西門子MM440-750/3

MICROMASTER 440 無濾波器 500-600V+10/-10% 三相交流 47-63Hz 恒定轉(zhuǎn)矩 0.75kW 過載 150% 60S，200% 3S 二次矩 1.5kW 245x 185x 195（高x寬x深） 防護(hù)等級 IP20 環(huán)境溫度 -10+50°C 無 AOP/BOP

西門子MM440變頻器

在變頻器領(lǐng)域，也存在著一些難以控制的東西。直到西門子功能強(qiáng)大的變頻器問世之后，情況才有了改觀。MICROMASTER 440 是專門針對與通常相比需要更加廣泛的功能和更高動態(tài)響應(yīng)的應(yīng)用而設(shè)計的。這些高級矢量控制系統(tǒng)可確保*的高驅(qū)動性能，即使發(fā)生突然負(fù)載變化時也是如此。由于具有快速響應(yīng)輸入和定位減速斜坡，因此，甚至在不使用編碼器的情況下也可以移動至目標(biāo)位置。該變頻器帶有一個集成制動斬波器，即使在制動和短減速斜坡期間，也能以突出的精度工作。所有這些均可在 0.12 kW (0.16 HP) 直至 250 kW (350 HP) 的功率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)。

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(SIEMENS)上海非俗工控自動化設(shè)備有限公司（西門子分銷商）

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通常情況下，這個電容值很小(一般在15～30nf/100m左右)，電纜長度較短時，它的實(shí)際影響可以忽略不計，如果電纜很長或傳輸信號頻率很高時，就必須考慮分布電容的作用。在電纜遠(yuǎn)距離敷設(shè)系統(tǒng)中，電纜的電容會表現(xiàn)的較為明顯，對控制回路產(chǎn)生一定的影響，甚至影響控制功能，特別是對于變頻器控制普通低壓電機(jī)的控制回路，故障較多表現(xiàn)為過流、起停失靈等現(xiàn)象，給生產(chǎn)和維護(hù)造成很大的安全隱患。由于輸出線上的分布電容和分布電感的共振產(chǎn)生浪涌電壓，將會疊加到輸出電壓上，晶體管、igbt的開關(guān)頻率越高，電纜越長，產(chǎn)生的浪涌電壓越高，可產(chǎn)生直流電壓的兩倍的浪涌電壓。這種情況下，很容易引起過壓過流保護(hù)，甚至燒壞模塊。

分布電容是一種分布參數(shù)，其數(shù)值不僅隨電纜的生產(chǎn)廠商不同而存在差異，而且會因?yàn)殡娎|的敷設(shè)方式、工作狀態(tài)和外界環(huán)境因素而不同，這需要在設(shè)計時綜合考慮。

(2)變頻器本體輸出問題

目前，幾乎所有的變頻器都采用pwm(pulse widthmodulation)脈寬調(diào)制技術(shù)，但是由于變頻器中的功率開關(guān)器件工作在開關(guān)狀態(tài)，器件的高速開關(guān)動作使得電壓和電流在短時間內(nèi)發(fā)生跳變，這使得電壓、電流波形中含有大量的諧波成分，其中高次諧波會使變頻器輸出電流增大，造成電機(jī)繞組發(fā)熱，產(chǎn)生振動和噪聲，加速絕緣老化，還可能損壞電機(jī);同時各種頻率的諧波會向空間發(fā)射不同頻率的無線電干擾，可能導(dǎo)致其它設(shè)備誤動作。因此，希望把變頻器安放在被控電機(jī)的附近。但是，由于生產(chǎn)現(xiàn)場空間的限制，變頻器和電機(jī)之間往往要有一定距離。

(3)變頻器的功率

變頻器的功率大小直接決定變頻器輸出到被控電機(jī)的電纜長度，變頻器(未接輸出電抗器)功率越大其相應(yīng)的輸出電纜長度也相應(yīng)越長。以上三方面都會直接影響變頻器輸出到電機(jī)的電纜長度，根據(jù)以上原因的分析下面具體對改善方法作進(jìn)一步研究。

