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海口西門子變頻器*總代理商

西門子變頻器基礎(chǔ)知識簡介：

　一、概述

　　西門子變頻器是自動化驅(qū)動控制系統(tǒng)中的核心，在多個行業(yè)的驅(qū)動控制系統(tǒng)中都有應(yīng)用。本文下面針對西門子變頻器的基礎(chǔ)知識做一個介紹，幫助用戶在選擇和使用時進行參考。

　　二、西門子變頻器基礎(chǔ)知識

　　1. 使用環(huán)境

　　A、工作溫度。變頻器內(nèi)部是大功率的電子元件，極易受到工作溫度的影響，產(chǎn)品一般要求為0～55℃，但為了保證工作安全、可靠，使用時應(yīng)考慮留有余地，控制 在40℃以下。在控制箱中，變頻器一般應(yīng)安裝在箱體上部，并嚴格遵守產(chǎn)品 說明書中的安裝要求，不允許把發(fā)熱元件或易發(fā)熱的元件緊靠變頻器的底部安裝。

　　B、環(huán)境濕度。濕度太高且溫度變化較大時，變頻器內(nèi)部易出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象，其 絕緣性能就會大大降低，甚至可能引發(fā)短路事故。必要時，必須在箱中增 加干燥劑和加熱器。

　　C、腐蝕性氣體。使用環(huán)境如果腐蝕性氣體濃度大，不僅會腐蝕元器件的引線、 印刷電路板等，而且還會加速塑料器件的老化，降低絕緣性能，在這種情況 下，應(yīng)把控制箱制成封閉式結(jié)構(gòu)，并進行換氣。

　　D、振動和沖擊。裝有變頻器的控制柜受到機械振動和沖擊時，會引起電氣接觸 不良。這時除了提高控制柜的機械強度、遠離振動源和沖擊源外，還應(yīng)使用 抗震橡皮固定控制柜外和內(nèi)電磁開關(guān)之類產(chǎn)生振動的元器件。設(shè)備運行一段 時間后，應(yīng)對其進行檢查和維護。

　　E、防止電磁干擾。電焊機、動力機械;遠離放射線物質(zhì)及可燃物;避免直接日 照：遠離腐蝕性液體、瓦斯

　　F、防止輸入端過電壓。變頻器電源輸入端往往有過電壓保護，但是，如果輸入 端高電壓作用時間長，會使變頻器輸入端損壞。因此，在實際運用中，要核實變頻器的輸入電壓、單相還是三相和變頻器使用額定電壓。特別是電源電 壓極不穩(wěn)定時要有穩(wěn)壓設(shè)備，否則會造成嚴重后果。

　　2. 變頻控制柜的設(shè)計

　　變頻控制柜電氣原理圖設(shè)計合理：變頻器上口不加漏電保護器、下口不加接觸器(無變頻工頻轉(zhuǎn)換)、電容、變頻柜有散熱風(fēng)扇、變頻器不用上口接觸器控制啟停。

　　3. 變頻柜內(nèi)元器件的布局

　　變頻柜內(nèi)器件的合理布局和有效距離，要有足夠的散熱空間，走線合理。

　　4. 變頻器參數(shù)的合理設(shè)置

　　變頻器的啟動停止要合理不要用上口接觸器控制啟停、根據(jù)需要設(shè)置自由停車或減速停車。變頻器的加速減速時間、變頻器內(nèi)電機參數(shù)。

　　5. 變頻器的保養(yǎng)

　　變頻器要適時清灰保養(yǎng)。保養(yǎng)要清除變頻器內(nèi)部和風(fēng)路內(nèi)的積灰，臟物，在保養(yǎng)的同時要仔細檢查變頻器，察看變頻器內(nèi)有無發(fā)熱變色部位，水泥電阻有無開裂現(xiàn)象，電解電容有無膨脹漏液防爆孔突出等現(xiàn)象，PCB 板有否異常，有沒有發(fā)熱燒黃部位。保養(yǎng)結(jié)束后，要恢復(fù)變頻器的參數(shù)和接線，送電，帶電機工作在 3Hz 的低頻運行，以確保變頻器工作正常。

　　6. 變頻器合理使用

　　變頻器不宜頻繁啟停，變頻器是電子產(chǎn)品如長時間放置使用 前適當充電;雨季防雷，防潮，變頻器在地下潮濕環(huán)境不使用可以帶點防潮。

　　三、總結(jié)

　　綜上所述，本文介紹了西門子變頻器的基礎(chǔ)知識和用法，用戶在使用過程中可以參考本文提供的內(nèi)容對其進行操作，從而確保變頻器在控制系統(tǒng)中的正常使用。如果用戶需要更多的了解和使用西門子變頻器系列，我們也會更好的提供相關(guān)技術(shù)支持。

