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SIEMENS 西門子變頻器器技術參數
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西門子在“2014中國工業博覽會”現場發布了SinamicsV20變頻器全新E尺寸模塊。該模塊的功率可達30kW，適用于風機、水泵、壓縮機、輸送設備、攪拌機、石材切割等大功率應用場合，并具有重過載和輕過載的雙重模式，可以實現小功率變頻器驅動大電機，有效降低客戶的采購成本。
西門子V20變頻器介紹西門子V20變頻器是西門子于2012年推出的一款適合基本應用的變頻器，由西門子中、德、英三國工程師共同設計研發，并在西門子數控（南京）有限公司生產。憑借調試過程快捷、易于操作、穩定可靠及經濟高效等優勢，面市兩年間，西門子V20變頻器已經成為風機水泵、物料輸送類及加工類設備等行業客戶對驅動產品的，可以為他們提供簡易、經濟的驅動解決方案。此前，西門子V20變頻器有4種外形尺寸可供選擇，功率為15kW。E尺寸模塊的推出使西門子V20變頻器適用的功率提升到30kW。該模塊繼承西門子20變頻器可靠性高、故障率低等特點，結構設計更優化，且發布前在多個進行應用測試，并得到了認可。西門子根據幾十個和地區客戶需求的調研結果，對所有SinamicsV20變頻器的軟件功能進行了全面的升級。增加了故障數據記錄功能，使客戶在處理故障報警的時候追蹤到故障發生時刻的內部信息，更加清楚故障發生的原因，能夠有的放矢地解決技術問題，減少故障處理時間。在新的軟件版本中，調試工程師無需做記錄，也可以方便地查看自己修改的參數，調試變得更加簡單順手。這些改進使SinamicsV20家族能更好地滿足客戶的需求。西門子V90變頻器介紹：
西門子V90伺服驅動系統作為SINAMICS驅動系列家族的新成員，與SIMOTICS S-1FL6 結合，組成的伺服驅動系統，實現位置控制、速度控制和扭矩控制。通過優化的設計，SINAMICS V90確保了的伺服控制性能，經濟實用、穩定可靠。西門子V90 單軸伺服驅動器V90 設計用于運動控制以滿足一般的伺服應用，充分考慮了機床制造商和系統集成商所面臨的成本和市場挑戰。V90 支持即插即用式調試，伺服性能充分優化，與 SIMATIC PLC 快速集成，具有值得信賴的可靠性。與全新的 SIMOTICS S-1FL6 伺服電機配套使用，形成的伺服系統。V90 支持內部設定值位置控制、外部脈沖位置控制、速度控制和扭矩控制，整合了脈沖輸入、模擬量輸入/輸出、數字量輸入/輸出以及編碼器脈沖輸出接口。通過實時自動優化和自動諧振抑制功能，可以自動優化為一個兼顧高動態性能和平滑運行的系統。此外，脈沖輸入支持 1 MHz，充分保證了高精度定位。西門子 V90特點：1成本低：集成所有控制模式：外部脈沖位置、內部設定值位置、速度和轉矩控制；2、全功率驅動標配內置制動電阻；3、集成抱閘繼電器。2伺服性能優異：自動優化功能使設備獲得更高的動態性能；2、自動抑制機械諧振頻率；3、1 MHz 的高速脈沖輸入；4、20 位分辨率的值編碼器；5、優化的系統性能：3 倍過載能力、電機低扭矩紋波以及驅動與電機的整合；3使用方便：快速便捷的伺服優化和機械優化；2、簡單易用的 SINAMICS V-ASSISTANT 調試工具；3、兼容 PLC 和運動控制器的雙通道脈沖設定值；4、通用 SD 卡參數復制；5、電機電纜連接器可旋轉，支持多角度旋轉，可快速鎖緊/釋放；4運用廣泛：1、裝卸機：如碼垛機；2、包裝機：如貼標機、枕式包裝機；3、自動組裝機；4、刀具切換機；5、印刷機：如絲網印花機；6、纏繞機；7、金屬成型機：如折彎機等。