西门子6SE70变频器简介（工程师培训）

6SE70系列变频目录序言概述变频器和逆变器变频器和逆变器原理图整流回馈标准CUVC端子控制图配置和接线端子连接器参数参数设置序言西门子公司的变频传动产品SIMOVERTMASTERDRIVES自在中国市场推出以来，与全数字直流装置一样，得到了广大用户的认同和使用。6SE70系列变频传动产品具有更大的电压允许范围、更小的体积、更强的通讯能力，并可同直流传动系统百分之百的兼容，在工业商用及民用诸多领域得到了广泛的应用。概述在SIMOVERTMASTERDRIVES产品系列中提供了下列各种控制方式：♦矢量控制(VC)带编码器的矢量控制应用于需要高度精确转矩和动态响应，无编码器的矢量控制在水泵、风机的简单应用和U/f控制。♦位置控制(MC)位置控制用于伺服系统，用于可选的高级工艺功能。概述SIMOVERTMASTERDRIVES产品系列包含下列部件：♦变频器♦逆变器♦整流单元♦整流/回馈单元(RE，AFE)♦AFE输入单元♦制动单元和制动电阻概述♦用于柜子的直流母线♦干扰抑制滤波器♦网侧进线电抗器♦网侧滤波器♦熔断器♦输出滤波器(dv/dt和正弦波滤波器)♦工艺模块♦选件板：概述•传感器板(SBx)用于速度和位置检测•通讯板(CBx)用于现场总线接口•SIMOLINK(SLx)用于设定值和实际值的快速传输♦辅助设备概述

SIMOVERTMASTERDRIVES矢量控制系列变频器是一种通用和模块化的产品-标准装置功率范围：0.55KW~2300KW-覆盖全球的交流电网电压：380V~690V-按照使用场合和所需功率可做成4种结构，增强书本型、书本型、装机装柜型及变频调速柜。概述增强书本型功率范围：0.55kW~18.5kW防护等级IP20主要为PEU板和CUVP板。PEU板集成了其中的内部工作电源部分、逆变部分的功率元件及其厚膜触发电路、中间回路电容组、电流检测回路、电压检测回路及温度检测回路等。概述书本型功率范围：2.2kW~37kW防护等级：IP20概述装机装柜型功率范围：45KW至2300KW防护等级：IP00采用选件，安装措施可以达到防护等级IP20。注：增强书本型、书本型和装机装柜装置同时安装时，中间可以没有间隙。概述变频调速柜功率范围：45KW至6000KW防护等级：IP20调速柜也可以提高其防护等级。利用各种选件，调速柜可以做成适用于各种应用场合的单独或多电机传动的交钥匙的产品。概述逆变器由中间回路直流电压利用脉宽调制方法（PWM）生成一个交流变频系统，其输出频率由0Hz至最大600Hz。变频器内部的24V直流电压通过一个集成供电单元供电。装置由内部闭环电子线路控制，功能由装置软件提供。概述变频器可通过操作控制面板PMU，舒适型操作面板OP1S，端子排或总线系统串行接口进行操作控制。为此该装置备有若干接口和用于和选件的6个插槽。脉冲编码器和模拟测速机可用作电机的编码器。变频器和逆变器变频器：接到三相交流电网上。逆变器：接到直流母线上。采用整流单元或整流/回馈单元向直流母线供电。变频器原理图网侧进线电抗器：进线电抗器能够限制由于电网电压的跳跃或电网系统操作时所产生的电流冲击,并能减小谐波.变频器和整流单元应使用2%(电抗器每相绕组的压降)的网侧进线电抗器。在整流/回馈单元，应使用4%的网侧进线电抗器。输出电抗器（铁芯电抗器）：用于补偿在长导线时的容性再充电电流及限制在相应电机导线长度下，在电机端子上的dv/dt。网侧熔断器网侧熔断器起短路保护作用.网侧接触器网侧接触器用于需要时或故障时将传动装置从电网隔离.逆变器原理图整流回馈-1整流回馈单元向逆变器的直流母线供电，它不仅由三相交流电源取得电动状态的能量，而且能将直流母线上的发电送回电网。整流回馈通过二个独立的晶闸管桥来实现。为了能进行发电状态工作，整流/回馈单元反并联的逆变桥的连接电压必须提高20%。这个电压要用自耦变压器来实现。电网电压3AC380V~480V最大800KW电网电压3AC500V~600V最大1100KW电网电压3AC660V~690V最大1500KW整流回馈-26SE70系列的整流回馈单元为电力电子装置，用于为6SE70系列的逆变器提供直流电压。整流回馈单元把交流电转换为电压稳定的直流电，即使在逆变器能量回馈到电网时，该电压在规定的范围内仍保持恒定。对于直流电压输出（中间回路电压）规定了下列电压范围：DC280V~310V±15%电网电压AC208V~230V±15%DC510V~620V±15%电网电压AC380V~480V±15%DC675V~780V±15%电网电压AC500V~600V±15%DC890V~930V±15%电网电压AC660V~690V±15%整流回馈-3输入电压208V~230V的装置也可用于380V~460V的电网电压，但必须根据不同的电网电压设置参数P071。它的输出端可连接一个或多个逆变器，安装的逆变器电流之和可以超过整流回馈单元的额定电流，但应确保瞬时负载直流电流之和不会大于整流回馈单元的额定电流。整流回馈单元的功率部分由2个反并联晶闸管桥组成，可在输入端电网和逆变器中间回路之间整流和回馈，中间回路电压由一个带微处理器的数字调节器自动调节。它适用于几个逆变器连接在一个公共直流电压母排上，在电动机和电网之间进行能量交换，从而节省了能量。装置的运行需要一个外部24V电源，参数通过参数设置单元PMU进行设置。中间回路电容器预充电之后，逆变器处于运行准备状态标准CUVC端子接线图

