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1、西门子变频及应用西门子变频及应用（讲座讲座） 1 变频调速应用领域 变频调速应用领域 2 变频类型变频类型 3 SIMOVERT MASTERDRIVES 变频器介绍SIMOVERT MASTERDRIVES 变频器介绍 4 矢量控制基础矢量控制基础 5 变频器系统设计变频器系统设计 6 6SE70系列调试步骤系列调试步骤 7 应用实例应用实例 1 变频调速 应用领域 变频调速 应用领域 2 变频类型变频类型 3 3 SIMOVERT MASTERDRIVES SIMOVERT MASTERDRIVES 变频器介绍变频器介绍 4 矢量控制 基础 矢量控制 基础 5变频器系统 设计 变频器系统
2、设计 6 6SE70系列 调试步骤 6SE70系列 调试步骤 7应用实例应用实例 二十世纪上半叶，由于直流传动有优越的调速性能， 高性能调速传动都采用直流电动机，而占电气传动总量 80%以上普通的不变速系统采用交流机。到20世纪6070 年代随着电力电子技术，和控制理论的发展，交流电机 调速的控制优势渐渐显现出来。 直流电机缺点： 电刷和换向器必须经常检查维护电刷和换向器必须经常检查维护 有换向火花使用条件受到环境限制 有换向火花使用条件受到环境限制 换向能力限制了直流电机的容量和速度 容量与转速之积极限约为10 换向能力限制了直流电机的容量和速度 容量与转速之积极限约为106 6Kr/min
3、Kr/min 体积大结构复杂，成本较高 体积大结构复杂，成本较高 1 变频调速 应用领域 变频调速 应用领域 交流调速和直流调速相比交流调速和直流调速相比 减小维护工作量减小维护工作量 突破直流电动机功率速度极限突破直流电动机功率速度极限(106 kW-r/min) 减小惯量，避免双电枢减小惯量，避免双电枢 节能节水节能节水 机电一体化机电一体化 节约成本节约成本(20003000 kW) 2 变频类型变频类型 3 3 SIMOVERT MASTERDRIVES SIMOVERT MASTERDRIVES 变频器介绍变频器介绍 4 矢量控制 基础 矢量控制 基础 5变频器系统 设计 变频器系统
4、 设计 6 6SE70系列 调试步骤 6SE70系列 调试步骤 7应用实例应用实例 1 变频调速 应用领域 变频调速 应用领域 1.2 交流变频应用领域1.2 交流变频应用领域 风机水泵类负载，替代原恒频电机控制，挡板阀门来调节流量方式。 如中压变频鼓风机，引风机，水厂供水，煤气加压站等。 风机水泵类负载，替代原恒频电机控制，挡板阀门来调节流量方式。 如中压变频鼓风机，引风机，水厂供水，煤气加压站等。 辊道类负载，数量大要求电机维护量小，调速精度要求低。 辊道类负载，数量大要求电机维护量小，调速精度要求低。 高速设备：高速磨头，离心机，或采用伺服控制的机床等。 高速设备：高速磨头，离心机，或采
5、用伺服控制的机床等。 由于没有换向问题，电机容量大，转速高的设备也采用变频调速方式， 如：高速卷取，厚板轧机，大型船舶，等 由于没有换向问题，电机容量大，转速高的设备也采用变频调速方式， 如：高速卷取，厚板轧机，大型船舶，等 2 变频类型变频类型 3 3 SIMOVERT MASTERDRIVES SIMOVERT MASTERDRIVES 变频器介绍变频器介绍 4 矢量控制 基础 矢量控制 基础 5变频器系统 设计 变频器系统 设计 6 6SE70系列 调试步骤 6SE70系列 调试步骤 7应用实例应用实例 特殊应用：潜水泵，矿井卷扬（无火花）。 特殊应用：潜水泵，矿井卷扬（无火花）。 随着
