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1、西门子G120变频器应用技术研究本科生毕业论文（设计）题 目：西门子G120变频器应用技术研究姓 名：分院、系：机电工程系专 业：电气工程及其自动化年 级：2012级学 号：指导教师： 职称：教授2016年 5月 14 日原创性声明兹呈交的学位论文（设计），是本人在导师指导下独立完成的研究成果。除文中已经明确标明引用或参考的内容外，本论文（设计）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。本人依法享有和承担由此论文而产生的权利和责任。声明人（签名）：日期： 年 月 日西门子G120变频器应用技术研究摘要 变频器的主要用处是对同步或者异步电动机(交流)进行转速的控制，是业界一致认为对交流
2、电动机进行速度调节最理想的方案，近两年，为了适应社会快速生产的需求，西门子公司推出了G系列和S系列的高端变频器，然而并没有在工业生产中得到广泛推广使用。G120变频器在工业上的应用目前不足十分之一，主要原因是变频器应用人才的缺乏和相关技术普及的滞后。本文就是着重介绍西门子G120这款变频器的相关应用技术，对G120变频器的相关技术进行研究，用MATLAB仿真软件对变频器的整流，逆变，PWM控制技术进行研究，完成变频器几个经典控制的参数设置。并将G120变频器应用在2个控制系统中，即小车往复运动控制系统和注塑机控制系统的整体设计。 关键词 G120 MATLAB 通讯技术 参数设置 控制系统全套
3、设计加扣3012250582 IIResearch on application technology of SIEMENS G120 converterAbstract converter main use is for synchronous or asynchronous motor (AC) speed control, is the industry agreed that the AC motor speed regulation scheme of the ideal, in recent years, in order to meet the needs of rapid so
4、cial production, Siemens launched a G series, s series of high-end converter. But there is no was widely used in the industrial production.converter G120 in industrial applications is currently less than one-tenth of the main reasons is the lack of talent and drive application-related technology dif
5、fusion lag.This article focuses on is the technology applied in this converter Siemens G120, G120 converter related technology research, the study of the converter rectifier, converter, PWM control technique using MATLAB simulation software to complete several classic converter control parameter set
6、tings. G120 and converter control system used in two, that the overall design of the car back and forth motion control systems and injection molding machine control system.Keywords G120 ,MATLAB,Communication Technology ,Parameter setting ,Control systemII目录引言1第1章 绪论21.1 论文选题背景与意义21.1.1 背景21.1.2 意义21
7、.2 相关技术现状与发展趋势21.2.1 技术现状21.2.2 技术发展趋势31.3作者所做的工作31.4 论文内容安排3第2章 变频器相关技术52.1 变频器硬件组成52.2 整流及逆变技术原理52.2.1整流技术原理52.2.2整流电路仿真62.2.3 逆变技术原理82.2.4逆变电路仿真82.3 PWM控制技术及其原理102.4 变频器主要控制方式112.4.1 V/f控制112.4.2 转差频率控制112.4.3 矢量控制112.4.4控制方式对比11第3章 G120变频器研究123.1 G120变频器的组成123.1.1 G120变频器的控制单元123.1.2 G120变频器的功率模
