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　　通用变频器原理及应用四川机电职业技术学院电子电气工程系学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理2015-5-17通用变频器原理及应用四川机电职业技术学院电子电气工程系通用变频器原理及应用四川机电职业技术学院电子电气工程系学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理2015-5-17学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理通用变频器原理及应用四川机电职业技术学院电子电气工程系学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理知识目标：1、明确使用变频器时的注意事项；2、弄清变频器日常维护与检查项目能力目标：1、掌握1～2种类型变频器的基本功能的设定；2、掌握变频器现场调试、故障特性及故障诊断的基本方法。通用变频器原理及应用四川机电职业技术学院电子电气工程系学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理2015-5-1751高性能通用变频器的类型高性能通用变频器大多分为两类：一类是适于一般负载的一般通用变频器；另一类是适于高精度控制的高性能通用变频器。高性能的变频器主要有西门子公司6SE70系列变频器、ABB公司ACS600系列变频器、施耐德公司Altivor66系列变频器、罗克韦尔公司A－B1336FORCE系列变频器等。本章主要以西门子公司6SE70系列变频器为例介绍高性能通用变频器的运行。通用变频器原理及应用四川机电职业技术学院电子电气工程系学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理2015-5-17高性能通用变频器的类型主要有三种：第一种是有速度传感器的矢量控制变频器；第二种是无速度传感器的矢量控制变频器；第三种是无速度传感器的直接转矩控制变频器。5ll高性能通用变频器结构高性能通用变频器为了满足不同的工程需要，有几种硬件结构：独立式变频器、公共直流母线式变频器和带能量回馈单元的变频器。通用变频器原理及应用四川机电职业技术学院电子电气工程系学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理2015-5-171．独立式变频器独立式变频器是将整流单元和逆变单元放置在一个机壳内，是目前应用最多的变频器，一般只驱动一台电动机，用于一般的工业负载。2．公共直流母线式变频器公共直流母线式变频器是将变频器的整流单元和逆变单元分离开来，分别放置在各自的机壳内；整流单元的功能是将电压和频率不变的交流电转换成电压恒定的直流电，形成公共直流母线逆变单元挂到公共直流母线上，．其功能是将中压恒定的直流电转换成电压和频率均可调的交流电，用于驱动电动机。公共直流母线式变频器的最大特点是一个整流单元可下挂多个逆变单元，驱动多台电动机，特别适用于生产线上的辊道传动。通用变频器原理及应用四川机电职业技术学院电子电气工程系学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理2015-5-173．带能量回馈单元的变频器高性能通用变频器驱动电梯、升降机、可逆轧机等负载时，都要求四象限运行，所以必须配置能量回馈单元。能量回馈单元的功能是将电动机制动时产生的再生能量回馈给电网。能量回馈单元不单独使用．必须接到变频器上才能运行。西门子公司6SE70系列变频器是一种工程型高性能变频器，有以下四种控制模式，如图5—1所示。通用变频器原理及应用四川机电职业技术学院电子电气工程系学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理2015-5-17图5－1直流母线式变频器和独立式变频器及其回馈单元通用变频器原理及应用四川机电职业技术学院电子电气工程系学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理2015-5-17（1）一立的变频器，驱动一台电动机，适用于一般工业负载。（2）一立的变频器，带一个能量回馈单元，驱动一台电动机，适用于电梯、升降机等四象限运行的负载。（3）一个整流单元下挂多个逆变单元，驱动多台电动机，适用于生产线）一个整流单元带一台能量回馈单元，下挂多个逆变单元，驱动多台电动机，适于四象限运行的负载。