X101-控制端子排：-4个可选择的，双向开关量输入、输出（一般用于输出）-3个开关量输入-24V辅助电源-一个串行接口（RS485）X102-控制端子排：-用于外部电位计的10V辅助电源（最大5mA）端子13、14-2个模拟量输入端子15、16；端子17、18-2个模拟量输出端子19、20；端子21、22-X103-控制端子排：码盘编码器的接线端温度检测信号输入端端子29、30配置和接线控制端子排X9X91/2控制端子排与需要外加一个24VDC控制电压的电源装置相连接。在书本型装置(逆变器)的端子X97/9和在装机装柜型(变频器和逆变器)的端子X94/5能输出一个隔离的数字信号，例如去控制一台主接触器。使用选件K80的书本型逆变器和输入装置(变频器和逆变器)的功能“安全停车”。配置和接线逆变器装置的风扇电源在所有装机装柜型装置和规格D的书本型装置，风扇需要连接一个230VAC50/60Hz电源。装机装柜型装置通过X18:1、5而书本型装置直接接到风扇熔断器F101和F102上。配置和接线24V电源外部24V电源用于维持已接电的装置在电源断电时的通讯和诊断。在选择设备时必须遵循下列准则：♦对于整流单元须提供1A的电流，对连接的每台逆变器须提供2A电流。♦当24V电源合闸时，出现的启动电流必须由电源控制没必要安装稳压电源；电压必须保持在20V和30V之间。配置和接线内部USS总线USS总线用于装置内部的通讯，仅需要时才连接。配置和接线整流单元的X320接口整流单元的X320接口仅用于永久性地同舒适型操作面板OP1S相连接和用于连接在线逆变器。配置和接线X300串行接口串行接口用于连接OP1S操作面板或PC机。根据RS232或RS485协议操作。配置和接线安全停车(选件)“安全停车”选件能用一个安全继电器去中断用于将脉冲送入功率部分的电源。这样确保装置不会在所连接的电动机上产生一个旋转磁场。“安全停车”功能必须连接到网侧接触器电路或紧急断电电路中的端子排X9:3/4(装机装柜型装置:端子X533:1/2)上。

