工程应用之西门子变频器应用

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1、（内部资料 注意保存） 中国工业自动化培训网,变频器原理应用维修,AC Inverter Application Technology,主讲:骆建方 Mobile：18962174766 13912789805 E-mail： 课间欢迎学员随时提出疑问讨论问题,变频器原理应用维修,第三章：西门子变频器应用,3.1变频器功能框图 西门子变频器主要型号为：MICROMASTER410/420/430/440系列。简称MM4X系列。市场上主要流行的为MM430和MM440系列。 3.1.1 MM410变频器 该变频器为“廉价型”，功能较少，价格低。主要应用于单相、三相电动机的变速驱动，如泵类、风机、

2、广告牌、移动门以及自动化机械的驱动。 功能：线性U/f控制；多点设定的U/f控制；磁通电流控制。 功率范围：0.120.75kW,第三章：西门子变频器应用,3.1.2 MM420变频器 该变频器为“通用型”主要应用于三相电动机的变速驱动。可以用于传送带、材料运输机、泵类、风机和机床的驱动等。 功能：线性U/f控制；多点设定的U/f控制；磁通电流控制(U/f控制的一种)，内置PI控制器。 功率范围：0.3711kW。,第三章：西门子变频器应用,3.1.3 MM430变频器 该变频器为“风机泵类专用型”，主要应用于风机和水泵的变频调速。 功能：线性U/f控制；多点设定的U/f控制；磁通电流控制，内

3、置PID控制器。 功率范围：7.5250kW。 该变频器为西门子现行风机泵类主流专用变频器。,第三章：西门子变频器应用,3.2 MM440变频器 该变频器为“通用型”变频器，主要应用于三相电动机的变速驱动，也可以用于泵类、风机等节能负载。是现行西门子“通用型”主流变频器。 功能：线性U/f控制；多点设定的U/f控制；磁通电流控制，内置PID控制器，矢量控制。 功率范围：0.12250kW。,3.2.1 MM440功能框图,第三章：西门子变频器应用,第三章：西门子变频器应用,第三章：西门子变频器应用,功能框图,第三章：西门子变频器应用,3.2.2 MM440矢量型标准变频器功能 MM440变频器

4、是适用于三相电动机速度控制和转矩控制的变频器系列，功率范围涵盖120W200kw恒转矩(CT)方式或250kW变转矩(VT)方式的多种型号可供用户选用。 当MM440变频器使用默认的工厂设置参数时，可方便地用于传动控制系统。由于具有全面而完善的控制功能，在设置相关参数以后，也适用于需要多种功能的电动机控制系统。MM440变频器既可用于单机驱动系统，也可集成到自动化系统中。,第三章：西门子变频器应用,1主要技术规格 (1)电源电压和功率范围： 1)单相，交流(200240V)10；恒转矩(CT)：0.123.0kW。 2)三相，交流(200240V)10；恒转矩(CT)：0.1245.0kW；变

5、转矩(VT)：5.5045.0kW。 3)三相，交流(380480V)10；恒转矩(CT)：0.37200kW；变转矩(VT)：7.50250kW。 (2)电源输入频率：4763Hz。 (3)输出频率：0650Hz。 (4)功率因数：0.98,第三章：西门子变频器应用,(5)过载能力 1)恒转矩(CT) :1.5额定输出电流(即150过载)，持续时间60s，间隔周期时间300s；以及2额定输出电流(即200过载)，持续时间3s，问隔周期时间300s。 2)变转矩(VT)：外形尺寸AF：1.1额定输出电流(即110过载)，持续时间60s，间隔周期时间300s，以及1.4额定输出电流(即1401生

6、载)，持续时间3s，问隔周期时问300s；外形尺寸FX和GX：1.1额定输出电流(即110过载)，持续时间59s，问隔周期时间300s，以及1.5额定输出电流(即150过载)，持续时问1s，间隔周期时 间300s。,第三章：西门子变频器应用,(6)控制方式： 1)线性Vf控制。 2)带FCC(磁通电流控制)功能的线性Vf控制。 3)抛物线Vf控制。 4)多点Vf控制。 5)适用于纺织工业的Vf控制。 6)适用于纺织工业的带FCC功能的Vf控制。 7)带独立电压设定值的Vf控制。 8)无传感器矢量控制。 9)无传感器矢量转矩控制。 10)带编码器反馈的速度控制。 11)带编码器反馈的转矩控制。,

