工程应用之西门子变频器应用.ppt

内部资料注意保存 中国工业自动化培训网 变频器原理应用维修 ACInverterApplicationTechnology 主讲 骆建方Mobile 1896217476613912789805E mail luojf68 课间欢迎学员随时提出疑问讨论问题 变频器原理应用维修 第三章 西门子变频器应用 3 1变频器功能框图西门子变频器主要型号为 MICROMASTER410 420 430 440系列 简称MM4X系列 市场上主要流行的为MM430和MM440系列 3 1 1MM410变频器该变频器为 廉价型 功能较少 价格低 主要应用于单相 三相电动机的变速驱动 如泵类 风机 广告牌 移动门以及自动化机械的驱动 功能 线性U f控制 多点设定的U f控制 磁通电流控制 功率范围 0 12 0 75kW 第三章 西门子变频器应用 3 1 2MM420变频器该变频器为 通用型 主要应用于三相电动机的变速驱动 可以用于传送带 材料运输机 泵类 风机和机床的驱动等 功能 线性U f控制 多点设定的U f控制 磁通电流控制 U f控制的一种 内置PI控制器 功率范围 0 37 11kW 第三章 西门子变频器应用 3 1 3MM430变频器该变频器为 风机泵类专用型 主要应用于风机和水泵的变频调速 功能 线性U f控制 多点设定的U f控制 磁通电流控制 内置PID控制器 功率范围 7 5 250kW 该变频器为西门子现行风机泵类主流专用变频器 第三章 西门子变频器应用 3 2MM440变频器该变频器为 通用型 变频器 主要应用于三相电动机的变速驱动 也可以用于泵类 风机等节能负载 是现行西门子 通用型 主流变频器 功能 线性U f控制 多点设定的U f控制 磁通电流控制 内置PID控制器 矢量控制 功率范围 0 12 250kW 3 2 1MM440功能框图 第三章 西门子变频器应用 第三章 西门子变频器应用 第三章 西门子变频器应用 功能框图 第三章 西门子变频器应用 3 2 2MM440矢量型标准变频器功能MM440变频器是适用于三相电动机速度控制和转矩控制的变频器系列 功率范围涵盖120W 200kw 恒转矩 CT 方式 或250kW 变转矩 VT 方式 的多种型号可供用户选用 当MM440变频器使用默认的工厂设置参数时 可方便地用于传动控制系统 由于具有全面而完善的控制功能 在设置相关参数以后 也适用于需要多种功能的电动机控制系统 MM440变频器既可用于单机驱动系统 也可集成到自动化系统中 第三章 西门子变频器应用 1 主要技术规格 1 电源电压和功率范围 1 单相 交流 200 240V 10 恒转矩 CT 0 12 3 0kW 2 三相 交流 200 240V 10 恒转矩 CT 0 12 45 0kW 变转矩 VT 5 50 45 0kW 3 三相 交流 380 480V 10 恒转矩 CT 0 37 200kW 变转矩 VT 7 50 250kW 2 电源输入频率 47 63Hz 3 输出频率 0 650Hz 4 功率因数 0 98 第三章 西门子变频器应用 5 过载能力1 恒转矩 CT 1 5 额定输出电流 即150 过载 持续时间60s 间隔周期时间300s 以及2 额定输出电流 即200 过载 持续时间3s 问隔周期时间300s 2 变转矩 VT 外形尺寸A F 1 1 额定输出电流 即110 过载 持续时间60s 间隔周期时间300s 以及1 4 额定输出电流 即140 1生载 持续时间3s 问隔周期时问300s 外形尺寸 FX和GX 1 1 额定输出电流 即110 过载 持续时间59s 问隔周期时间300s 以及1 5 额定输出电流 即150 过载 持续时问1s 间隔周期时间300s 第三章 西门子变频器应用 6 控制方式 1 线性V f控制 2 带FCC 磁通电流控制 功能的线性V f控制 3 抛物线V f控制 4 多点V f控制 5 适用于纺织工业的V f控制 6 适用于纺织工业的带FCC功能的V f控制 7 带独立电压设定值的V f控制 8 无传感器矢量控制 9 无传感器矢量转矩控制 10 带编码器反馈的速度控制 11 带编码器反馈的转矩控制 第三章 西门子变频器应用 3 2 3变频器参数参数编排格式1 参数号参数号是指参数的编号 用0000 9999四位数表示 在参数号的前面加一小写字母 r 表示该参数是 只能读 的参数 不可改写 在参数号的前面加一大写字母 P 表示该参数为可改写参数 在参数号后面加 表示下标 下标内数字为几 该参数就有几项解释 如 P1500 3 该参数为 电动机控制 参数中的 转矩设定值 方括弧中的 3 表示该参数可应用于 