X9端子排

外部给装置提供24V工作电源。当功率部分断电，仍能保持同上级控制系统的通讯。需要注意：容易串入强电，烧毁电源板。端子扩展板EB1、EB23个数字量输入-4个双向数字量输入/输出-1个差动模拟输入/输出2个模拟输入-2个模拟输出进线/出线电抗器PMU快速熔断器主接触器制动单元风机连接器和开关量连接器连接器和开关量连接器是用于交换各个功能块间信号的元件。它们每个用带有一个信号值的功能块来周期性地满足。其他功能块根据参数设置来提取这些值。连接器和开关量连接器连接器好比是存储单元，它可用于汇集“模拟”信号。它们标识很清楚。每个连接器包含连接器名，连接器号和一个标识字母。标识字母取决于数字的表示法：♦K具有字长(16位)的连接器♦KK具有双字长(32位，提高精度)的连接器连接器和开关量连接器存储在连接器中的数值是规格化的值，但有少数例外(如用于控制字的连接器)。这些连接器的数值范围覆盖百分值的范围为：♦-200%(对双字连接器8000H/80000000H)到♦+199.99%(对双字连接器7FFFH/7FFFFFFFH)100%相对于值4000H(对双字连接器40000000H)连接器和开关量连接器在开关量连接器中，功能块获得开关量(数字)输出信息。因而，开关量连接器可看成存储开关量信号的存储单元。它们的标识很清楚。每个开关量连接器包含开关量连接器名、开关量连接器号和一个标识字母。标识字母是B。参数参数是为了配合功能块的应用，为了通过连接器和开关量连接器而连接功能块和为了观察内部信号而设立的干预点。按照它们的功能，参数可有下列不同品种：♦功能参数(能读和写)♦BICO参数(能读和写)♦只读参数(仅能读)参数直接安装在装置上的参数设置单元(PMU)所显示的参数号由一个字母和三个数字组成。字母的应用如下：♦大写字母(P，U，H和L)表示BICO参数和功能参数，它们可以改变。♦小写字母(r,n,d和c)表示只读参数，它们不能改变。三个数字覆盖的数值范围从000～999；但并非所有数值都能用到。参数OP1S操作面板能用参数号直接选择参数。因为OP1S仅有一个数字小键盘，则当输入时，参数号的字母必须用一个数字来取代。下面给出取代方式：♦“P”xxx和“r”xxx用“0”xxx取代之♦“H”xxx和“d”xxx用“1”xxx取代之♦“U”xxx和“n”xxx用“2”xxx取代之♦“L”xxx和“c”xxx用“3”xxx取代之参数功能参数功能块的应答由功能参数决定。功能参数的典型例子是：♦输入信号的规格化♦斜坡函数发生器的加速和减速时间♦速度调节器中的比例系数(Kp)和积分时间(Tn)参数功能参数可带标号，存储在不同标号中的参数值的意义取决于各个参数的定义。由功能参数所形成的专门组是所谓功能数据组的一部分。参数功能数据组(设定值数据组)专用的功能参数一起放在功能数据组中。这些参数在功能图中标以参数标号.F。有关参数可有4个标号，这意味着，在每个参数标号下能够存储一个参数值，即能够存储总共4个参数。参数电机参数电机参数可实现变频器同所连接的电机相匹配，也能够匹配开环和闭环控制方式。电机参数典型的例子是：♦来自电机铭牌的电机额定数据♦所连接的测速发电机的规格♦电流和输出限幅参数电机参数组所选择的功能参数一起放入电机数据组中。这些参数在功能图中标以参数标号.M有关参数可有4个标号，这意味着，在这些参数的每个参数标号下能够存储一个参数值，即能够存储总共4个参数。参数BICO参数你可以利用BICO参数去确定一个功能块输入信号的源。这意味着，你能利用BICO参数去确定一个功能块是从哪一个连接器和开关量连接器读入它的输入信号。从这个意义上讲，你能够将存储在装置中的功能块进行软连接去满足你的要求。我们称它为BICO系统。参数对每个BICO参数，你能够连接到它的输入的输入信号的型式(连接器或开关量连接器)是确定的。BICO参数有下列标识。♦B用于连接开关量连接器的开关量连接器参数♦K用于连接单字长(16位)的连接器的连接器参数参数♦KK用于连接双字长(32位)的连接器的连接器参数开关量连接器和连接器的交叉软连接是不允许的。然而，你常常可以将单字长和双字长的连接器连到连接器参数。BICO参数可有两种型式：它们既可是♦没有标号或♦双标号。参数BICO数据组(基本/备用数据组)所选择的BICO参数一起放入BICO数据组。这些参数在功能图中标以参数标号.B。这些参数可有2个标号，这意味着，在这些参数的每个参数标号下能够存储一个参数值，即能够存储总共2个参数。参数设置1.简介通过参数设置实现装置的功能，满足用户实际应用要求。每个参数通过其参数名和参数号表明其单一的意义。除了参数名和参数号外，许多参数还有参数标号，在标号的帮助下，在一个参数号下，一个参数可有多个值。参数号由一个字母和三位数组成，大写字母P、U、H和L代表可变参数，小写字母代表不可变的只读参数。参数设置单元（PMU）-1