6、矢量变换，直接转矩控制，解藕控制等控制理论的应用一些高 性能传动控制也采用交流方式，如电梯，轧机等。 随着矢量变换，直接转矩控制，解藕控制等控制理论的应用一些高 性能传动控制也采用交流方式，如电梯，轧机等。 1 变频调速 应用领域 变频调速 应用领域 变频调速弱点变频调速弱点 设备初期投资大 设备初期投资大 存在颠覆转矩问题电机过载能力受限 存在颠覆转矩问题电机过载能力受限 由于磁场与转矩耦合需要采取各种算法控制，在零速和 极低速下特性不如直流 由于磁场与转矩耦合需要采取各种算法控制，在零速和 极低速下特性不如直流 高次谐波干扰 高次谐波干扰 2 变频类型变频类型 3 3 SIMOVERT M
7、ASTERDRIVES SIMOVERT MASTERDRIVES 变频器介绍变频器介绍 4 矢量控制 基础 矢量控制 基础 5变频器系统 设计 变频器系统 设计 6 6SE70系列 调试步骤 6SE70系列 调试步骤 7应用实例应用实例 1 变频调速 应用领域 变频调速 应用领域 低压变频：交直交变频（400V690V)，伺服驱动器 SIMOVERT MC,VC,FC,MM440,COMBIMASTER,SINAMICS S120 中压变频：交直交变频 (2.3KV6.6KV)三电平技术变频MV， 交交变 频（1600V）SIMADYN_D，中低中式方案变频，多重化PWM变频 2 变频类型变
8、频类型 3 3 SIMOVERT MASTERDRIVES SIMOVERT MASTERDRIVES 变频器介绍变频器介绍 4 矢量控制 基础 矢量控制 基础 5变频器系统 设计 变频器系统 设计 6 6SE70系列 调试步骤 6SE70系列 调试步骤 7应用实例应用实例 2 变频类型 电压区分： 变频类型 电压区分： 控制方式控制方式 电流源型变频器 电压源型变频器 大功率交流调速类型大功率交流调速类型 交交-交变频：低速交变频：低速(600 rpm)，大功率，大功率(2000 kW) 电流型交电流型交-直直-交负载自然换相变频交负载自然换相变频 无整流子电机：无整流子电机： 高速高速60
9、0 rpm，大功率，大功率2000 kW 中压电压型交中压电压型交-直直-交变频：采用交变频：采用IGBT，IGCT，GTO，IEGT器 件，下一代产品网侧性能好。 器 件，下一代产品网侧性能好。 1 变频调速 应用领域 变频调速 应用领域 2 变频类型变频类型 3 3 SIMOVERT MASTERDRIVES SIMOVERT MASTERDRIVES 变频器介绍变频器介绍 4 矢量控制 基础 矢量控制 基础 5变频器系统 设计 变频器系统 设计 6 6SE70系列 调试步骤 6SE70系列 调试步骤 7应用实例应用实例 交交-交变频系统主回路原理简图交变频系统主回路原理简图 主整流变压器
10、主整流变压器 UU 高压开关高压开关 3AC 50 Hz, 35 kV U 励磁高压开关 励磁整流变压器 晶闸管 变流柜 励磁高压开关 励磁整流变压器 晶闸管 变流柜 U 主开关主开关 3 M 码盘码盘 n 超速开关超速开关 U 过压保护过压保护 U 过压保护过压保护 U 过压保护过压保护 U 励磁过压保护励磁过压保护 零电流检测零电流检测 电压检测电压检测电压检测 零电流检测 电压检测 零电流检测零电流检测零电流检测 电压检测电压检测 励磁 变流器 晶闸管 励磁 变流器 晶闸管 同步电动机交同步电动机交-交变频系统主回路交变频系统主回路 1 变频调速 应用领域 变频调速 应用领域 2 变频类
11、型变频类型 3 3 SIMOVERT MASTERDRIVES SIMOVERT MASTERDRIVES 变频器介绍变频器介绍 4 矢量控制 基础 矢量控制 基础 5变频器系统 设计 变频器系统 设计 6 6SE70系列 调试步骤 6SE70系列 调试步骤 7应用实例应用实例 中压电压型交中压电压型交-直直-交变频器主回路原理简图交变频器主回路原理简图 3AC，50 Hz，35 kV T + + M 3 异步电动机交异步电动机交-直直-交三电平变频系统主回路交三电平变频系统主回路 1 变频调速 应用领域 变频调速 应用领域 2 变频类型变频类型 3 3 SIMOVERT MASTERDRIV