XMZ 西門子G120模塊化變頻器產品系列推出兩款新型功率模塊和一款新型控制單元。作為對整體系統加強的一部分，西門子全新推出的模塊包括新一代PM240-2 FSA和PM230 IP20功率模塊，這兩款模塊均在可實現更高功率密度的全新硬件平臺上研發。由于支持穿墻式安裝，這兩款新型功率模塊可以實現創新的冷卻解決方案。CU240E-2控制單元支持自動化以太網標準的Profinet通信選型。這有利于實時執行基于以太網的創新系統設計。西門子G120模塊化變頻器系統的性能顯著增強。PM240-2 FSA功率模塊基于新型硬件平臺開發，與以前的1.5kW LO的功率密度相比，該平臺可在外形尺寸FSA中實現高達3kW LO的功率密度。其穿墻式安裝適用于創新的冷卻概念，能夠適用于對控制柜散熱有嚴格要求的應用。西門子還在這個新一代功率模塊設計中配備了緊湊的集成濾波器。
西門子G120變頻器介紹：西門子在G120系列的平臺上深入研發出CU240E-2控制單元。除了現有的Profibus DP、RS485、USS和Modbus RTU通信接口之外，CU240E-2控制單元還將提供適用于Profinet通信版本的新型控制單元。Profinet是Profibus DP現場總線的增強標準，在工業通信方面有更大的靈活性、效率和更高的性能。例如，現場總線和以太網通信可同時實現高數據速率傳播。Profinet可實現高性能應用的快速數據交換。該控制單元也可以通過介質冗余實現替代通信通道，提高工廠在通信線路故障過程中的利用率。該控制單元可與所有G120功率模塊配套使用，并標配STO（安全轉矩截止）安全功能，F型則配備擴展的安全功能 SS1（安全停車1）和SLS（安全限速）。集成的USB接口使調試變得輕松。西門子G120變頻器系列是適應于整個工業和商業應用領域的通用變頻器。它普遍適用于包括機械、汽車、紡織、印刷、包裝和化工行業，以及材料處理等重要領域。針對其模塊化西門子G120變頻器系列，西門子驅動技術集團又新推兩款新型功率模塊和一款新型控制單元。關于西門子在中國：西門子是電子電氣工程領域的企業，主要業務集中在工業、能源、醫療、基礎設施與城市四大業務領域。140年來，西門子以其創新的技術、的解決方案和產品堅持不懈地與中國開展全面合作，并以不斷的創新、出眾的品質和令人信賴的可靠性得到廣泛認可。在2011財年（2010年10月1日到2011年9月30日），西門子在中國的總營收達到63.9億歐元（不包括歐司朗和西門子IT解決方案和服務集團）。今天，西門子在中國擁有約30,000名員工，建立了16個研發中心、65家運營企業和65個地區辦事處，已經發展成為中國經濟不可分割的一部分，并竭誠與中國攜手合作，共同致力于實現可持續發展。西門子工業業務領域:作為供應商之一，為工業客戶提供創新環保的產品與解決方案。憑借完整的自動化技術與工業軟件、扎實的行業市場專業以及以技術為基礎的服務，工業業務領域幫助客戶提高生產力、效率和靈活性。西門子工業業務領域能夠提供的自動化技術、工業控制和驅動技術以及工業軟件，能夠滿足生產企業的所有需求，涵蓋整個價值鏈——從產品設計和開發，到產品生產、銷售和服務。同時，還能針對客戶*的市場和需求，提供專門的綜合定制服務，以使客戶獲益化。通過采用的軟件和自動化技術，能夠縮短產品投放市場時間高達50%，同時大幅降低生產企業的能源和污水處理成本。因此，憑借其節能產品和解決方案，西門子工業業務領域能夠大大提高客戶的市場競爭力，并為環境保護事業做出重要貢獻。工業業務領域由工業自動化集團、驅動技術集團、客戶服務以及冶金技術部構成。西門子工業業務領域驅動技術集團:西門子工業業務領域驅動技術集團是電氣和機械裝設備整個驅動鏈的供應商。為客戶提供創新、可靠、高效和高質量的產品、系統、解決方案。 驅動技術集團廣泛服務于制造和流程工業以及建筑和能源領域等行業市場。該集團用其的產品和解決方案幫助客戶提高生產率，能源利用率以及產品生產的可靠性。
