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 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/minKr/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 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 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 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600 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主整流变压器UU高压开关高压开关3AC 50 Hz, 35 kVU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3M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 kVT+M3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 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 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 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 MASTERDRIVES 变频器介绍变频器介绍1SIMOVERT 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： 11 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 MASTERDRIVES 矢量控制系列变频器由模块化及高 性能系统元件组成。 这些元件的不同组合可适用于各种应用。 SIMOVERT MASTERDRIVES 矢量控制系列变频器由模块化及高 性能系统元件组成。 这些元件的不同组合可适用于各种应用。 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 SIMO