3 改善方案

3.1 調(diào)整載波頻率，減少諧波干擾

變頻器的載波頻率就是決定逆變器的功率開關(guān)器件(如：igbt)的開通與關(guān)斷的次數(shù)的頻率。

它主要影響以下幾方面：

(1)載波頻率對變頻器自身的影響

功率模塊igbt的功率損耗與載波頻率有關(guān)，載波頻率越大，變頻器的損耗越大，輸出功率越小，功率模塊發(fā)熱增加。如果環(huán)境溫度高，逆變橋上下兩個逆變管在交替導(dǎo)通過程中的死區(qū)將變小，嚴(yán)重時可導(dǎo)致橋臂短路而損壞變頻器。

(2)載波頻率對變頻器輸出二次電流的波形影響

當(dāng)載波頻率越高時，則電壓波的占空比越大，電流高次諧波成份越小，即載波頻率越高，電流波形的平滑性越好。這樣諧波就小，干擾就小，反之就差;載波頻率越高，變頻器允許輸出的電流越小;載波頻率越高，布線電容的容抗越小(因?yàn)閤c=1/2πfc)，由高頻脈沖引起的漏電流越大。

(3)載波頻率對電機(jī)的影響

當(dāng)載波頻率過低時，電機(jī)有效轉(zhuǎn)矩減小，損耗加大，溫度增高，同時輸出電壓的變化率dv/dt增大，對電動機(jī)絕緣影響較大;當(dāng)載波頻率過高時，電機(jī)的振動減小，運(yùn)行噪音減小，電機(jī)發(fā)熱也減少，但是諧波電流的頻率增高，電機(jī)定子的集膚效應(yīng)更嚴(yán)重，電機(jī)損耗增大，輸出功率減小。

(4)載波頻率對其它設(shè)備的影響

載波頻率越高，高頻電壓通過靜電感應(yīng)，電磁感應(yīng)，電磁輻射等對電子設(shè)備的干擾也越嚴(yán)重。

在實(shí)際使用中要綜合以上各點(diǎn)，合理選擇變頻器的載波頻率。一般電動機(jī)功率越大，載率選得越小。

3.2 輸出端加共模扼流圈

共模扼流圈也叫共模電感，是在一個閉合磁環(huán)上對稱繞制方向相反、匝數(shù)相同的線圈。共模電感實(shí)質(zhì)上是一個雙向?yàn)V波器：一方面要濾除信號線上共模電磁干擾，另一方面又要抑制本身不向外發(fā)出電磁干擾，避免影響同一電磁環(huán)境下其他電子設(shè)備的正常工作。

共模扼流圈可以傳輸差模信號，直流和頻率很低的差模信號都可以通過，而對于高頻共模噪聲則呈現(xiàn)很大的阻抗，所以它可以用來抑制共模電流干擾。

3.3加裝輸入、輸出電抗器

在變頻器的輸入側(cè)可加以下選件：

(1)進(jìn)線電抗器，輸入電抗器可以抑制諧波電流，提高功率因數(shù)以及削弱輸入電路中的浪涌電壓、電流對變頻器的沖擊，削弱電源電壓不平衡的影響，一般情況下，都必須加進(jìn)線電抗器。

(2)輸入emc 無線電干擾濾波器，emc 濾波器的作用是為了減少和抑制變頻器所產(chǎn)生的電磁干擾。

在變頻器的輸出側(cè)可加以下選件：

(1)輸出電抗器，當(dāng)變頻器輸出到電機(jī)的電纜長度大于產(chǎn)品規(guī)定值時，應(yīng)加輸出電抗器來補(bǔ)償電機(jī)長電纜運(yùn)行時的耦合電容的充放電影響，避免變頻器過流。輸出電抗器有兩種類型，一種輸出電抗器是鐵芯式電抗器，當(dāng)變頻器的載波頻率小于3khz時采用。另一種輸出電抗器是鐵氧體式，當(dāng)變頻器的載波頻率小于6khz時采用。

(2)輸出dv/dt電抗器，輸出dv/dt電抗器是為了限制變頻器輸出電壓的上升率，削減輸出諧波分量，防止過壓保護(hù)電纜，減小電機(jī)噪聲，來確保電機(jī)的絕緣正常。