参数设置单元PMU在装置上直接对变频器和逆变器进行参数设置、操作和监控，它是基本装置的固定组成部分，它具有4位7段数码显示和若干按键（开机键、关机键、反转键、切换键、增大键、减小键）。因为PMU仅有一个4位7段数码显示，故参数的三个描述元素参数号、参数标号、参数值不能同时显示，因而需要在各个元素之间进行切换，切换通过切换键来实现。在选好所需要的级别后，可用增大键或减小键来实现参数的调整。利用切换键可以改变从参数号到参数标号、从参数标号到参数值、从参数值到参数号，如果参数没有标号，便直接跳到参数值。通过PMU实现参数改变在操作切换键后总是安全地存储在EEPROM中，在装置断电时保护。参数设置单元（PMU）-2开机键I：传动系统接电（电机使能）；如果装置故障，回到故障显示。关机键O：传动系统断电，通过OFF1、OFF2或OFF3（P554-P560）决定与参数设定。反转键：传动系统转向的改变，此功能用参数P571和P572激活。切换键P：按一定的顺序在参数号、参数标号和参数值之间进行转换（在松开按键时起作用）；故障复位。增大键：用于增加所显示的值，点动—数值逐步增加，按紧—数值快速增加。减小键：用于减小所显示的值，点动—数值逐步减小，按紧—数值快速减小。切换键和增大键同时操作：如果激活参数号级，在最后一次选择的参数号和工作显示（r000）之间跳入或跳出；如果激活故障显示，切换到参数号级；如果激活参数值级，如果参数值显示不能用4位数显示，则将显示向右推移一位（如果左边存在其它不可见数字，则左边数字闪烁）。切换键和减小键同时操作：如果激活参数号级，直接跳入工作显示（r000）；如果激活参数值级，如果参数值显示不能用4位数显示，则将显示向左推移一位（如果右边存在其它不可见数字，则右边数字闪烁）。参数设置单元（PMU）-3参数设置单元的功能：-变频器、逆变器和整流单元的启动-操作：设定值增大/减小顺时针/逆时针旋转-显示设定值和实际值-显示和更改参数-显示变频器状态-显示报警和故障信息操作面板（OP1S）用于对装置进行参数设置，参数设置是用菜单方式且通过参数好的选择及参数值的输入来实现。清楚的文字说明极大的方便了参数的设置及操作。标准版本有英语、德语、西班牙语、法语和意大利语的文字显示。可以用于参数设置和从一台装置到另一台装置参数组的传输，OP1S有一个永久性存储器，将全套参数组永久的、完整的存储。用DriveMonitor进行启动和参数设置以及诊断DriveMonitor软件在随装置一起供货的CD-ROM上。DriveMonitor的功能特性：-所有基本装置参数以表格形式设定和监控。-参数组的读写、管理、打印和比较-过程数据操作（过程命令、设定值）-诊断（故障、报警、故障存储）-离线和在线操作-工艺板T300、T400参数设置图形显示用于分析跟踪记忆功能监控参数设置监控参数设置监控波形参数复位到工厂设置

-1工厂设置是装置所有参数被定义的初始状态，装置在这个设置下进行供货。通过参数复位到工厂设置能够在任何时候将装置恢复到这种初始状态，因而能够撤消自装置供货以后的所有参数的变更。参数复位到工厂设置过程中，功率部分的定义，相关的工艺选件，运行时间的计算及故障记忆都将予以保留。工厂设置中原定义保留的参数：P070—6ES70装置的订货号，P072—装置的额定电流，P073—装置的额定功率，P366—选择工厂设置。参数复位到工厂设置的顺序如图6所示。参数复位到工厂设置

-2系统设置-1在系统设置期间，控制电子板得到关于系统变频器工作的进线电压、关于所连接的电机及电机编码器的情况。此外，也选择了电机控制型式（V/f开环控制或矢量控制）和脉冲频率。需要时，电机模型所需的参数能自动计算出来。更进一步，在系统设置期间，电压、电流、频率、转速及转矩信号的额定值也可确定。为了启动异步电动机，首先由制造厂输入全套参数（见下）：参数复位到工厂设置