變頻器組件和配件
變頻器生產廠在裝配生產中按照生產設計流程用變頻器組件進行裝配成我們需要的變頻調速器。 變頻器組件也是 OEM 廠向變頻器生產廠大批量定購后，在當地組裝成變頻器，一般組裝變頻器低一次進貨量要在 50 萬元以上，并對某一規格也要求在一定的數量以上。變頻器組件價格比變頻器成品價格稍低。
用變頻器組件組裝變頻器一般不用調試，變頻器組件都有變頻器生產廠調試好后才出售的，購買變頻器組件只提供組件質量三保，不提供技術服務，有技術服務能力的 OEM 企業才可進行變頻器組裝工作，組裝變頻器質量和原裝變頻器在質量上基本。
變頻器在維修中經常要用到變頻器配件，
變頻器配件主要有：變頻器用逆變模塊、整流模塊、整流橋、控制板、推動板（驅動板）、主回路板、電源板、分線板、制動單元、制動電阻、電解電容器、金屬膜電容器、電阻器、輸入電抗器、輸出電抗器、直流電抗器、接觸器、快速熔斷器、標準鍵盤、遠控鍵盤、遠控電源、遠控電纜、RS485接口、RS232 接口、自動控制接口、注塑機接口板、RS232-RS485 總線適配器、RS232 總線分配器、RS232 總線電纜、RS485通信電纜、電流傳感器、散熱風機、散熱器、充電電阻、繼電器、光耦、溫控開關、電源厚膜組件、頻率厚膜組件、缺相厚膜組件、快速三極管、主回路端子排、控制回路端子排、接線端子、充電指示燈、壓敏電阻、機殼、機箱、機柜、包裝箱、變頻器說明書等。 變頻器用整流橋模塊 變頻器用逆模塊變 變頻器用IGBT模塊 變頻器用直流濾波器 變頻器用輸入濾波器 變頻器用輸出濾波器 變頻器用遠控盒 變頻器用快速熔斷器 變頻器用接觸器 變頻器用電流互感器 變頻器用制動單元 變頻器用制動電阻 變頻器用電阻器 變頻器用電容器 變頻器用電解電容器 變頻器用壓敏電阻 變頻器用快速二極管 變頻器常用光耦 變頻器用電源厚膜組件 變頻器用缺相厚膜組件 變頻器分線板 變頻器用溫度開關 變頻器常用風機 變頻器用散熱器 變頻器控制板 變頻器驅動板 變頻器用接線端子 變頻器機箱 變頻器包裝箱。
隨著電力電子技術，微電子技術及控制理論的發展，變頻器已經廣泛應用于交流電動機速度控制，"變頻調速"幾乎成了自動化的代名詞。變頻器的主要特點是具有良好的控制性能和高效率的驅動性能。機械行業中應用變頻器是改造傳統產業，實現機電一體化的重要手段；在工礦企業自動化技術中，交流伺服系統正在取代直流伺服系統；應用變頻器技術不但可以提高產品質量和數量，而且可以節約大量電能。
1，變頻器的組成，分類和功能特點
變頻器是一種靜止的頻率變換器，可將配電網電源的50Hz恒定頻率變成可調頻率的交流電而作為電動機的電源裝置，當前國內外使用非常普遍。變頻器性能的好壞，很大程度上取決于其逆變部分所應用的電力半導體器件。變頻器中使用的電力半導體器件經歷了從晶閘管（VT）到可關斷晶閘管（GTO）到電力晶體管（GTR）到絕緣柵極雙極晶體管（IGBT），一直到目前性能的智能功率模塊（IPM）。只有IGBT和IPM的出現，才使變頻器性能有了質的飛躍。
1.1組成變流器的作用是把交流變成直流，逆變器的作用是根據控制回路的指令（PWM脈沖）把直流變成頻率的交流。變頻器中一般都是利用高性能單片機完成計算和控制功能的。
1.2分類