(3)正弦波濾波器，隨著變頻器輸出距離的問題的不斷研究，各廠商推出了用于變頻器的輸出濾波器。正弦波濾波器是用在變頻器輸出端，它可以改善變頻器輸出波形，使變頻器的輸出電壓和電流近似于正弦波，減少電機(jī)諧波疇變系數(shù)和電機(jī)絕緣壓力。與輸出電抗器、dv/dt濾波器相比較，正弦波濾波器末端有一級電容濾波電路，使變頻器輸出波形接近正弦波。
下面介紹這種全新濾波技術(shù)，與傳統(tǒng)濾波器的布局技術(shù)相比，新的正弦濾波器可同時實(shí)現(xiàn)三個功能：把相位對相位電壓轉(zhuǎn)變?yōu)檎倚盘?、抑制共模電流和把?dǎo)體到地電壓變成正弦波電壓。圖2為正弦輸出濾波器的安裝位置示意圖。

在工業(yè)生產(chǎn)的很多行業(yè)，都要進(jìn)行精確的張力控制，保持張力的恒定，以提高產(chǎn)品的質(zhì)量。諸如造紙、印刷印染、包裝、電線電纜、光纖電纜、紡織、皮革、金屬箔加工、纖維、橡膠、冶金等行業(yè)都被廣泛應(yīng)用。在變頻技術(shù)還沒有成熟以前，通常采用直流控制，以獲得良好的控制性能。隨著變頻技術(shù)的日趨成熟，出現(xiàn)了矢量控制變頻器、張力控制變頻器等一些高性能的變頻器。其控制性能已能和直流控制性能相媲美。由于交流電動機(jī)的結(jié)構(gòu)、性價比、使用、維護(hù)等很多方面都優(yōu)于直流電動機(jī)，矢量變頻控制正在這些行業(yè)被越來越廣泛的應(yīng)用，有取代直流控制的趨勢。

    張力控制的目的就是保持線材或帶材上的張力恒定，矢量控制變頻器可以通過兩種途徑達(dá)到目的：一、通過控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)；另一種是通過控制電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩來實(shí)現(xiàn)。

    速度模式下的張力閉環(huán)控制

    速度模式下的張力閉環(huán)控制是通過調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到張力恒定的。首先由帶（線）的線速度和卷筒的卷徑實(shí)時計算出同步匹配頻率指令，然后通過張力檢測裝置反饋的張力信號與張力設(shè)定值構(gòu)成PID閉環(huán)，調(diào)整變頻器的頻率指令。

    同步匹配頻率指令的公式如下：

    F=（V×p×i）/（π×D）

    其中：F變頻器同步匹配頻率指令V材料線速度p電機(jī)極對數(shù)（變頻器根據(jù)電機(jī)參數(shù)自動獲得）i機(jī)械傳動比D卷筒的卷徑

    變頻器的品牌不同、設(shè)計者的用法不同，獲得以上各變量的途徑也不同，特別是材料的線速度（V）和卷筒的卷徑（D），計算方法多種多樣，在此不一一列舉。

    這種控制模式下要求變頻器的PID調(diào)節(jié)性能要好，同步匹配頻率指令要準(zhǔn)確，這樣系統(tǒng)更容易穩(wěn)定，否則系統(tǒng)就會震蕩、不穩(wěn)定。這種模式多用在拉絲機(jī)的連拉和軋機(jī)的連軋傳動控制中。若采用轉(zhuǎn)矩控制模式，當(dāng)材料的機(jī)械性能出現(xiàn)波動，就會出現(xiàn)拉絲困難，軋機(jī)軋不動等不正常情況。

    轉(zhuǎn)矩模式下的張力控制

    一、轉(zhuǎn)矩模式下的張力開環(huán)控制

    在這種模式下，無需張力檢測反饋裝置，就可以獲得更為穩(wěn)定的張力控制效果，結(jié)構(gòu)簡潔，效果較好。但變頻器需工作在閉環(huán)矢量控制方式，必須安裝測速電機(jī)或編碼器，以便對電機(jī)的轉(zhuǎn)速做精確測量反饋。

    轉(zhuǎn)矩的計算公式如下：

    T=（F×D）/（2×i）

    其中：T變頻器輸出轉(zhuǎn)矩指令F張力設(shè)定指令i機(jī)械傳動比D卷筒的卷徑

    電機(jī)的轉(zhuǎn)矩被計算出來后，用來控制變頻器的電流環(huán)，這樣就可以控制電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。

所以轉(zhuǎn)矩計算非常重要。這種控制多用在對張力精度要求不高的場合，在我鑫科公司就有廣泛的應(yīng)用。如精帶公司的脫脂機(jī)、氣墊爐的收卷控制中都采用了這中控制模式。