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控制方式編輯
低壓通用變頻輸出電壓為380～650V，輸出功率為0.75～400kW，工作頻率為0～400Hz，它的主電路都采用交—直—交電路。其控制方式經(jīng)歷了以下四代。
一代
1U/f=C的正弦脈寬調(diào)制(SPWM)控制方式：
其特點是控制電路結(jié)構(gòu)簡單、成本較低，機械特性硬度也較好，能夠滿足一般傳動的平滑調(diào)速要求，已在產(chǎn)業(yè)的各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但是，這種控制方式在低頻時，由于輸出電壓較低，轉(zhuǎn)矩受定子電阻壓降的影響比較顯著，使輸出大轉(zhuǎn)矩減小。另外，其機械特性終究沒有直流電動機硬，動態(tài)轉(zhuǎn)矩能力和靜態(tài)調(diào)速性能都還不盡如人意，且系統(tǒng)性能不高、控制曲線會隨負載的變化而變化，轉(zhuǎn)矩響應(yīng)慢、電機轉(zhuǎn)矩利用率不高，低速時因定子電阻和逆變器死區(qū)效應(yīng)的存在而性能下降，穩(wěn)定性變差等。因此人們又研究出矢量控制變頻調(diào)速。
第二代
電壓空間矢量(SVPWM)控制方式：
它是以三相波形整體生成效果為前提，以逼近電機氣隙的理想圓形旋轉(zhuǎn)磁場軌跡為目的，一次生成三相調(diào)制波形，以內(nèi)切多邊形逼近圓的方式進行控制的。經(jīng)實踐使用后又有所改進，即引入頻率補償，能消除速度控制的誤差；通過反饋估算磁鏈幅值，消除低速時定子電阻的影響；將輸出電壓、電流閉環(huán)，以提高動態(tài)的精度和穩(wěn)定度。但控制電路環(huán)節(jié)較多，且沒有引入轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)，所以系統(tǒng)性能沒有得到*。
第三代
矢量控制(VC)方式：
矢量控制變頻調(diào)速的做法是將異步電動機在三相坐標系下的定子電流Ia、Ib、Ic、通過三相－二相變換，等效成兩相靜止坐標系下的交流電流Ia1Ib1，再通過按轉(zhuǎn)子磁場定向旋轉(zhuǎn)變換，等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的直流電流Im1、It1(Im1相當于直流電動機的勵磁電流；It1相當于與轉(zhuǎn)矩成正比的電樞電流)，然后模仿直流電動機的控制方法，求得直流電動機的控制量，經(jīng)過相應(yīng)的坐標反變換，實現(xiàn)對異步電動機的控制。其實質(zhì)是將交流電動機等效為直流電動機，分別對速度，磁場兩個分量進行獨立控制。通過控制轉(zhuǎn)子磁鏈，然后分解定子電流而獲得轉(zhuǎn)矩和磁場兩個分量，經(jīng)坐標變換，實現(xiàn)正交或解耦控制。矢量控制方法的提出具有劃時代的意義。然而在實際應(yīng)用中，由于轉(zhuǎn)子磁鏈難以準確觀測，系統(tǒng)特性受電動機參數(shù)的影響較大，且在等效直流電動機控制過程中所用矢量旋轉(zhuǎn)變換較復(fù)雜，使得實際的控制效果難以達到理想分析的結(jié)果。
第四代
直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)方式：
1985年，德國魯爾大學(xué)的DePenbrock教授*提出了直接轉(zhuǎn)矩控制變頻技術(shù)。該技術(shù)在很大程度上解決了上述矢量控制的不足，并以新穎的控制思想、簡潔明了的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、優(yōu)良的動靜態(tài)性能得到了迅速發(fā)展。該技術(shù)已成功地應(yīng)用在電力機車牽引的大功率交流傳動上。 直接轉(zhuǎn)矩控制直接在定子坐標系下分析交流電動機的數(shù)學(xué)模型，控制電動機的磁鏈和轉(zhuǎn)矩。它不需要將交流電動機等效為直流電動機，因而省去了矢量旋轉(zhuǎn)變換中的許多復(fù)雜計算；它不需要模仿直流電動機的控制，也不需要為解耦而簡化交流電動機的數(shù)學(xué)模型。
矩陣式交—交控制方式：
