器 可 用 做 手 持 終 端 數(shù) 據(jù) 備 份 操 作 簡 便 快 速 直 接 的 參 數(shù) 訪 問 所 有 MASTERDRIVES 通 用,SIMOVERT MASTERDRIVES運 算 控

16、制 方 式,V/f 控制,轉(zhuǎn)差頻率控制,矢量控制,調(diào)速范圍,急加減速控制有限制, 4象限運行時在零速附近有空載時間, 過電流限制能力小.,急加減速控制有限制(比V/f有提高), 4象限運行時在零速附近有空載時間, 過電流限制能力中.,急加減速控制無限制; 可進行連續(xù)4象限運行; 過電流抑制能力強.,特性,1:10,調(diào)速精度,根據(jù)負載條件及轉(zhuǎn)差頻率發(fā)生變動,應(yīng)用場合,1:20,1:100 以上,與速度檢出精度, 控制運算精度有關(guān) SIMOVERT 3%,0.05% SIMOVERT VC, 0.001% 可控制靜止轉(zhuǎn)矩,泵, 風扇, 簡單的驅(qū)動,泵, 風扇, 紡織機械等簡單的驅(qū)動,起重機, 冶金

17、, 造紙等復雜驅(qū)動,西門子SIMOVERT MASTER-DRIVE 可提供: V/f, 轉(zhuǎn)差頻率, 閉環(huán)頻率, 閉環(huán)速度, 閉環(huán)轉(zhuǎn)矩控制 (可參數(shù)選擇),V/f 控制與磁場定向矢量控制的性能的比較,with speed encoder,without speed encoder,V/Hz control,Field-oriented closed-loop speed control,Speed rise time,Closed-loop control,Open-loop control,Principle,Speed accuracy,at n 10 %at n 5 %,Steady-s

18、tate accuracy and dynamic performance,Lowfor n 10 %,Low,Extremely high,0.2 fslipfslip,0.0005 % 0.001 %,0,1 fslipfslip,Torque rise time,25 ms for n 2 %,5 ms for n 10 %,20 ms,5 ms,Single-motor and group driveswithout high demands placed on dynamic performance e.g.Pumps, fans, simple traversing drives,

19、Typical application,Single-motor drives,With low up to high demands placed on dynamic performance for speed control ranges 1:10 e.g.Extruders, fans, traversing- and hoisting drives, centrifuges,With high demands placed on the dynamic performance, even at low speeds andwith incr. speed accuracy e.g.E

20、levators, positioning drives,main rolling mill drives,驅(qū) 動 裝 置 間 的 通 訊,開 環(huán) 控 制,閉 環(huán) 控 制,SIMATIC HMI,1,伺 服 控 制,MICROMASTER,SIMOREG,MASTERDRIVES VC,MASTERDRIVES MC,6,7,1,SIMODRIVE,PC/PG,PROFIBUS-DP,COMBIMASTER,SIMADYN D,SIMOLINK,SIMATIC S7 / M7,USS,Master Drives使用通訊協(xié)議可選主站 硬件配置,主板接口 USSS5 95/100U - CP521

21、 SI - X300 或27/28端子S7 200 - CPU214/215/216 - 25/26端子SIMADYN D -CS7+SS4 PC - RS485,CBC 板 CAN(Controller Area Network),SLB板 裝置與裝置 SIMOLINK,CBP2 板 Profibus DPS5 S7 SIMADYN D,SIMOVERT MASTERDRIVES 的 通 訊,SCB1/SCI1,SCI2 板 串行通訊 SCB2/SCB2 串行/并行通訊,工 藝 控 制 板 T300,性 能,用 戶 受 益,可 隨 意 組 態(tài) 以 實 現(xiàn) 所 需 工 藝 控 制 功 能 編

22、程 語 言 為： STRUC L/G 過 程 數(shù) 據(jù) 存 儲 帶 RS232 和 RS485 串 行 接 口 2 路 增 量 式 編 碼 器 輸 入 接 口 標 準 軟 件 包 - 卷 繞 軟 件- 位 置 控 制 軟 件- 角 度 同 步 控 制 軟 件 - 多 電 機 傳 動 軟 件- 提 升/ 電 梯 控 制 軟 件,用 戶 可 利 用 其 開 放 的 環(huán) 境 實 現(xiàn) 特 殊 應(yīng) 用 機 械 制 造 商 可 保 護 其 know-how STRUC G 具 有 圖 形 化 用 戶 界 面， 組 態(tài) 方 便 用 STRUC L 組 態(tài) 時 無 需 特 殊 工 具 斷 電 后， 數(shù) 據(jù) 可

23、保 持,SIMOVERT MASTERDRIVES - 系 統(tǒng) 選 件制 動 單 元 (BRE),性 能,用 戶 受 益,外 配 制 動 單 元 可 通 過 并 聯(lián) 擴 大 制 動 功 率 含 20 kW 內(nèi) 部 制 動 電 阻 可 外 接 制 動 電 阻 以 增 大 制 動 功 率。 外 接 制 動 電 阻 帶 有 穩(wěn) 定 監(jiān) 控 功 能。 過 載 電 氣 保 護,實 現(xiàn) 4 象 限 運 行 的 經(jīng) 濟 方 案 如 將 來 需 要， 可 以 擴 容,SIMOVERT MASTERDRIVES - 系 統(tǒng) 選 件輸 入 電 抗 器,性 能,用 戶 受 益,3 相 鐵 芯 交 流 電 抗 器 用

24、 于 標 準 的 變 頻 器 或 帶 中 性 點 整 流 單 元 ，uk = 2 % 抑 制 尖 峰 電 流 抑 制 尖 峰 電 壓 3 相 鐵 芯 交 流 電 抗 器 用 于 非 中 性 點 整 流， uk = 4 %,降 低 諧 波 幅 值 延 長 傳 動 裝 置 的 壽 命,SIMOVERT MASTERDRIVES - 系 統(tǒng) 選 件 : 無 線 電 干 擾 抑 制 濾 波 器,性 能,用 戶 受 益,208V 至440V，2.2kW至 37 kW 的 裝 置 加濾 波 器 后 RFI 等 級可 達 B1 級 380V 至440V，45kW至 200 kW 的 裝 置 加濾 波 器 后 RFI 等 級可 達 A1 級 適 用 于 接 地 電 網(wǎng) 需 與 輸 入 電 抗 器 一 起 使 用 才 可 達 所 述 RFI 等 級,可 運 行 于 辦 公/ 商 業(yè) 環(huán) 境 可 運 行 于 工 業(yè)