通用变频器原理及应用四川机电职业技术学院电子电气工程系学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理102015-5-17512有速度传感器的矢量控制变频器高性能变频器的主要控制方法是矢量控制，它的基本思想是根据电动机的动态模型，将用于产生转矩的电流和用于产生磁场的电流进行解耦，然后分别控制。西门子公司6SE70系列变频器组成这种控制模式的主要特点如下：（1）调速范围宽，可达1：10O以上。（2）转速控制精度高，在n＞10％额定转速时，为0．0005％；在n＜5％额定转速时，为0．001％；在弱磁工作区间，为0．001％；通用变频器原理及应用四川机电职业技术学院电子电气工程系学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理112015-5-17（3）在全速度设定范围内，转矩上升时间约为sins，转矩波动小于2％额定转（4）转矩控制精度，在恒磁通工作区间，小于2．5％；在弱磁工作区间，小于5％。以上这些性能指标需用1024脉冲r以上的脉冲编码器（PG）。利用有速度传感器的矢量控制变频器驱动电动机时，一般适于单机传动和较低转速时有较高的动态特性和较高的转速控制精度的场合，如轧钢机传动控制、货物运输控制、升降机控制和位置控制等。通用变频器原理及应用四川机电职业技术学院电子电气工程系学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理122015-5-17513无速度传感器的矢量控制变频器无速度传感器的矢量控制变频器的控制模式是在有速度传感器矢量控制模式的基础上，去掉转速检测环节，通过计算来估测电动机速度的反馈值。利用无速度传感器的矢量控制变频器一般用于单机传动、调速范围要求不高且低速转矩要求不高的场合，如风机、泵类和移动装置。虽然控制精度和系统的动态性能和带速度闭环的矢量控制相比有所下降，但变频器系统简单、操作方便、价格便宜。通用变频器原理及应用四川机电职业技术学院电子电气工程系学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理132015-5-17514直接转矩控制变频器直接转矩控制（DTC）于1985年由德国学者M．Depenbrock提出。它摒弃了矢量控制中的解耦思想，而是通过实时检测磁通幅值和转矩值，分别与磁通和转矩给定值比较，由磁通和转矩调节器直接输出所需要的电压矢量值。图5－2是ABB公司ACS600系列变频器直接转矩控制系统图。通用变频器原理及应用四川机电职业技术学院电子电气工程系学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理142015-5-17图5－2ACS600系列变频器直接转矩控制系统框图通用变频器原理及应用四川机电职业技术学院电子电气工程系学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理152015-5-1752高性能通用变频器的接线;l主电路接线是柜梯型结构变频器的主电路接线原理图。通用变频器原理及应用四川机电职业技术学院电子电气工程系 学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理 16 2015-5-17 522 控制电路接线系列变频器的中心控制单元有CUVC和CUR两种。CUVC为 6SE70系列变频器专用于矢量控制的中心控制单元，CUR为6SE70系列变频器 专用于整流单元的中心控制单元。图5—4为CUCV控制电路接线原理图。 通用变频器原理及应用 四川机电职业技术学院电子电气工程系 学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理 17 2015-5-17 图5－4 CUCV控制电路接线原理图 通用变频器原理及应用 四川机电职业技术学院电子电气工程系 学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理 18 2015-5-17 在CUVC上，有三个控制端子排：X101、X102、X103。通过这三个控制端子 排，可控制变频器的运行。X101、X102、X103控制端子排的功能如下： X101控制端子排：主要控制变频器的起动、变频器停止、变频器驱动电动机 正转和反转、变频器外部故障输人、变频器的固定值给定、变频器内部的给定积 分器有效、变频器急停控制、变频器故障报警等。