12、ES SIMOVERT MASTERDRIVES 变频器介绍变频器介绍 4 矢量控制 基础 矢量控制 基础 5变频器系统 设计 变频器系统 设计 6 6SE70系列 调试步骤 6SE70系列 调试步骤 7应用实例应用实例 1 变频调速 应用领域 变频调速 应用领域 2 变频类型变频类型 3 3 SIMOVERT MASTERDRIVES SIMOVERT MASTERDRIVES 变频器介绍变频器介绍 4 矢量控制 基础 矢量控制 基础 5变频器系统 设计 变频器系统 设计 6 6SE70系列 调试步骤 6SE70系列 调试步骤 7应用实例应用实例 1 变频调速 应用领域 变频调速 应用领域
13、2 变频类型变频类型 3 3 SIMOVERT MASTERDRIVES SIMOVERT MASTERDRIVES 变频器介绍变频器介绍 4 矢量控制 基础 矢量控制 基础 5变频器系统 设计 变频器系统 设计 6 6SE70系列 调试步骤 6SE70系列 调试步骤 7应用实例应用实例 交直交变频控制方式： 交直交变频控制方式： 压频比控制 矢量控制 直接转矩控制(DTC) ) 按转子磁连定向的矢量控制，以西门子变频为代表；按定 子磁链定向的直接转矩控制（DTC)，以ABB变频为代表。两种 方案基本控制结构是相同的，都能获得较高的动态静态特性。 在控制性能上各有特色，一般情况下直接转矩控制系
14、统可 以获得更快的动态转矩响应（由于没有电流内环，）。而矢 量控制系统则具有更好的低速稳态性能，从而可以获得更宽 的调速范围。因此矢量控制更适合于宽范围调速系统和伺服 系统，而直接转矩控制则更适合于需要快速转矩响应的大惯 量运动控制系统。 1 变频调速 应用领域 变频调速 应用领域 2 变频类型变频类型 3 3 SIMOVERT MASTERDRIVES SIMOVERT MASTERDRIVES 变频器介绍变频器介绍 4 矢量控制 基础 矢量控制 基础 5变频器系统 设计 变频器系统 设计 6 6SE70系列 调试步骤 6SE70系列 调试步骤 7应用实例应用实例 3.1 SIMOVERT
15、MASTERDRIVES 变频器介绍变频器介绍 1 SIMOVERT MASTERDRIVES矢量控制的变频器是西门子公司开发的具有 IGBT 逆变器、全数字技术 的有电压中间回路的变频 器。SIMOVERT MASTERDRIVES 矢量控制系列变频器是全系列通用和模块化的产品： 1 1 变频调速 应用领域 变频调速 应用领域 2 变频类型变频类型 3 3 SIMOVERT MASTERDRIVES SIMOVERT MASTERDRIVES 变频器介绍变频器介绍 4 矢量控制 基础 矢量控制 基础 5变频器系统 设计 变频器系统 设计 6 6SE70系列 调试步骤 6SE70系列 调试步骤
16、 7应用实例应用实例 特点： 标准装置功率范围从 2.2 kW 2300 kW。 三相交流电网 电压，380 V 690 V。 外形结构： 特点： 标准装置功率范围从 2.2 kW 2300 kW。 三相交流电网 电压，380 V 690 V。 外形结构： 书本型 书本型 装机装柜型 装机装柜型 变频调速柜 装置设计分类 变频调速柜 装置设计分类 接到交流三相电网上的变 频器， 接到交流三相电网上的变 频器， 接到直流母线上的逆变器， 接到直流母线上的逆变器， 向直流母线提供电源的整流/回馈单元 无论采用变频器还是逆变器，元件系统具有统一的布局。即使系 统元件的尺寸不同，也可将其几乎是任意的并列组合，从而显著地节 省了空间。 向直流母线提供电源的整流/回馈单元 无论采用变频器还是逆变器，元件系统具有统一的布局。即使系 统元件的尺寸不同，也可将其几乎是任意的并列组合，从而显著地节 省了空间。 SIMOVERT MASTERD