P1500 0 第一命令数据组 P1500 1 第二命令数据组 P1500 2 第三命令数据组 命令数据组共分3组 2 参数值参数值一般有一个设定范围 如P1500有34种设定值 参数值和下标是两个概念 第三章 西门子变频器应用 3 2 4访问级和过滤器1 访问级P0003MM440变频器有几千条参数 如果这些参数在编排上不加选择和分类 我们很难在这些参数中找出有用的参数 就像一本书 有章节目录 重点提示 我们想查找书中的哪些内容 不需要将整本书看遍 根据章节目录和重点提示直接查找就行了 MM440变频器在参数的编排上就采用了类似书中的 章节目录 重点难点 的编排方法 MM440的访问级有3个 即标准访问级 P0003 1 扩展访问级 P0003 2 和专家访问级 P0003 3 一般用户只要访问标准级和扩展访问级就可以了 访问级别越高 可看到的参数越多 设置越细腻 相应的设置工作也越复杂 访问级P0003类似书中的重点提示 第三章 西门子变频器应用 第三章 西门子变频器应用 2 参数过滤器参数过滤器类似于其他变频器的应用宏 是把相关的参数编排到一起 如PI控制 工艺应用等 见下图 通过P0004参数进行选择 在编码表中 纸质 是把各个访问级的参数都列出 在变频器调试中 选择了什么访问级 就只能看到什么访问级的参数 类似于书中的目录 这在调试中重点突出 节省了很多时间 第三章 西门子变频器应用 参数结构图 饼图 P0004 0 无参数过滤功能 可以直接访问参数 P0004 2时变频器的访问级 第三章 西门子变频器应用 3 快速调试虽然变频器设置了过滤和访问级 但调试还是比较麻烦 为了变频器进行快速调试 在变频器的使用说明书中给出了 快速调试流程图 根据流程图的提示 一级一级选择参数 在进行快速调试之前 先选择访问级 P0003 再设定 P0010 1 P0010称为快调过滤参数 他将快速调试相关的参数过滤出来 过滤出来的参数多少和P0003访问级的高低有关 快速调试类似一本书中的 重点导读 西门子变频器因为参数细腻 数量众多 使初学者感到无从下手 又因为他的思维方式和中国不一样 相同功能的参数叫法不同 更增加了初学的困难 但我们只要掌握了它的内在规律 西门子变频器是很好用很耐用的优秀变频器 第三章 西门子变频器应用 第三章 西门子变频器应用 3 2 5PID控制参数设置如同其它变频器一样 要想完成某项具体的控制工作 必须要修改一些相应的参数 怎样才能把相关的参数找出来 进行修改预置 同样是一件细致的工作 一些简单的控制 需要修改的参数较少 通过参数访问级和参数表就能解决 一些复杂应用 就要借助变频器的功能框图和参数数表中的提示 在读懂功能框图的前提下 进行参数设置 第三章 西门子变频器应用 1 PID控制在恒压供水中的应用框图 第三章 西门子变频器应用 2 电路连接选用4 20mA压力传感器 反馈信号接于模拟输入端子2的10 11之间 设定信号用4 7k电位器 接于模拟输入端子1的1 3 4之间 要把2 4 11端子连载一起 模拟输入公共端 3 参数选择为访问PI调节器参数 先设过滤参数 P0003 2 访问标准和扩展级 P0004 22 选择PI调节器控制参数群 P2200 1 变频器PID控制 也可以用一个多功能输入端子来控制PID切换 如设P0702 99 P2200 722 1 DIN2端子控制切换 在变频器停止时 可进行PID控制和U f控制切换 P2253 755 0 选择 模拟输入端子1 为给定控制信号源 P2264 755 1 选择 模拟输入端子2 为反馈控制信号源 P值 P2280设为0 3 1 5 I值 P2285设为0 03 0 15s D值 P2274 先保持默认值 其他参数参考说明书精细调整 第三章 西门子变频器应用 3 2 6MM440矢量控制在速度 力矩控制中的应用1 无速度反馈的矢量控制 SVC 由于无速度反馈的矢量控制 SVC 能提供很高的动态和静态特性 因此在以下应用场合可以使用MM440的无速度反馈的矢量控制模式 1 要求很高的动态特性 2 低速时要求提供大的输出力矩 3 要求很精确的速度稳定性 4 要求对电机提供很完善的保护 5 要求很快的响应速度 第三章 西门子变频器应用 由于SVC控制需要很精确的电机模型 因此SVC控制不能应用于以下一些场合 1 电机和变频器的额定功率比小于1比4 2 电机运行最大频率超过200Hz 3 同步电机和多台电机传动 4 如果变频器和电机之间有接触器 当变频器运行时 切忌打开接触器 注 从1 12版本起 当矢量控制下没有方向时 将不再产生故障 若不幸发生了 设置如下参数确保矢量控制时内部不再发出故障 P0003 3 P2106 