A.按變換頻率的方法不同可分為交-直-交變頻器和交-交變頻器。交-直-交變頻器首先將50Hz的交流經整流變換成直流，經過濾波，再將平滑的直流逆變成頻率可調的交流；交-交變頻器由三組反并聯晶閘管可逆橋式變流器組成，采用電網自然換相原理，具有過載能力強，效率高，輸出波形好等優點，但同時也存在輸出頻率低（頻率小于1/2電網頻率），電網功率因數低，旁頻諧波影響等缺點。
B.按改變變頻器輸出電壓（或電流）的方法不同可分為PAM型和PWM型。所謂PAM（PulseAmplitudeModulation），是一種改變電壓源的電壓或電流源的電流的幅值，進行輸出控制的方式。在逆變器部分只控制頻率，在變流器部分控制輸出的電壓或電流；PWM（PulseWidthModulation）方式是在輸出波形的半個周期中產生多個脈沖，使各脈沖的等值電壓為正弦波狀，輸出電壓或電流波形平滑且低次的諧波少。圖2示為PWM逆變器電壓調節原理圖。三角波形的調制波與正弦波形的信號波比較，取其邏輯（設信號波比三角波大時為正邏輯），就可以得到相應于信號波幅值的脈沖寬度調制電壓輸出波形，它與正弦波形等效。
C.按電壓等級分類可分為低壓型和高壓型變頻器。低壓型變頻器指單相為220V～240V，三相為220V或380V～460V，容量從0.2kW～280kW～500kW的一類變頻器，一般稱中小容量變頻器。高壓型變頻器一般指高壓大容量變頻器，有兩種結構形式，一種是采用升，降壓變壓器稱之為"高-低-高"式的間接高壓變頻器；另一種采用高壓大容量GTO晶閘管或晶閘管功率元件串聯結構，無輸入輸出變壓器，直接將高壓電源整流為直流，再逆變輸出高壓，即"高-高"式變頻器。
D.按不同的用途可分為地鐵機車用變頻器，電動車輛用變頻器，軋機用變頻器和風機，泵類用變頻器等。目前，國外已將大功率門極關斷（GTO）晶閘管成功地應用于無軌電車，輕軌車輛，地鐵機車，干線電力機車和磁懸浮試驗車輛的傳動系統中。軋鋼機是大容量，高過載和快速響應的生產機械，它采用矢量控制的交流變頻調速傳動機構不僅具有直流傳動同樣*的調速性能，還有許多優于直流傳動的特點。風機，泵類的用電占我國用電量的40%，為了節能，同時又要降低變頻器價格，在世界各國都生產有節能型風機，泵類用變頻器。
1.3功能特點
目前比較的變頻器都有以下功能：A.速度與轉矩特性。采用不同的控制方式，速度與轉矩特性是不一樣的，如采用V/f控制則調速范圍較窄，在低速運行時轉差率大，特性較軟；而采用無速度傳感器矢量控制，即使是驅動通用電機，也能保證在整個頻率范圍內實現精確的轉矩控制，在1Hz時也有150%以上的高起動轉矩。
B.快速響應功能。變頻器采用了單片機控制，特別是采用了高速數字信號處理器（DSP），計算速度快，轉速調整響應快，轉矩響應速度約0.1秒。
C.AVR功能保證了高起動轉矩的實現。
當線電壓下降時，使用AVR（自動電壓調整）功能可維持高起動轉矩。
D.電機參數自動調整功能。變頻器與電機參數調整自動進行，從而簡便了使用操作。
E.模糊邏輯加，減速功能。此功能根據電機負載和制動要求自動計算加速/減速時間，這就可省略試機，避免出錯。
F.降低能源消耗，自動節能運行功能。
變頻器會自動地選擇操作參數，使電機在滿足負載轉矩要求的情況下以小電流運行。
G.降低電機噪聲，實現運行。在功率開關電路中通過使用IGBT器件，電路能以高載波頻率工作，相對傳統變頻器而言降低了噪聲。
H.內裝PI或PID調節功能。
2，常用的異步電機變頻調速控制方式我們知道，異步電動機的轉速n=60×f/ p，其中f為電源頻率，p為電機的磁極對數。
所以改變電機的轉速有兩個途徑：一是改變p，這種方法是有級調速，且調速范圍有限；另一是改變f，只要f"連續"變化，電機轉速則可實現無級調速，調速范圍寬，變頻調速正是基于這一點的。
變頻調速控制方式大體可分兩種：開環控制和閉環控制，后者進行電機速度反饋。作為開環控制有V/f控制方式，閉環控制有轉差頻率控制，矢量控制和直接轉矩控制方式。