X101控制端子排上的所有端子 均为开关量输人和开关量输出：其中，有3个端于为开关量输人，有4个端子既可 设置为开关量输人，也可设置为开关量输出。 通用变频器原理及应用 四川机电职业技术学院电子电气工程系 学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理 19 2015-5-17 X102控制端子排：主要进行变频器的频率给定或速度给定、变频器频率输出 或速度输出、变频器电流输出等。X102控制端子排上的所有端子均为模拟量输 人／输出；其中，有2个模拟量输人（非电位隔离）和2个模拟量输出。 X103控制端子排：电动机脉冲编码器和电动机温度传感器（KTY84／PTC） 接口。 通用变频器原理及应用 四川机电职业技术学院电子电气工程系 学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理 20 2015-5-17 53 高性能通用变频器的系统组态 53l 编程单元 西门子6SE70系列变频器的编程单元有三种：功能设置和操作单元PMU、手 持式编程单元OPIS和计算机编程单元。 1功能设置和操作单元PMU PMU如图5—5所示。 图5－5 功能设置和操作单元PMU 通用变频器原理及应用 四川机电职业技术学院电子电气工程系 学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理 21 2015-5-17 2．手持式编程单元OPIS OPIS是一个可选择的输入 输出单元，用它可实现变频器 的功能设定和起动停止。手持 式OPIS如图5—6所示。 图5－6 手持式编程单元OPIS OPIS与变频器之间通过使 用USS协议的串行接口RS－ 485来通信。 通用变频器原理及应用 四川机电职业技术学院电子电气工程系 学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理 22 2015-5-17 3．计算机编程单元 计算机编程单元是装有SIMOVIS软件的计算机，它和变频器之间采用点对点 通信方式。能够完成如下功能： （1）变频器功能的设定。 （2）控制系统监控。 （3）故障报警和存储。 （4）过程数据（控制命令、设定值）的操作。 （5）数据统计和报表输出。 （6）系统的速度环、电压环、电流环等组态。 （7）离线和在线操作。 通用变频器原理及应用 四川机电职业技术学院电子电气工程系 学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理 23 2015-5-17 532 输入输出端子功能的设定 西门子6SE70系列变频器的中心控制单元CUVC有X101、X102、X103端子排 及扩展单元端子排EBI、EBZ。变频器的这些端子只有在进行了功能设定后，才 能对变频器的运行进行控制。西门子6SE70系列变频器输人输出的功能设定如图 5－7所示。 通用变频器原理及应用 四川机电职业技术学院电子电气工程系 学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理 24 2015-5-17 图5－7 变频器输入输出的功能设定 通用变频器原理及应用 四川机电职业技术学院电子电气工程系 学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理 25 2015-5-17 控制字：控制字是变频器的控制命令，它通过连接器将变频器的开关量输人 端子、PMU、OPIS、串行口与变频器的功能（例如正转、反转等）连接起来， 从而能通过PMU和输人端子来控制变频器运行。 状态字：状态字是变频器的控制命令，它通过连接器将变频器的开关量输出 端子、PMU、OPIS、串行口与变频器的功能（例如故障报警、变频器运行输出 信号等）连接起来，从而能通过PMU和输出端子显示变频器的运行状态。 连接器：连接器分为源连接器和目标连接器，源连接器相当于插座，目标连 接器相当于插头。 通用变频器原理及应用 四川机电职业技术学院电子电气工程系 学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理 26 2015-5-17 对于输人端子来说，目标连接器对应变频器的端子，源连接器对应变频器的功 能码；而对于输出端子来说，源连接器对应变频器的端子，目标连接器对应变频 器的功能码或变频器要输出的变量。连接器分为开关量连接器和模拟量连接器。 开关量连接器（BXXXX）：每一个开关量连接器对应变频器的一个开关量， 或对应一个中间变量。西门子6SE70开关量连接器的范围为B0000~B8915。 