7、第三章：西门子变频器应用,3.2.3 变频器参数 参数编排格式 1）参数号 参数号是指参数的编号。用00009999四位数表示。在参数号的前面加一小写字母“r”，表示该参数是“只能读”的参数，不可改写；在参数号的前面加一大写字母“P”，表示该参数为可改写参数。在参数号后面加“ ”，表示下标，下标内数字为几，该参数就有几项解释。如：P15003，该参数为“电动机控制”参数中的“转矩设定值”。方括弧中的“3”表示该参数可应用于： P15000:第一命令数据组； P15001:第二命令数据组； P15002:第三命令数据组；（命令数据组共分3组） 2）参数值 参数值一般有一个设定范围。如P1500有

8、34种设定值。参数值和下标是两个概念。,第三章：西门子变频器应用,3.2.4 访问级和过滤器 1.访问级P0003 MM440变频器有几千条参数，如果这些参数在编排上不加选择和分类，我们很难在这些参数中找出有用的参数。就像一本书，有章节目录，重点提示，我们想查找书中的哪些内容，不需要将整本书看遍，根据章节目录和重点提示直接查找就行了。MM440变频器在参数的编排上就采用了类似书中的“章节目录、重点难点”的编排方法。 MM440的访问级有3个，即标准访问级(P0003=1)，扩展访问级(P0003=2)和专家访问级(P0003=3)。一般用户只要访问标准级和扩展访问级就可以了。访问级别越高，可看

9、到的参数越多,设置越细腻,相应的设置工作也越复杂（访问级P0003类似书中的重点提示）。,第三章：西门子变频器应用,第三章：西门子变频器应用,2.参数过滤器 参数过滤器类似于其他变频器的应用宏，是把相关的参数编排到一起，如PI控制、工艺应用等（见下图）。通过P0004参数进行选择。在编码表中（纸质），是把各个访问级的参数都列出，在变频器调试中，选择了什么访问级，就只能看到什么访问级的参数（类似于书中的目录）。这在调试中重点突出，节省了很多时间。,第三章：西门子变频器应用,参数结构图（饼图）,P0004=0，无参数过滤功能，可以直接访问参数。,P0004=2时变频器的访问级,第三章：西门子变频器

10、应用,3.快速调试 虽然变频器设置了过滤和访问级，但调试还是比较麻烦。为了变频器进行快速调试，在变频器的使用说明书中给出了“快速调试流程图”。根据流程图的提示，一级一级选择参数。在进行快速调试之前，先选择访问级“P0003=-”再设定“P0010=1”。P0010称为快调过滤参数，他将快速调试相关的参数过滤出来。过滤出来的参数多少和P0003访问级的高低有关。快速调试类似一本书中的“重点导读”。 西门子变频器因为参数细腻，数量众多，使初学者感到无从下手，又因为他的思维方式和中国不一样，相同功能的参数叫法不同，更增加了初学的困难。但我们只要掌握了它的内在规律，西门子变频器是很好用很耐用的优秀变频

11、器。,第三章：西门子变频器应用,第三章：西门子变频器应用,3.2.5 PID控制参数设置 如同其它变频器一样，要想完成某项具体的控制工作，必须要修改一些相应的参数。怎样才能把相关的参数找出来，进行修改预置，同样是一件细致的工作。一些简单的控制，需要修改的参数较少，通过参数访问级和参数表就能解决。一些复杂应用，就要借助变频器的功能框图和参数数表中的提示，在读懂功能框图的前提下，进行参数设置。,第三章：西门子变频器应用,1.PID控制在恒压供水中的应用框图,第三章：西门子变频器应用,2.电路连接 选用4 20mA压力传感器，反馈信号接于模拟输入端子2的10、11之间，设定信号用4.7k电位器，接于