    二、轉(zhuǎn)矩模式下轉(zhuǎn)矩模式下的張力開環(huán)控制

    張力閉環(huán)控制是在張力開環(huán)控制的基礎(chǔ)上增加了張力反饋閉環(huán)調(diào)節(jié)。通過張力檢測裝置反饋張力信號與張力設(shè)定值構(gòu)成PID閉環(huán)調(diào)節(jié)，調(diào)整變頻器輸出轉(zhuǎn)矩指令，這樣可以獲得更高的張力控制精度。其張力計算與開環(huán)控制相同。不論采用張力開環(huán)模式還是閉環(huán)模式，在系統(tǒng)加、減速的過程中，需要提供額外的轉(zhuǎn)矩用于克服整個系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量。如果不加補(bǔ)償，將出現(xiàn)收卷過程加速時張力偏小，減速時張力偏大，放卷過程加速時張力偏大，減速時張力偏小的現(xiàn)象。

    這種控制模式多用在造紙、紡織等卷取微張力控制的場合下。在我公司尚無需這種控制。

    卷徑計算

    在所有的模式中都需要用到卷筒的卷徑，大家知道，在生產(chǎn)過程中開卷機(jī)的卷徑是在不斷變小，卷取機(jī)的卷徑在不斷變大，也就是說轉(zhuǎn)矩必須隨著卷徑的變化而變化，才能獲得穩(wěn)定的張力控制?？梢娋硗驳木韽接嬎闶嵌嗝吹刂匾?。卷徑的計算有兩中途徑：一種是通過外部將計算好的卷徑直接傳送給變頻器，一般是在PLC中運(yùn)算獲得。另一種是變頻器自己運(yùn)算獲得，矢量控制型變頻器都具有卷徑計算功能，在大多數(shù)的應(yīng)用中都是通過變頻器自己運(yùn)算獲得。這樣可以減少PLC程序的復(fù)雜性和調(diào)試難度、降低成本。

    變頻器自己計算卷徑的方法有三種：

    1、速度計算法：

    通過系統(tǒng)當(dāng)前線速度和變頻器輸出頻率計算卷徑。

    其公式如下：

    D=（i×V）/（π×n）D所求卷徑I機(jī)械傳動比n電機(jī)轉(zhuǎn)速V線速度

    當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行速度較低時，材料線速度和變頻器輸出頻率都較低，較小的檢測誤差就會使卷徑計算產(chǎn)生較大的誤差，所以要設(shè)定一個低線速度，當(dāng)材料線速度低于此值時卷徑計算停止，卷徑當(dāng)前值保持不變。此值應(yīng)設(shè)為正常工作線速度以下。多數(shù)應(yīng)用場合下的變頻器都使用這種方法進(jìn)行卷徑計算。

西門子變頻器6SE6440-2UD42-0GB1

SINAMICS V20 變頻器，底座尺寸 FSA、FSB、FSC、FSD 和 FSE

SINAMICS V20 - 經(jīng)濟(jì)、可靠和易于使用的變頻器，適合普通應(yīng)用

今天，由于機(jī)器設(shè)備制造領(lǐng)域中的應(yīng)用日益增多，需要提供具體的自動化與驅(qū)動解決方案，以便無需滿足太高相關(guān)要求就能將簡單運(yùn)動序列實(shí)現(xiàn)自動化。

SINAMICS V20 是西門子提供的具有基本性能的緊湊性變頻器，可針對此類應(yīng)用提供簡單且經(jīng)濟(jì)有效的驅(qū)動解決方案。 SINAMICS V20 調(diào)試迅速，易于操作，堅固耐用且經(jīng)濟(jì)高效，從而在同類產(chǎn)品中獨(dú)樹一幟。

該款變頻器有五種尺寸可供選擇，輸出功率覆蓋 0.12 kW ~ 30 kW。

將成本降到低

組態(tài)、調(diào)試和運(yùn)行成本必須保持在盡可能低的水平。 使用 SINAMICS V20，您可以實(shí)現(xiàn)想要的目標(biāo)。 為提高能效，該變頻器采用了一種控制技術(shù)，用來通過自動磁通降低來取得佳能效。 不僅如此，它還可顯示實(shí)際電能消耗量，并具有其它集成節(jié)能功能。 這樣就能夠大幅削減能耗。