模拟量连接器（KXXXX、KKXXXX）：KXXXX表示16位模拟量，KKXXXX表 示32位模拟量。 通用变频器原理及应用 四川机电职业技术学院电子电气工程系 学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理 27 2015-5-17 通用变频器原理及应用四川机电职业技术学院电子电气工程系 学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理 28 2015-5-17 变频器的功能一般是通过功能码来进行设定的。西门子6SE70系列变频器的功 XXX表示。由于变频器的功能码多，而其输入输出端子有限，所以需要用开关量连接器BXXX和模拟量连接器KKKXXX来进行选择、设定输入输 出端子的功能，如图5－8、5－9、5－10所示。 通用变频器原理及应用 四川机电职业技术学院电子电气工程系 学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理 29 2015-5-17 图5－9 输入端子的功能设定 通用变频器原理及应用 四川机电职业技术学院电子电气工程系 学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理 30 2015-5-17 通用变频器原理及应用四川机电职业技术学院电子电气工程系 学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理 31 2015-5-17 533 变频器运行功能设定 西门子6SE70系列变频器运行功能设定依据应用不同，可采用一般应用功能 设定和专家应用功能设定。一般应用功能设定是对变频器运行时常用的功能进行 的设定，主要的设定内容包括变频器本身的固定设置、变频器生产厂的工厂设置、 应用已有的参数文件进行的功能设置和利用功能模块进行的功能设置。专家应用 功能设定包括主电路定义、多功能模板定义和系统设置。 通用变频器原理及应用 四川机电职业技术学院电子电气工程系 学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理 32 2015-5-17 1．一般应用功能设定 工厂设置（P060=2）：工厂设 置是变频器所有功能被定义的初始 状态。如果变频器的功能因某种原 因被更改，可通过PMU将变频器的 功能复位到工厂设置状态。设置步 骤如图5—11所示。 图5－11变频器工厂设置的步骤 通用变频器原理及应用 四川机电职业技术学院电子电气工程系 学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理 33 2015-5-17 利用功能模块进行功能设置（P060—3）：变频器的功能块存储在变频器中， 通过互相连接能够组成一套完整的控制系统所需的功能码，从而控制变频器能按 照用户的要求运行。西门于6SE70系列变频器的功能模块组包括电动机数据功能 模块组、开／闭环控制系统举划功能模炔织和设定值与命令源功能模块组。对于 需要精确调整的功能，还需要通过P060一0来设置。西门子6SE70系列变频器内 置六种控制系统类型，可通过功能码P100来进行选择： 通用变频器原理及应用 四川机电职业技术学院电子电气工程系 学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理 34 2015-5-17 （1）P100—0 有速度传感器的U＊控制系统。 （2）P100—l 无速度传感器的U＊控制系统。 （3）P100—2 纺织工业用的UV控制系统。 （4）P100—3 有速度传感器的矢量控制系统。 （5）P100—4 无速度传感器的矢量控制系统。 （6）P100—5 有速度传感器的转矩控制系统。 一般应用的功能设定常通过功能码P368来分类设定。 通用变频器原理及应用 四川机电职业技术学院电子电气工程系 学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理 35 2015-5-17 2．专家应用功能设定 主电路部分定义：西门子6SE70系列变频器的中心控制单元CUVC是通用的， 针对不同容量的变频器对CUVC的主电路定义不同，这主要通过功能码P070来完 成。每台变频器在出厂时，CUVC已完成了主电路部分的定义，但当更换了 CUVC时，主电路部分要重新定义。 多功能模板定义：多功能模板插人后，必须按设置步骤对其初始化，然后才能 用该多功能模板。 