第3講 西門子變頻器及其應用

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第第 講講
西門子變頻器及其應用
西門子公司變頻器種類豐富，在國內(nèi)應用非常廣泛。西門子公司變頻器家族中的 ＭＭ４
系列，包括國內(nèi)應用最多的是 ＭＭ４２０通用型、ＭＭ４３０風機水泵型、ＭＭ４４０矢量型變頻器
等。ＭＭ４系列變頻器具有ＢｉＣｏ等高級功能。與ＭＭ４系列變頻器不同，６ＳＥ７０矢量型變頻器
是廣泛應用于各種大型傳動系統(tǒng)的變頻器，它比通用型產(chǎn)品更適合于環(huán)境惡劣的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)
場，具有標準化及模塊化，集成度和可靠性高等特點。ＳＩＮＡＭＩＣＳＳ１２０變頻器集矢量控制與
伺服控制于一身，分為ＤＣＡＣ與ＡＣＡＣ兩種類型，前者功率范圍從０９ｋＷ到１２００ｋＷ，后
者功率范圍從０１２ｋＷ到２５０ｋＷ。在 Ｓ１２０變頻器上，體現(xiàn)了西門子公司面向未來的驅(qū)動理
念，即用戶可以在同一變頻器系統(tǒng)中實現(xiàn)不斷地創(chuàng)新。本講主要介紹 ＭＭ４系列變頻器、
６ＳＥ７０變頻器和Ｓ１２０變頻器的調(diào)試和參數(shù)設置功能。
３１ 西門子變頻器概述
３１１ ＭＭ４變頻器
西門子公司ＭＭ４系列變頻器功能強大、應用廣泛，是全新一代可以廣泛應用的多功能
標準變頻器。它共有 ＭＭ４１０、ＭＭ４２０、ＭＭ４３０和 ＭＭ４４０等多個型號，其外觀如圖３１所
示。ＭＭ４系列變頻器在國內(nèi)應用最多的是 ＭＭ４２０通用型、ＭＭ４３０風機水泵型、ＭＭ４４０矢
量型變頻器。
ＭＭ４系列變頻器采用高性能的 Ｕ／ｆ或矢量控制技術(shù)，提供低速高轉(zhuǎn)矩輸出和良好的動
態(tài)特性，同時具備超強的過載能力，能夠滿足廣泛的應用場合，其創(chuàng)新的 ＢｉＣｏ（內(nèi)部功能
互聯(lián)）功能有無可比擬的靈活性。ＭＭ４各個型號的變頻器操作控制相同、參數(shù)設置方式一
致、通信方式兼容，了解了其中一種，其余的均可以觸類旁通。
１ＭＭ４４０變頻器的主回路
圖３２所示為ＭＭ４４０變頻器的主回路，它根據(jù)單相變頻器或三相變頻器的不同在進線
上有所區(qū)別；根據(jù)尺寸的不同，在制動單元上的配置有所不同，分為內(nèi)置制動單元和外置制
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書書書第３講 西門子變頻器及其應用
動單元兩種。
圖３１ ＭＭ４系列各型號變頻器外觀
ａ）ＭＭ４１０ ｂ）ＭＭ４２０ ｃ）ＭＭ４３０ ｄ）ＭＭ４４０
圖３２ ＭＭ４４０變頻器主回路
２ＭＭ４４０變頻器的控制回路
圖３３所示為ＭＭ４４０變頻器的控制回路，它包括共計兩個模擬量輸入、６個數(shù)字量輸
入、１個ＰＴＣ電阻輸入、兩個模擬量輸出、３個數(shù)字量輸出、１個ＲＳ４８５端口。
（１）模擬量輸入類型的選擇
模擬輸入 １（即 ＡＩＮ１）可以用于 ０～１０Ｖ、０～２０ｍＡ和 －１０～１０Ｖ；模擬輸入 ２（即
·５５·圖解變頻器維修
ＡＩＮ２）可以用于０～１０Ｖ和０～２０ｍＡ。這些輸入類型可以通過如圖３４所示的 ＤＩＰ開關(guān)進行
撥碼設定。
圖３３ ＭＭ４４０變頻器的控制回路
（２）模擬量輸入當做開關(guān)量輸入
模擬輸入回路可以另行配置用于提供兩個附加的數(shù)字輸入 （ＤＩＮ７和 ＤＩＮ８），如圖３５
所示。
圖３４ 模擬量輸入型號選擇 圖３５ 模擬輸入作為數(shù)字輸入時
外部線路的連接
當模擬輸入作為數(shù)字輸入時，電壓門限值如下：ＤＣ１７５Ｖ＝ＯＦＦ；ＤＣ３７０Ｖ＝ＯＮ。
端子９（２４Ｖ）在作為數(shù)字輸入使用時也可用于驅(qū)動模擬輸入，端子２和２８（０Ｖ）必須
連接在一起。
３１２ ６ＳＥ７０變頻器
１６ＳＥ７０變頻器的配置