西門子變頻器6SE6440-2UD42-0GB1

起保停電路及點(diǎn)動控制電路

在自動控制電路中，起動按鈕SB2，停止按鈕SB1和交流接觸器KM組成了起動、保持、停止（簡稱起保停電路）典型控制電路。圖1-24是一個常用的較簡單的控制電路。

起動時，合上隔離開關(guān)QS。引入三相電源，按下起動按鈕SB2，接觸器KM的線圈通電，接觸器的主觸頭閉合，電動機(jī)接通電源直接起動運(yùn)轉(zhuǎn)。同時與SB2并聯(lián)的常開輔助觸頭KM也閉合，使接觸器線圈經(jīng)兩條路通電，這樣，當(dāng)SB2復(fù)位時，KM的線圈仍可通過KM觸頭繼續(xù)通電，從而保持電動機(jī)的連續(xù)運(yùn)行。這種依靠按接觸器自身常開輔助觸頭而使其線圈保持通電的功能稱為自保或自鎖，這一對起自鎖作用的觸要使電動機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，只要按下停止按鈕SB1，將控制電路斷開，接觸器KM斷電釋放，KM的常開主觸頭將三相電源切斷，電動機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)按鈕SB1松開而恢復(fù)閉合時，接觸器線圈已不能再依靠自鎖觸頭通電了，因?yàn)樵瓉黹]合的觸頭早已隨著接觸器的斷電而斷開了。

起保停電路實(shí)現(xiàn)了電動機(jī)的連續(xù)運(yùn)行控制。但有些生產(chǎn)機(jī)械要求按鈕按下時，電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，松開按鈕時，電動機(jī)就停止，這就是點(diǎn)動控制。如圖1-25圖a所示。圖b、c是實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動與連續(xù)運(yùn)行的電路。頭稱作自鎖觸頭。

可編程控制器PLC的應(yīng)用特點(diǎn)與結(jié)構(gòu)

可編程序邏輯控制器起源于60年代，簡稱PLC（Programmable  Logic  Controller）。目前，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于冶金、礦業(yè)、機(jī)械等領(lǐng)域。其特點(diǎn)是：

1、編程方便易學(xué)           

2、運(yùn)行穩(wěn)定可靠 

3、使用維護(hù)方便

4、對環(huán)境要求低

用可編程序控制器實(shí)施控制，如上圖，其實(shí)質(zhì)是按照一定的算法進(jìn)行輸入輸出變換，并將這個變換予以物理實(shí)現(xiàn)。入出變換、物理實(shí)現(xiàn)可以說是PLC實(shí)施控制的兩個基本點(diǎn)。而人出變換實(shí)際上就是信息處理，信息處理當(dāng)今較常用的是微處理機(jī)技術(shù)，物理實(shí)現(xiàn)則要求PLC的輸入應(yīng)當(dāng)排除干擾信號適應(yīng)于工業(yè)現(xiàn)場。輸出應(yīng)放大到工業(yè)控制的水平，能為實(shí)際控制系統(tǒng)方便使用。這就要求I/O電路專門設(shè)計。根據(jù)PLC實(shí)施控制的基本點(diǎn)的分析，PLC采用了典型的計算機(jī)結(jié)構(gòu)，主要是由CPU、RAM、ROM和專門設(shè)計的輸入輸出接口電路等組成。

*處理機(jī)是PLC的大腦，如下圖它由*處理器（CPU）和存儲器等組成 。

西門MM440變頻器：

西門子中國一級代理商產(chǎn)品遠(yuǎn)銷：

1．華北地區(qū)：北京、天津、河北、內(nèi)蒙古（3個市，2個?。?。
2．東北地區(qū)：遼寧、吉林、黑龍江、大連，齊齊哈爾（3個省、2市）。
3．華東地區(qū)：上海、江蘇、浙江、安徽、福建、江西、山東、（7個?。?。
4．華中地區(qū)：河南、湖北、湖南、廣東、廣西、海南、深圳（7個省、市）。
?5．西南地區(qū)：重慶、四川、貴州、云南、藏區(qū)（5個省、市）。
6．西北地區(qū)：陜西、甘肅、青海、寧夏、新疆、山西、（6個省、區(qū)）

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