12、模拟输入端子1的1、3、4之间，要把2、4、11端子连载一起（模拟输入公共端）。 3.参数选择 为访问PI调节器参数，先设过滤参数：P0003=2(访问标准和扩展级)，P0004=22(选择PI调节器控制参数群)， P2200=1,变频器PID控制(也可以用一个多功能输入端子来控制PID切换，如设P0702=99，P2200=722.1，DIN2端子控制切换，在变频器停止时，可进行PID控制和U/f控制切换)； P2253=755.0，选择“模拟输入端子1”为给定控制信号源； P2264=755.1，选择“模拟输入端子2”为反馈控制信号源； P值：P2280设为0.3 1.5； I值：P228

13、5设为0.03 0.15s； D值：P2274，先保持默认值； 其他参数参考说明书精细调整,第三章：西门子变频器应用,3.2.6 MM440矢量控制在速度/力矩控制中的应用 1.无速度反馈的矢量控制(SVC) 由于无速度反馈的矢量控制(SVC)能提供很高的动态和静态特性，因此在以下应用场合可以使用 MM440的无速度反馈的矢量控制模式。 1） 要求很高的动态特性； 2）低速时要求提供大的输出力矩； 3）要求很精确的速度稳定性； 4）要求对电机提供很完善的保护； 5）要求很快的响应速度。,第三章：西门子变频器应用,由于SVC控制需要很精确的电机模型，因此SVC控制不能应用于以下一些场合： 1）电

14、机和变频器的额定功率比小于1比4； 2）电机运行最大频率超过200Hz： 3）同步电机和多台电机传动。 4） 如果变频器和电机之间有接触器，当变频器运行时，切忌打开接触器。 注：（从1.12版本起，当矢量控制下没有方向时，将不再产生故障。若不幸发生了，设置如下参数确保矢量控制时内部不再发出故障： P0003=3；P2106=53.5；P2155=200.00 Hz 这种情况下矢量控制没有方向时将触发“外部故障F0085”。）,第三章：西门子变频器应用,2.有PG反馈矢量控制 有PG反馈矢量控制除了上述无PG反馈矢量控制的优点之外，具有定位准确等优点，在位置控制中得到广泛应用。如电梯、矿井升降机

15、等。 矢量控制功能参数较多，在说明书中给出了矢量控制功能参数表和功能图，在应用时相互参考，然后根据快速调试顺序，将合适的参数预置到变频器中。 下面表和图是440变频器矢量控制参数和功能框图。,第三章：西门子变频器应用,P1300为变频器功能选择，设置P1300 =23，为矢量控制，在该参数下给出了下面表格：,第三章：西门子变频器应用,续表：,第三章：西门子变频器应用,有PG传感器(VC),第三章：西门子变频器应用,无PG传感器(SVC),第三章：西门子变频器应用,无PG传感器矢量控制最佳调试方法： 第一步，快速调试：正确的矢量控制操作必须正确输入电机参数，完成电机参数识别。 调试步骤如下： P

16、0003=2(允许访问2级参数) P0010=1(快速调试) 在快速调试中，按照快速调试步骤，将电动机名牌参数输入变频器。 通过参数P0700，P1000，P1080/2，P1120/1等，选择控制模式，选择给定源，最小最大频率，斜坡时间等。设置P1300=20 （无速度传感器矢量控制）。 设置P1910=1(自动检测电动机数据，并改写)，此时变频器产生”A0541“电动机数据自动检测激活报警。 设置P3900=1，结束快速调试。 当计算电动机参数时，BOP面板将出现”- - - -” 近1分钟，之后A0541将在BOP上闪烁。快速调试完成。,第三章：西门子变频器应用,运行：电机开始自动识别测

17、试程序。A0541将继续闪烁：电动机通过短时电流，进行一系列计算，并可听到嗡嗡声。当计算电动机内部参数时，BOP上仍显示“- - - -”。 注意1： 这时必须对冷态电动机操作，另外确保正确输入电机周围环境温度到 P0625参数中。特别是在周围温度和工厂设定值 不一样时。这 一步必须在完成快速调试(P3900)之后，在进行电动机参数识别之前完成。 注意2： P1910=3(饱和曲线识别)，能提高性能。做这一步，不必进入快速调试。 一旦P1910设置成3，A0541将出现。现在给出一个运行命令，这和上面的叙述类似。 这时变频器已经可以在SVC下运行了，最好再优化一下调节器参数。,第三章：西门子变