系统设置：变频器系统设置主要设置变频器的输人电压、输出电流，电动机的 类型、额定电压、额定电流、额定频率、控制系统类型，电动机编码器等。 通用变频器原理及应用 四川机电职业技术学院电子电气工程系 学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理 36 2015-5-17 534 变频器的功能数据组、功能单元块与控制系统结构 西门子6SE70系列变频器的功能数据组和功能单元块有：BICO（开关量连接） 数据组、FDS（变频器控制系统功能）数据组、MDS（电动机）数据组、计算 和控制单元块、逻辑单元块。 （1）BICO数据组：完成变频器的基本输人输出功能设定。 （2）FDS数据组：可完成变频器系统基本运行功能的设定。 （3）MDS数据组：可完成电动机参数的设定。 （4）计算和控制单元块：这些单元块可通过功能码U082～U212设定。 通用变频器原理及应用 四川机电职业技术学院电子电气工程系 学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理 37 2015-5-17 （5）逻辑单元模块：单元块通过功能码U221～U292设定。西门于公司开发出 了I程型变频器6SE70系列．它通过软件编程和系统功能定义（即组态〕，组成满 足不同工程需要的控制系统模式。 变频器控制系统的组成分五部分：设定值通道、反馈通道、控制器、功率单元 （即主电路）和输出通道．设定值通道：用于接受速度或频率的设定，并对其滤 波和限幅。 通用变频器原理及应用 四川机电职业技术学院电子电气工程系 学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理 38 2015-5-17 反馈通道：用于接受闭环系统的速度反馈值。 控制器：对主要控制量如速度、频率、电流等进行PID调节和其他方式的转换。 功率单元：用于接受电压和频率信号，以产生PWM波形。 输出通道：用于显示和输出系统的变量值。如频率、电压、电流等。 通用变频器原理及应用 四川机电职业技术学院电子电气工程系 学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理 39 2015-5-17 535 具有Uf控制模式的系统组态 高性能变频器应用对于动态性能要求不高的场合，如泵、风机、简单的移动 设备的单机传动和成组传动的频率控制时，采用Uf控制模式即可。 该种控制模式的特点是变频器的运行受其驱动的电动机的参数变化影响小， 在变频器容量允许的范围内，可用一台变频器驱动多台电动机。西门子6SE70系 列变频器的UV控制模式系统是由设定值通道、电流控制器、Uf特性单元和功率 单元（主电路）四部分组成。组态成Uf控制模式的系统如图5—12所示。 通用变频器原理及应用 四川机电职业技术学院电子电气工程系 学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理 40 2015-5-17 图5－12 开环Uf控制模式变频器结构图 通用变频器原理及应用 四川机电职业技术学院电子电气工程系 学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理 41 2015-5-17 1设定值通道 设定值通道主要设置变频器的频率给定、频率的正负限幅、变频器的起动时 间和变频器的停止时间。 变频器的频率给定可由主给定给出，也可由附加给定回或附加给定2给出。变 频器频率主给定通过功能码P443设置，附加给定1通过功能码P433设置，附加 给定2通过功能码P438设置。给定积分器的加速时间通过功能码P462设置，减 速时间通过功能码P464设置，频率的正限幅通过功能码P452设置，频率的负限 幅通过功能码P453设置。 通用变频器原理及应用 四川机电职业技术学院电子电气工程系 学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理 42 2015-5-17 2．电流控制器 电流控制器主要调节变频器系统的动态电流，为了防止变频器的过电流，增 加了最大电流限幅。最大电流限幅值通过功能码P128设置，电流控制器的比例 增益通过功能码P331设置，积分增益通过功能码P332设置，在Uf控制模式下， 为了改善变频器的转矩特性，增加了转差补偿功能，转差补偿器的比例增益通过 功能码P336设置。 3．Uf特性单元 Uf特性单元是本控制系统的核心，对其参数的设置实际上就是设定Uf曲线;f曲线上，需设定的参数有电动机额定电压、电动机额定频率、频率限幅、 电压提升、转矩提升结束频率、Uf曲线类型。 