8、块143.2 G120变频器的主要功能参数及预置143.3 G120变频器的通讯173.3.1 G120变频器与PC机通讯173.3.2 G120变频器与PLC通讯18第4章 经典控制电路参数设置20III4.1 正反转控制电路204.2 点动控制电路214.3 多段速控制电路234.4 PID控制电路25第5章 G120变频器通讯技术应用控制系统设计295.1 G120通讯技术应用295.2被控对象分析与描述295.3系统硬件设计305.3.1系统硬件和网络组态305.3.2 系统资源分配315.4变频器参数设计325.5 控制软件设计33第6章 G120变频器多段变频技术应用控制系统设计3
9、56.1被控对象分析与描述356.2系统总体方案356.3系统硬件设计376.3.1系统硬件组态376.3.2系统资源分配386.4变频器参数设计406.5 控制软件设计41结论45致谢语46参考文献47附录148附录250附录354IV引言 20世纪90年代开始，交流变频调速装置在我国的应用有了突飞猛进的发展。社会经济和工业生产的快速发展离不开先进科学技术的辅助，因此当下之急是这方面技术的推广和普及。变频机的应用也不能一直停留在过去的技术和型号，要与时俱进，特别是一些重要的生产环节更需要应用新的变频器技术，更加节能环保。G120变频器作为近几年来西门子公司主推的一款变频器，用来取代MM440
10、变频器，但G120变频器的应用目前不足十分之一，主要原因是变频器应用人才的缺乏和相关技术普及的滞后。本课题主要涉及的相关技术有电力电子技术，工业网络技术，可编程控制技术，工业组态技术，数字电子技术，模拟电子技术等相关技术。其中主要利用PLC技术和变频器技术，本人在这两方面也进行了学习，具备了一定的基础。为了能够更好完成本课题的研究任务，我还提前学习了G120变频器的相关技术，G120的硬件构造和参数设计及其通讯部分等一系列知识。因此，我可以完成本次毕业设计的和毕业论文的撰写。第1章 绪论1.1 论文选题背景与意义1.1.1 背景随着现代电力电子技术和微电子技术的迅猛发展，自20世纪60年代起，
11、变频器问世到现在，经过了几十年的发展，已经渐渐开始成熟完善起来。最近这几年，伴随着技术的发展和创新材料的发现和应用，不断有新的元器件和单元串联被开发出来并应用，进一步解决了一直以来困扰人们的高压问题。创新技术的发展使得变频器的应用领域和范围更加宽广。同时，也促进了能源的高效合理应用。1西门子变频器在中国市场的使用最早是在钢铁行业然而在当时电机调速还是以直流调速为主，变频器的应用还是一个新兴的市场，但随着电子元器件的不断发展以及控制理论的不断成熟，变频调速已逐步取代了直流调速，成为驱动产品的主流。从电流源的SIMOVERTA,以及电压源的SIMOVERT P，MM420，再到经典的MM440，西
12、门子在中国推出一系列的变频器。近几年，为了适应社会快速生产的需求，西门子公司推出了G系列和运动控制S系列的高端变频器，其中G120变频器的推出，以其独特的优势，势必取代MM440，成为工业生产应用最广泛的变频器，即将到来的工业4.0进一步促进变频器的发展与应用。1.1.2 意义为了应对能源意识、经济性、能耗等方面越来越高的需求，西门子推出了SINAMICS G120系列变频器产品。SINAMICSG120 是一款创新且易于操作的变频器，此产品专门针对工业领域的泵、风机和压缩机应用，但同时也兼顾楼宇自动化领域的需求进行了优化。SINAMICS G120 可为种类丰富的任务提供经济的驱动方案。易于
13、操作的特性使得该产品不仅有助于现有频率控制驱动的优化，也能在客户更改固定转速驱动方案或翻新设备时提供支持。2G120变频器作为近几年来西门子公司主推的一款变频器，用来取代MM440变频器，但G120变频器的应用目前不足十分之一，主要原因是变频器应用人才的缺乏和相关技术普及的滞后。对G120变频器的应用技术研究显得尤为重要和迫在眉睫。1.2 相关技术现状与发展趋势1.2.1 技术现状变频器是利用电力半导体器件的通断作用，将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。电动机是国民经济中主要的耗电大户，高压大功率电动机更为突出，而这些设备大部分都有节能的潜力。同时，随着社会的发展和人民生活水平的提高，中小
14、功率的变频器又逐渐突显出其不可替代的作用。近年来，我国提出了建设节能型社会，倡导和谐发展。因此，在做好高压大功率变频器应兼顾中小功率变频器的发展，这是我国变频器行业今后发展的一大总体趋势。31.2.2 技术发展趋势变频技术发展至今，总结起来从控制的角度而言，先后经历了这样4个阶段：矢量型控制、转矩型控制、磁通型控制、PWM控制等这4个阶段。随着节约环保型社会的发展和普及，人们对生活的环境品质越来越关注。节能型、低噪声变频器，是今后一段时间发展的一个总趋势。未来变频器在我国的发展，将会有更广阔的前景。同时，随着新技术的不断应用，变频器的性能会更加优良。1.3作者所做的工作在本课题的设计研究中，作者主要完成的工作如下：1、对变频器相关的知识进行学习，大量收集G120变频器的相关文档资料。2、对整流和逆变相关技术进行研究，并用MATLAB仿真软件建立整流电路和逆变电路模型对仿真波形进行研究分析。3、对G120变频器的硬件组成进行介绍，通讯技术，参数设置，并将G120变频器经典应用控制做出电路设计和参数设置。4、将G120变频器的相关技术应用在两个控制系统中，完成控制系统的整体设计，包括硬件设计和软件程序设计。1.4 论文内容安排论文主要针对G120变频器应用技术进行研究和相应的应用设计，从变频器的工作原理技术研