53 5 P2155 200 00Hz这种情况下矢量控制没有方向时将触发 外部故障F0085 第三章 西门子变频器应用 2 有PG反馈矢量控制有PG反馈矢量控制除了上述无PG反馈矢量控制的优点之外 具有定位准确等优点 在位置控制中得到广泛应用 如电梯 矿井升降机等 矢量控制功能参数较多 在说明书中给出了矢量控制功能参数表和功能图 在应用时相互参考 然后根据快速调试顺序 将合适的参数预置到变频器中 下面表和图是440变频器矢量控制参数和功能框图 第三章 西门子变频器应用 P1300为变频器功能选择 设置P1300 23 为矢量控制 在该参数下给出了下面表格 第三章 西门子变频器应用 续表 第三章 西门子变频器应用 有PG传感器 VC 第三章 西门子变频器应用 无PG传感器 SVC 第三章 西门子变频器应用 无PG传感器矢量控制最佳调试方法 第一步 快速调试 正确的矢量控制操作必须正确输入电机参数 完成电机参数识别 调试步骤如下 P0003 2 允许访问2级参数 P0010 1 快速调试 在快速调试中 按照快速调试步骤 将电动机名牌参数输入变频器 通过参数P0700 P1000 P1080 2 P1120 1等 选择控制模式 选择给定源 最小最大频率 斜坡时间等 设置P1300 20 无速度传感器矢量控制 设置P1910 1 自动检测电动机数据 并改写 此时变频器产生 A0541 电动机数据自动检测激活报警 设置P3900 1 结束快速调试 当计算电动机参数时 BOP面板将出现 近1分钟 之后A0541将在BOP上闪烁 快速调试完成 第三章 西门子变频器应用 运行 电机开始自动识别测试程序 A0541将继续闪烁 电动机通过短时电流 进行一系列计算 并可听到嗡嗡声 当计算电动机内部参数时 BOP上仍显示 注意1 这时必须对冷态电动机操作 另外确保正确输入电机周围环境温度到P0625参数中 特别是在周围温度和工厂设定值不一样时 这一步必须在完成快速调试 P3900 之后 在进行电动机参数识别之前完成 注意2 P1910 3 饱和曲线识别 能提高性能 做这一步 不必进入快速调试 一旦P1910设置成3 A0541将出现 现在给出一个运行命令 这和上面的叙述类似 这时变频器已经可以在SVC下运行了 最好再优化一下调节器参数 第三章 西门子变频器应用 第二步 速度调节器特性优化电动机识别将设定初始的参数 保证无速度传感器矢量控制 电机可运行到50Hz 为了得到理想的矢量性能 按照电动机 负载系统来优化矢量控制的调节器参数 是必要的 用户调节以下参数 可以提高性能 P0003 3 专家访问级 P0342 负载总转动惯量 电机转动惯量之比 P1470 无速度传感器矢量控制比例参数PP1472 无速度传感器矢量控制积分时间IP1610 SVC转矩提升P1750 使能观测器模式P0342 驱动装置总惯量 如果已知或能估算 应适当设置 参数设置可适应广泛的应用 最优的设置依赖于整个机械系统 通过观测系统的响应 增大P参数和减小I参数可得到好的特性 最好通过示波器观察未滤波的输出频率波形 P0771 66 来调试PI参数 第三章 西门子变频器应用 3 2 7MM440有PG矢量控制MM440变频器无PG反馈 SVC 矢量控制中 通过内部的检测反馈系统 可以得到很好的速度控制特性 适应多方面的传动应用 有PG反馈 VC 矢量控制 因为PG编码器的脉冲个数和电动机的转速 转角 一一对应 反馈脉冲即可以反映电动机的转角 位置 又可以反映电动机的速度 利用编码器的反馈信号对电动机的转速控制或距离控制 是非常合适的 因此 在需要精确的位置和速度控制时 一般要选有PG反馈 VC 矢量控制 第三章 西门子变频器应用 1 PG编码器 增量式编码器结构原理 PG编码器应用 第三章 西门子变频器应用 PG编码器就是将转速转换成数字信号的传感器 数字信号的脉冲频率和转速成正比 增量式编码器输出三个信号 AA BB ZZ Z信号是零位信号 编码器转一周 输出一个脉冲 A相和B相在相位上相差 A 和B 分别是A和B相的 非 见下图 编码器每转输出的脉冲数可选 如TRD J系列 每转脉冲数从10 1000P r共16档 第三章 西门子变频器应用 PG编码器与变频器的连接分直接连接和专用控制卡连接 右图为直接连接 变频器与编码器直接连接 第三章 西门子变频器应用 右图是安川VS 616G7变频器 PG编码器通过控制卡连接到变频器的4NC接口 编码器用控制卡与变频器连接 第三章 西门子变频器应用 3 应用举例变频器在应用编码器时 要进行参数预置 一般预置的内容为 编码器每转脉冲数 编码器旋转方向 编码器断线后的处理方法 编码器脉冲转换为距离的当量参数等 如艾默生TD