通用变频器原理及应用 四川机电职业技术学院电子电气工程系 学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理 43 2015-5-17 4功率单元（主电路） 变频器功率单元中的一些参数已在出厂时设置完毕。可更改另外还可通过功 能码P287设置直流电压采样时的滤波时间常数。 系统工作过程：首先频率给定信号通过主给定P443和附加给定lP433进行设置， 它们的设定源主要有编程单元（PMU、OPIS或计算机）、模拟输人端子和串行口 USS。然后经过给定积分器与动态电流限制信号作用后，再经过转差补偿，形成 电动机转速的给定信号、为了遵循U ／f—const的控制模式，将该信号分成两路： 一路去频率控制环节，用于控制系统频率；另一路去电压控制环节，用于控制系 统输出电压，并通过U＊特性单元，保证电压和频率的协调控制。 通用变频器原理及应用 四川机电职业技术学院电子电气工程系 学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理 44 2015-5-17 在本系统中，由于转速控制是开环的，不能让主给定P443或附加给定P433直接 加到控制系统L，否则将产生很大的冲击电流而使变频器跳闸，故在给定源之后 设置了给定积分器，通过P462、P464设定系统的加速时间和减速时间，以使电 动机转速能平缓地增加和减小。电流控制器主要是限制动态电流的作用，可通过 P128设定变频器允许的最大电流，这样当变频器因负载扰动而超过P128设置的 最大电流时，电流控制器输出变正，使频率给定和电压给定大幅L升，变频器立 即跳闸，进行自身保护，从而既保护了变频器，又保护了电动机。对于具有U／ f—COnst控制模式的变频器，由于电动机定子压降的影响，在低频时存在电动机 转矩不足的缺点，为了弥补这种不足，本系统采取了三种措施：一是通过功能码 P325在U＊特性曲线中进行电压提升；二是通过P330功能码改变U＊曲线类型； 三是通过功能码P336进行转差补偿。 通用变频器原理及应用 四川机电职业技术学院电子电气工程系 学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理 45 2015-5-17 536 矢量控制的系统组态 高性能变频器驱动电动机时当有较高动态特性和较高速度精度要求时，必须 采用矢量控制模式，这样才能充分发挥高性能变频器的优点。西门子6SE70系列 变频器的有速度传感器的矢量控制系统由设定值通道、速度控制器、转矩电流限 幅单元、电流控制器、矢量控制单元和功率单元组成。祖态成矢量控制的系统如 图5—13所示。 通用变频器原理及应用 四川机电职业技术学院电子电气工程系 学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理 46 2015-5-17 图5－13 矢量控制模式变频器结构图 通用变频器原理及应用 四川机电职业技术学院电子电气工程系 学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理 47 2015-5-17 1．设定值通道 设定值通道由速度给定单元和速度反馈单元两部分组成。速度给定单元的设 置包括速度主给定、速度附加给定1、速度附加给定2、速度给定的正负限幅、 转矩给定的正负限幅、给定积分器的加减速时间及用于转矩前馈控制时的系统 起动时间和比例增益。速度反馈单元的设置包括速度传感器类型、脉冲编码器 的脉冲数或模拟测速发电机的最大转速值、实际速度滤波时间常数。 通用变频器原理及应用 四川机电职业技术学院电子电气工程系 学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理 48 2015-5-17 2．速度控制器 速度控制器主要对系统速度进行动态调节，为了消除速度静差和提高系统控 制精度，采用PI控制器，通过功能码P235设置比例增益，通过功能码P240设置 积分增益，通过P223设置速度反馈的滤波时间常数。 3．转矩／电流限幅单元 为了防止变频器起动、运行和停止时过电流，设置了转矩／电流限幅单元。 系统最大电流通过功能码P128设置，变频器允许回馈的最大有功功率通过功能 码P259设置。 通用变频器原理及应用 四川机电职业技术学院电子电气工程系 学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理 49 2015-5-17 4．电流控制器 本系统的电流控制器包括用于控制电动机转矩的电流控制器和用于控制电动 机磁通的电流控制器。 