18、频器应用,第二步：速度调节器特性优化 电动机识别将设定初始的参数，保证无速度传感器矢量控制，电机可运行到50Hz。为 了得到理想的矢量性能，按照电动机/负载系统来优化矢量控制的调节器参数，是必要的。 用户调节以下参数，可以提高性能： P0003=3（专家访问级） P0342：负载总转动惯量电机转动惯量之比。 P1470：无速度传感器矢量控制比例参数P P1472：无速度传感器矢量控制积分时间I P1610：SVC转矩提升 P1750：使能观测器模式 P0342(驱动装置总惯量)，如果已知或能估算，应适当设置。 参数设置可适应广泛的应用，最优的设置依赖于整个机械系统。通过观测系统的响应，增大P参

19、数和减小I参数可得到好的特性。 最好通过示波器观察未滤波的输出频率波形(P0771=66)来调试PI参数。,第三章：西门子变频器应用,3.2.7 MM440 有PG矢量控制 MM440变频器无PG反馈(SVC)矢量控制中，通过内部的检测反馈系统，可以得到很好的速度控制特性，适应多方面的传动应用。 有PG反馈(VC)矢量控制，因为PG编码器的脉冲个数和电动机的转速(转角)一一对应，反馈脉冲即可以反映电动机的转角(位置)又可以反映电动机的速度，利用编码器的反馈信号对电动机的转速控制或距离控制，是非常合适的。因此，在需要精确的位置和速度控制时，一般要选有PG反馈(VC)矢量控制。,第三章：西门子变频

20、器应用,1.PG编码器,增量式编码器结构原理,PG编码器应用,第三章：西门子变频器应用,PG编码器就是将转速转换成数字信号的传感器。数字信号的脉冲频率和转速成正比。增量式编码器输出三个信号：A A-、B B-、Z Z-，Z信号是零位信号，编码器转一周，输出一个脉冲。A相和B相在相位上相差 ，A-和B-分别是A和B相的“非”，见下图。编码器每转输出的脉冲数可选，如TRDJ系列，每转脉冲数从10 1000P/r共16档。,第三章：西门子变频器应用,PG编码器与变频器的连接分直接连接和专用控制卡连接。右图为直接连接。,变频器与编码器直接连接,第三章：西门子变频器应用,右图是安川VS616G7变频器，

21、PG编码器通过控制卡连接到变频器的4NC接口。,编码器用控制卡与变频器连接,第三章：西门子变频器应用,3.应用举例 变频器在应用编码器时，要进行参数预置，一般预置的内容为： 编码器每转脉冲数；编码器旋转方向；编码器断线后的处理方法；编码器脉冲转换为距离的当量参数等。如艾默生TD3000系列变频器，功能码Fb.00,用于选择编码器每转脉冲数，范围为0 9999p/r；功能码Fb.01,用于选择编码器旋转方向。0正方向，1反方向；功能码Fb.02,用于选择编码器断线后处理方法，0自由制动停止，1切换为U/f控制模式继续运行。,第三章：西门子变频器应用,4.MM440带PG编码器在电梯上的应用 直接

22、按右图接好线后，变频器还不能运行，必须对变频器进行正确的设置。首先是变频器的快速调试，这是变频器“能转起来”的基本步骤。快速调试的目的是完成变频器最基本的设置，决定变频器的基本工作方式的选择，对曳引机的参数进行“学习”，使变频器和曳引机匹配起来，更加精确的完成控制控制任务。,第三章：西门子变频器应用,在快速调试中，要输入曳引机的基本参数，包括电压、电流、功率、功率因数、额定频率等参数，根据MM440的数据手册要求按曳引机名牌上的数据输入，其他的几个重要参数P0300要选择异步电机，命令源P0700选用数字量输入方式，选择2，并且在之后的调试中使P0701P0708设置为17，各个数字量输入按照设定功能进行参数化。P1300控制方式选择23，带传感器的矢量转矩控制，这样才能满足电梯控制的要求。按照步骤最后在P3900中输入3快速调试结束并进行电动机的数据计算。,第三章：西门子变频器应用,变频器的快速调试完成之后，这只是第一步，还不能控制电梯的运行还要进行多段速的设置，RUN信号的输出设置，以及闭环控制的PI制设置、S速度曲线的各个时间的设置等等。,第一章：变频器应用基础,敬请提出建议，谢谢！,