從發展過程來看各種控制方式，是按V/ f控制，轉差頻率控制，矢量控制，直接轉矩控制方式的順序發展起來的，因此越是后來的控制方式性能越優良。
V/f控制是在改變頻率的同時控制變頻器輸出電壓，使電機磁通保持一定，在較寬的調速范圍內，電動機的效率，功率因數不下降。因是控制電壓與頻率的比，故稱V/f控制，該方式常用于通用變頻器。它用于風機，泵類機械的節能運轉及生產流水線的工作臺傳動等。
轉差頻率控制需要檢出電動機的轉速構成速度閉環，速度調節器的輸出為轉差頻率，然后以電機速度與轉差頻率之和作為變頻器的給定輸出頻率。由于通過控制轉差頻率來控制轉矩和電流，與V/f控制相比，其加減速特性和限制過電流能力得到提高。
矢量控制是一種高性能異步電機控制方式，它基于電動機的數學模型，分別控制電動機的轉矩電流和勵磁電流，具有和直流電機相類似的控制性能。和標量控制的主要區別在于它不僅控制電流的大小，而且控制電流的相位。但該方式應用的前提是需要對電機參數進行正確估算，如何提高參數的準確性一直是研究的課題。
直接轉矩控制是由魯爾大學Depenbrok教授在1985年提出的，用空間矢量的分析方法直接在定子坐標系下計算與控制交流電動機的轉矩，采用定子磁場定向，借助于離散的兩點式調節產生PWM信號，直接對逆變器的開關狀態進行控制，以獲得轉矩的高動態性能。它在很大程度上解決了矢量控制中計算控制復雜，特性易受電動機參數影響的一些重大問題。
3，變頻器在節能方面的應用
在電能消耗上，風機和水泵負載占很大的比重。據有關資料介紹，我國這類負載每年耗電量約占全國用電量的1/3，占全國工業用電量的40%～50%.在鍋爐房供熱工程中，風機，水泵用電量占全部用電的80%以上；在全年空調的現代化旅游飯店，高級賓館以及辦公大樓中，風機和水泵設備的用電量占整個建筑用電量的30%～40%，約占整個動力用電（即除照明以外的用電）的40%～55%.在這類系統中，應用變頻調速進行設計或技術改造有非常重要的意義。
3.1變頻調速節能原理
3.1.1風機，水泵的運行特性
由于風機和水泵的電力及運行特性極其類似，此處以水泵為例來討論其特性。
水泵供水系統具有管網特性曲線，即通道管網的流量與所消耗的能量之間的關系曲線，可用阻力定律K=RQ2來確定。K―管網阻力（Pa）；R―管阻（kg/m3）；Q―流量（m3 / s）。K-Q曲線是一條拋物線，如圖3示，通稱管網特性曲線。R與閥門的開度有關，開度愈小，其值愈大，曲線愈陡。
水泵的H（揚程）―Q（流量）曲線與管網阻力曲線的相交點既是水泵的工作點。水泵運行工作點位置與水泵負載有關，在水泵負載經常變化的情況下，水泵不能總處在高效區域里工作。為使水泵適應外界負載變化的要求，我們可采用變速調節，即在管網特性曲線基本不變時，采用改變水泵轉速來改變泵的Q―H特性曲線。從而改變它的工作點，達到既改變流量又能保證水泵恒定和輸入功率減少的目的。
3.1.2變頻調速節能原理采用變頻技術改變電機的轉速達到調節流量的方法。
對于某特定管路，當流量為Q1需要揚程為H1時，可在泵特性曲線圖上求得工作點A1，泵的轉速n=2950r/min可以滿足要求，相應的功率為P1；當流量從Q1降到Q2時，從管路阻抗特性R1可知，管路要求物流的壓頭為H2.此時根據泵在不同轉速下的特性曲線求得葉輪轉速n=2475r/min，揚程為H2.所以出現了工作點A2，其相應功率為P2.很顯然，此時的電耗大幅度下降，即在管路特性不變的情況下，依靠改變泵的轉速達到調節的目的。