5．功率单元（主电路） 电流控制器的比例增益通过功能码P283设置，积分增益通过功能码P284设置， 控制系统脉冲调制类型通过功能码P339设置6．矢量控制单元：矢量控制单元 是整个控制系统的核心，包括电动机电流模型、电动机EMF（电动势）模型、 矢量变换模型和磁通调节器。其中，电动机转于电阻温度系数通过P127功能码 设置，电动机EMF调节器的比例增益通过功能码P315设置，积分增益通过功能 码P316设置，磁通调节器调制温度系数通过功能码P344设置。 通用变频器原理及应用 四川机电职业技术学院电子电气工程系 学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理 50 2015-5-17 系统工作过程：速度给定信号通过主给定功能码P443或附加给定1功能码P433和 附加给定2功能码P438进行设置，它们的设置源主要有编程单元（PMU、OPIS 和计算机）、模拟输人端于和串行口USS。然后经过速度控制器，再除以磁通即 形成了电动机的转矩电流给定值，再经过转矩电流控制器，达到对电动机转矩进 行控制的目的。同时，系统的磁通控制器产生电动机的磁通电流给定值，再经过 磁通电流控制器，达到对电动机进行控制的目的。在本系统中，速度反馈所用的 传感器类型通过功能码P130设置；若采用光电编码器，通过功能码P151设定每 转脉冲数；若采用模拟测速发电机，通过功能码P138设定测速发电机最高转速。 为了增加系统的快速性，采取了两种措施：一是通过功能码P438设置，在给定积 通用变频器原理及应用四川机电职业技术学院电子电气工程系 学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理 51 2015-5-17 后面加人了附加给定：二是在速度控制器后面增加了转矩的前馈控制，通过功能 码Pll6设置前馈控制的起动时间，通过功能码P471设置前馈控制比例增益。本系 统由于是矢量控制调速系统，所以矢量控制单元是非常重要的、这主要通过设置 电动机的电流模型、电动机的EMF模型和磁通调节器来完成电流和电压的矢量变 换。另外，由于矢量控制变频器主要以控制电动机转矩为主，所以要有电动机转 矩限定环节，以防止变频器由于负载干扰而造成的过电流，这通过功能码P492、 P298、P128和P259来完成。 通用变频器原理及应用 四川机电职业技术学院电子电气工程系 学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理 52 2015-5-17 54 高性能通用变频器的功能模板 541 通信模板 变频器的通信模板主要完成变频器与PLC、变频器与计算机及变频器与变频器 之间的通信。西门子6SE70系列变频器根据通信方式的不同，有三种通信模板： CBP、CBC和SLB。 1CBP 通信模板 CBP 通信模板是基于现场总线PROFIBUS协议的通信模板。通过它可将变频 器连结到上一级自动化系统中。 通用变频器原理及应用 四川机电职业技术学院电子电气工程系 学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理 53 2015-5-17 2CBC通信模板 CBC通信模板是基于控制局域网CAN协议的通信模板。通过它，可实现变频 器与上一级自动化系统之间的通信，也可实现变频器与变频器之间的通信 3SLB通信模板 SLB通信模板是基于西门子6SE70系列变频器SIMOLINK协议的通信模板。通 过它可实现变频器与变频器之间的数据通信。 通用变频器原理及应用 四川机电职业技术学院电子电气工程系 学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理 54 2015-5-17 542 输入输出接口模板 西门于6SE70系列变频器有两种端子扩展板：EBI、EB2。它们均可扩展开关 量和模拟量的输人和输出，如图5－14所示。 通用变频器原理及应用四川机电职业技术学院电子电气工程系 学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理 55 2015-5-17 543 工艺模板 变频器工艺模板用于实现同传动系统有关的一些控制功能。例如：组成张力 闭环系统、流量控制系统等。西门子6SD0系列变频器的工艺模板有两种：T100 和T300。 1T100工艺模板 T100艺模板装在CUVC所在的电子箱中，用于扩展变频器的功能，常用于张 力系统、流量系统等控制。 2．