VVVF變頻、矢量控制變頻、直接轉(zhuǎn)矩控制變頻都是交—直—交變頻中的一種。其共同缺點是輸入功率因數(shù)低，諧波電流大，直流電路需要大的儲能電容，再生能量又不能反饋回電網(wǎng)，即不能進行四象限運行。為此，矩陣式交—交變頻應(yīng)運而生。由于矩陣式交—交變頻省去了中間直流環(huán)節(jié)，從而省去了體積大、價格貴的電解電容。它能實現(xiàn)功率因數(shù)為l，輸入電流為正弦且能四象限運行，系統(tǒng)的功率密度大。該技術(shù)雖尚未成熟，但仍吸引著眾多的學(xué)者深入研究。其實質(zhì)不是間接的控制電流、磁鏈等量，而是把轉(zhuǎn)矩直接作為被控制量來實現(xiàn)的。具體方法是：
1、控制定子磁鏈引入定子磁鏈觀測器，實現(xiàn)無速度傳感器方式；
2、自動識別(ID)依靠精確的電機數(shù)學(xué)模型，對電機參數(shù)自動識別；
3、算出實際值對應(yīng)定子阻抗、互感、磁飽和因素、慣量等算出實際的轉(zhuǎn)矩、定子磁鏈、轉(zhuǎn)子速度進行實時控制；
4、實現(xiàn)Band—Band控制按磁鏈和轉(zhuǎn)矩的Band—Band控制產(chǎn)生PWM信號，對逆變器開關(guān)狀態(tài)進行控制。
矩陣式交—交變頻具有快速的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)(<2ms)，很高的速度精度(±2%，無PG反饋)，高轉(zhuǎn)矩精度(<+3%)；同時還具有較高的起動轉(zhuǎn)矩及高轉(zhuǎn)矩精度，尤其在低速時(包括0速度時)，可輸出150%～200%轉(zhuǎn)矩。
VVC的控制原理：
VVC的控制原理是將矢量調(diào)制的原理應(yīng)用于固定電壓源PWM逆變器。這一控制建立在一個改善了的電機模型上，該電機模型較好的對負載和轉(zhuǎn)差進行了補償。
因為有功和無功電流成分對于控制系統(tǒng)來說都是很重要的，控制電壓矢量的角度可顯著的改善0-12HZ范圍內(nèi)的動態(tài)性能，而在標準的PWM U/F驅(qū)動中0-10HZ范圍一般都存在著問題。
利用SFAVM或60°AVM原理來計算逆變器的開關(guān)模式，可使氣隙轉(zhuǎn)矩的脈動很小（與使用同步PWM的變頻器相比）。
發(fā)展編輯
歷史
變頻技術(shù)誕生背景是交流電機無級調(diào)速的廣泛需求。傳統(tǒng)的直流調(diào)速技術(shù)因體積大故障率高而應(yīng)用受限。
20世紀60年代以后，電力電子器件普遍應(yīng)用了晶閘管及其升級產(chǎn)品。但其調(diào)速性能遠遠無法滿足需要。1968年以丹佛斯為代表的高技術(shù)企業(yè)開始批量化生產(chǎn)變頻器，開啟了變頻器工業(yè)化的新時代。
20世紀70年代開始，脈寬調(diào)制變壓變頻(PWM－VVVF)調(diào)速的研究得到突破，20世紀80年代以后微處理器技術(shù)的完善使得各種優(yōu)化算法得以容易的實現(xiàn)。
20世紀80年代中后期，美、日、德、英等發(fā)達的 VVVF變頻器技術(shù)實用化，商品投入市場，得到了廣泛應(yīng)用。 早的變頻器可能是日本人買了英國研制的。不過美國和德國憑借電子元件生產(chǎn)和電子技術(shù)的優(yōu)勢，產(chǎn)品迅速搶占市場。
步入21世紀后，國產(chǎn)變頻器逐步崛起，現(xiàn)已逐漸搶占市場。上海和深圳成為國產(chǎn)變頻器發(fā)展的前沿陣地，涌現(xiàn)出了像匯川變頻器、英威騰變頻器、安邦信變頻器、歐瑞變頻器等一批國產(chǎn)變頻器。其中安邦信變頻器成立于1998年，是我國早生產(chǎn)變頻器的廠家之一。十幾年來，安邦信人以渾厚的文化底蘊作基石，支撐著成長，企業(yè)較早通過TUV機構(gòu)ISO9000質(zhì)量體系認證， 多年被評為 “中國變頻器用戶滿意國內(nèi)品牌”。
過程
直流電動拖動和交流電動機拖動先后生于19世紀，距今已有100多年的歷史，并已成為動力機械的主要驅(qū)動裝置。由于當時的技術(shù)問題，在很長的一個時間內(nèi)，需要進行調(diào)速控制的拖動系統(tǒng)中則基本上采用的是直流電動機。
直流電動機存在以下缺點是由于結(jié)構(gòu)上的原因：
1、由于直流電動機存在換向火花，難以應(yīng)用于存在易燃易爆氣體的惡劣環(huán)境;
2、需要定期更換電刷和換向器，維護保養(yǎng)困難，壽命較短;
3、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以制造大容量、高轉(zhuǎn)速和高電壓的直流電動機。