-2必须注意，异步电动机是星形还是三角形接线。从铭牌上，你总是使用S1数据。须输入额定电压的r.m.s基本频率有效值，而不是变频器运行时的全部r.m.s值（包括谐波含量）。必须总是输入正确的电机额定电流P102（铭牌）。对于专门的强制通风电机，其铭牌上有两个不同的额定电流，必须使用M~n恒定转矩（不是M~n2）的值。可以通过转矩和动态电流的极限值设定一个较高的转矩。

参数复位到工厂设置

-3电机额定电流的精度直接影响到转矩的精度，因为通常额定转矩由额定电流标称。如果额定电流提高4%，转矩大约也提高4%（参考电机额定转矩）。对成组传动，要输入总的额定电流P102=x*1mot，rated。如果已知额定励磁电流，那么在系统设置时将其输入P103中（以电机额定电流%表示）。如果这样做，“自动设置参数”（P115=1）结果更精确。参数复位到工厂设置

-4因为大多数情况下，额定励磁电流P103（不可同额定频率P107和额定电压P101下工作时的空载电流相混淆）是不知道的，可以首先输入0.0%。在功率因数（cosPHI）P104帮助下，可以计算出接近值并在r119上显示出来。经验指出，在电机功率较大时（大于800Kw），所提供的值偏大；而在电机功率较小时（小于22Kw），所提供的值偏小。励磁电流被定义为：在机械额定工作点上，在工作期间产生磁场的电流分量（U=P101，f=P107、n=P108、I=P102）。通过额定频率P107和额定转速P108可以自动计算极对数P109。当所连接的电机被设计成发电机工作时且发电机数据在铭牌上（超同步额定转速），必须手动正确设定极对数（当电机最少为4极时，以1为单位增加），由此能正确计算额定转差率（r110）.参数复位到工厂设置

-5对于异步电动机，应在P108中输入实际电机额定转速而不是空载同步转速。即在额定负载下的滑差频率必须由参数P107...P109给出。电机额定滑差（1-P108/60*P109/P107）通常应大于0.35%*P107。这个比较低的值仅在大容量电机（约1000Kw）可以达到。中等容量的电机（45...800Kw）滑差值在2.0...6.0%。小容量的电机（22Kw以下）滑差值可达10%。额定转差率的准确计算值可在静止测量（P115=2）以后通过用转子电阻P127计算温度计算值来取得。当电机在冷态时（约20℃），一般此值约70%（±10%）；当电机在热态时（工作温度）此值约100%（±10%）。如果偏差很大，要看额定频率或额定转速是不是与实际值相符。电机额定频率（工程）如低于8Hz，必须在系统设置时设定P107=8Hz。电机额定电压P101按比率8Hz/fmot计算。电机额定转速P108在很大的滑差下获得：P108=（（8Hz-P107old）*60/P109）+P108old。控制方式6SE70变频器控制方式的选择通过参数P100：=0：带编码器的的v/f控制=1：v/f控制=2：纺织应用的v/f控制=3：频率控制（无编码器的矢量控制）=4：速度控制（带编码器的矢量控制）=5：转矩控制负载的分类风机、水泵负载：阻转矩与转速的二次方成正比，如图中的曲线①所示。低速时的阻转矩比额定转矩小得多。恒转矩负载：在不同的转速下，负载的阻转矩基本不变，如图中之曲线②所示。低速时的阻转矩与额定转速时是基本相同的。如传送带、搅拌机、挤压机等摩擦类负载以及吊车、提升机等位能负载。恒功率负载：在不同的转速下，负载功率保持恒定，其机械特性呈双曲线状（转矩与转速成反比），如图中之曲线③所示。低速时的阻转矩比额定转速时还要大得多。如机床主轴和轧机、造纸机、塑料薄膜生产线中的卷取机、开卷机等。控制方式根据负载特性来选择变频器和控制方式。v/f控制为了确保电动机在低频运行时，反电动势和频率之比保持不变，真正实现Φ=常数，适当提高U/f比，使KU＞Kf，

使转矩得到补偿，

提高电动机在低速时的带负载能力。

如图中之曲线②所示(曲线①是KU＝Kf的U/f线)。这种方法称为转矩补偿或转矩提升，这种控制方式称为v/f控制。v/f控制P318选择提升模式：0=电流提升；1=电压提升（默认）。P319：提升电流P325：提升电压提升电流/电压都在自动参数设定（P115=1,2）过程中自动计算。根据不同的负载，可以通过P330选择：P330=0：线性特性（恒转矩特性）

P330=1：抛物