T300艺模板 T300艺模板用于实现各种复杂的传动控制要求，如张力、位置、绕线、卷取、 同步、定位调节、横切、提刀和传动等有关的闭环控制功能。 通用变频器原理及应用 四川机电职业技术学院电子电气工程系 学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理 56 2015-5-17 55 使用高性能变频器的注意事项 55l 变频器选型时的注意事项 在变频器输入电压恒定的情况下，主要考虑变频器的额定输出电流、最大电 流和最小电流。 1．变频器连续工作时的额定电流 在变频器选型时，其连续工作的额定电流必须小于等于负载电流。 通用变频器原理及应用 四川机电职业技术学院电子电气工程系 学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理 57 2015-5-17 2．变频器的过载能力 西门子6SE70系列变频器将输出电流定义为额定电流、基本负载电流和过载 电流。变频器的基本负载电流定义为额定电流的0．91倍；变频器的过载电流是 指变频器驱动的电动机在短时工作制时具有的过载电流，一般用变频器额定电流 的倍数来表示。 3．单电动机驱动 一般都采用矢量控制模式。变频器采用矢量控制模式时必须遵循以下原则： 通用变频器原理及应用 四川机电职业技术学院电子电气工程系 学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理 58 2015-5-17 （1）一台变频器只允许驱动一台电动机； （2）变频器的额定电流必须大于等于所驱动电动机的额定电流； （3）电动机额定电流最小应为其所驱动变频器额定电流的l／8； （4）变频器应用矢量控制模式驱动普通电动机时，要对电动在冷却状态下进 行参数辨识。 通用变频器原理及应用 四川机电职业技术学院电子电气工程系 学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理 59 2015-5-17 4．多台电动机驱动 多台电动机驱动有两种工作方式：一是一台在频器驱动多台电动机；二是使 用一台整流／回馈单元带多台逆变器，每个逆变器各驱动一台电动机，当一台变 频器驱动多台电动机时，应选择Uf控制模式，并且使变频器额定电流大于等于 所驱动多台电动机额定电流总和。当采用整流／回馈单元和逆变器组合驱动多台 电动机时，应注意整流／回馈单元的容量，其余同“单电动机驱动”。 通用变频器原理及应用 四川机电职业技术学院电子电气工程系 学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理 60 2015-5-17 552 变频器系统组态时的注意事项 1．控制系统类型的选择 高性能变频器的系统组态是硬件系统选择完成后而进行的软件编程。Uf对控 制模式系统适于控制精度一般、系统低频特性要求不高的调速场合．矢量控制模 式系统适于恒转矩负载的场合，特别是要求低频转矩大的场合。 通用变频器原理及应用 四川机电职业技术学院电子电气工程系 学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理 61 2015-5-17 2．电动机参数的调整 市场上高性能变频器驱动的电动机不一定是该变频器厂家生产的电动机，有 时电动机极数也有所变化，这在一定程度上降低了高件能变频器的控制精度， 所以系统组态时，必须对这部分参数进行调整。 3．组态软件的选择 对于复杂的系统组态，必须应用装有SIMOVIS的计算机编程单元． 通用变频器原理及应用 四川机电职业技术学院电子电气工程系 学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理 62 2015-5-17 56 使用变频器功能模块时的注意事项 高性能变频器的功能模板一般都很多，使用时应注意以下问题： （1）西门子6SE70系列变频器的功能模板按完成功能可分为三类：端子扩展 功能模板、通信功能模板和完成复杂控制系统功能的工艺模板，在选择时应根 据其需要完成的功能进行选择。 （2）每种功能模板均为通用标准产品，可应用于同系列不同型号的变频器。 在电子箱中，每种功能模板都必须插入相对应的插槽中，不可互换位置，详见 随机手册。 通用变频器原理及应用 四川机电职业技术学院电子电气工程系 学习情境5：变频器的调试、运行、维护及故障处理 63 2015-5-17 （3）每种功能模板在插人变频器电子箱后，必须经过单独的功能设定后才能 使用。但是在功能模板设定前，要通过功能码P826来显示各功能模板的编码， 然后根据编码，确定功能模板类型，进行相应的功能设定。