根據水泵的相似定律，變速前后流量，揚程，功率與轉速之間關系為：Q2=Q1（n2/n1）H2=H1（n2/n1）2 P2=P1（n2/n1）3式中P1，H1，Q1為轉速n1時的功率，揚程，流量；P2，H2，Q2為轉速n2時的功率，揚程，流量。由此可見，當水泵在變負荷工作情況下，采用變頻器調節水泵電機轉速時，軸功率與轉速比的三次方成正比進行變化，節電效果明顯。
3.1.3實際應用節能效果
實例1：石家莊白樓賓館水泵房現有供水水泵三臺，型號為65DL-4，額定揚程64m，流量30m3 /h，轉速1450r/min，電機功率11kW，沈陽馬二家水泵廠生產。由于賓館用水水量極不穩定，早，晚用水高峰常常是平時用量的二倍，而后半夜用水水量僅為平時用量的三分之一，而且用水流量變化快，穩壓時間短。原來采用電接點壓力表控制各泵的啟停，但當用水負荷變化較大時，水泵電機啟停頻繁，造成電動機及控制開關故障頻繁，而且供水壓力不穩定。
針對賓館供水泵組存在的問題和用水負荷的實際情況，設計了一套變頻調速恒壓供水控制裝置，采用11kW富士變頻器，壓力傳感器，微電腦控制器（包括PID調節）等組成閉環調節恒壓控制系統，使水泵恒壓供水，其供水壓力可調，解決了賓館供水系統不穩定的大問題。
原來的控制方式下，三臺泵平均輸入功率20kW，供水壓力3.7～5.8kg/cm2，年耗電175200kWh，按0.5元/kWh計算，每年電費8.8萬元。采用變頻恒壓供水控制裝置后，三臺泵平均輸入功率16kW，供水壓力4.5kg/ cm2，年耗電140160kWh，電費7.0萬元，年節約電費開支1.8萬元。該項目改造投資3.2萬元，由此可知，采用變頻恒壓供水控制裝置后，每年節約電能35040kWh，節電率20%，投資回收期1.8年。
實例2：烏魯木齊市光明路供熱鍋爐站2#鍋爐為DHL-2500-16/150-A型熱水鍋爐，額定供熱量29000kW，熱水出口溫度150℃，回水溫度90℃，鍋爐效率0.80，鍋爐總額定耗電功率560kW，采用烏市煙煤，其低位發熱量29442kJ/kg，額定燃料消耗量4440kg/h；與鍋爐匹配的引風機為Y4-73- 11型18D，風量Q=19×104 m3 /h（3167m3 / min），全壓H=2646Pa，電機220kW，風機效率ηF=0.70；鼓風機為G4-73-11型14D，Q= 74600m3 /h（1243m3 /min），H=2757Pa，風機效率ηF=0.80，電機75kW.鼓引風機功率295kW，占該鍋爐總耗電的50.7%.該鍋爐鼓引風機采用變頻調速器控制，變頻器選用日本三菱MT-140A-75K和MT-140A- 220K各1臺，總投資37.28萬元，其中2臺變頻器33萬元，1992年設計施工，1993年底投入使用，作者于1994年3月進行了對比測試。
（1）測試用儀表，溫度。0～150℃水銀溫度計，刻度0.5℃；流量：旋翼式水表，0.045～2800m3 /h，精度2.0級；電流，電度表：常規工業用，精度2.0級。
（2）數據分析
鍋爐運行熱負荷無變頻調速運行：運行熱負荷Q=MρcpΔt=421.5×984.3×（84-51.7）×1≈15581kW有變頻調速運行：運行熱負荷Q′= MρcpΔt=432.5×966.2×（93-63.4）×1= 14419kW鼓風和引風機單位小時耗電量：無變頻調速運行N=58+140=198kWh，有變頻調速運行N′=26+60=86kWh.
每1×106 W鍋爐熱負荷鼓風和引風機的耗電量：無變頻=198/15.581=12.71kWh，有變頻=86/14.419=5.96kWh.
每1×106 W鍋爐熱負荷節電12.71- 5.96=6.75kWh，即節電53.1%.
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