西門子公司變頻傳動產(chǎn)品ＳＩＭＯＶＥＲＴＭＡＳＴＥＲＤＲＩＶＥＳ自從在中國市場推出以來，與西
門子公司的其他產(chǎn)品一樣得到了廣大用戶的認同和使用。其中，ＳＩＭＯＶＥＲＴＭＡＳＴＥＲ
ＤＲＩＶＥＳＶｅｃｔｏｒＣｏｎｔｒｏｌ系列變頻傳動產(chǎn)品，具有更大的允許電壓波動范圍、更小的體積、更
強的通信能力，并可同直流傳動系統(tǒng)１００％的兼容。ＳＩＭＯＶＥＲＴＭＡＳＴＥＲＤＲＩＶＥＳ通常以訂貨
號６ＳＥ７０開頭，因此在很多場合又被稱為６ＳＥ７０變頻器。
·５６·第３講 西門子變頻器及其應用
這里以通用６ＳＥ７０變頻器的配置為例，圖３６和圖３７所示為外部接線。
圖３６ ６ＳＥ７０變頻器的外部接線一
從圖中可以看出該款變頻器與ＭＭ４系列變頻器相比有兩個特殊端口：
１）控制端子排Ｘ９：具有安全停車功能，可以在書本型逆變器和裝機裝柜型裝置時使
用。Ｋ８０選件Ｘ９的１／２控制端子排與供電裝置連接，需要外加一個 ＤＣ２４Ｖ電源。端子 Ｘ９
的７／９允許輸出一個自由電動勢的數(shù)字信號，例如操作一個主接觸器。
使用安全停車功能，其安全延遲可被用來中斷變頻器功率部分中傳送脈沖的電源，這樣
保證了逆變器不能運行連接的電動機，最終確保安全。
２）Ｘ３００串行接口：串行接口用于連接ＯＰ１Ｓ操作面板或ＰＣ，根據(jù)ＲＳ２３２或ＲＳ４８５協(xié)
議操作。
·５７·圖解變頻器維修
圖３７ ６ＳＥ７０變頻器的外部接線二
２６ＳＥ７０變頻器的應用特點
６ＳＥ７０變頻器是全數(shù)字電壓型、采用ＩＧＢＴ功率器件、模塊化結(jié)構(gòu)的通用系列標準產(chǎn)品。
其主要功能和特點如下：整流單元帶能量回饋制動，可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩限定、磁場定向控制、電
動機四象限運行、瞬間電源故障后平衡回復以及自動加減速控制，具有錯誤自診斷等功能，
低噪聲，高保護可靠等。
６ＳＥ７０變頻器的ＰＷＭ調(diào)制脈沖形成環(huán)節(jié)，對于 ＶＶＶＦ控制和矢量控制是相同的，該環(huán)
節(jié)對于ＶＶＶＦ控制需要調(diào)制深度和頻率兩個輸入量，當采用矢量控制只是增加了一個關(guān)于轉(zhuǎn)
矩電流分量相對于定子總電流矢量夾角的相移調(diào)整量，這就從原理上保證了加到電動機上的
三相電壓的對稱性。在矢量控制時，電動機不會因矢量運算錯誤或定向不準確而導致脈振，
這一特點也使得６ＳＥ７０變頻器能夠在成組傳動 （一臺變頻器帶多臺電動機）中采用矢量控
制，從而使傳動系統(tǒng)的動態(tài)性能提高。在冶金行業(yè)軋機機前機后輥道、矯直機輸入輸出輥道
的成組傳動中，這一特點得到了的體現(xiàn)。
３１３ ＳＩＮＡＭＩＣＳＳ１２０變頻器
ＳＩＮＡＭＩＣＳＳ１２０變頻器集矢量控制與伺服控制于一身，分為ＤＣＡＣ與ＡＣＡＣ兩種類型，
·５８·第３講 西門子變頻器及其應用
所謂ＤＣＡＣ，是指控制單元、整流、逆變都為獨立模塊。
如圖３８ａ所示，在ＤＣＡＣ類型的 Ｓ１２０驅(qū)動器中，中心控制單元為 ＣＵ３２０模塊，控制
單元的Ｆｉｒｍｗａｒｅ存儲在其ＣＦ卡內(nèi)，可以通過ＣＦ卡里的軟件版本對整個 Ｓ１２０進行 Ｆｉｒｍｗａｒｅ
升級。圖３８ｂ所示為ＡＣＡＣ書本型 Ｓ１２０變頻器，它包括控制單元、功率模塊和適配模塊
等部分。
圖３８ Ｓ１２０變頻器類型
ａ）ＤＣＡＣ書本型Ｓ１２０變頻器 ｂ）ＡＣＡＣ書本型Ｓ１２０變頻器
Ｓ１２０變頻器的功能非常強大，如一個帶擴展性能卡的 ＣＵ３２０可以驅(qū)動６個伺服軸或者
４個矢量軸，８個Ｕ／ｆ軸。但矢量與伺服不能混合。目前，西門子公司又推出了性能更高的
控制單元ＣＵ３２０２，分為ＤＰ和ＰＮ兩種類型，其運算能力更強，可以帶６個伺服軸或者６個
矢量軸，１２個Ｕ／ｆ軸。
根據(jù)功率的大小，Ｓ１２０ＤＣＡＣ型分為書本型、緊湊書本型、裝機裝柜型、柜機４種形
式，書本型的接線相對比較簡單，控制單元除了２４Ｖ供電，靠ＣＦ內(nèi)的Ｆｉｒｍｗａｒｅ就可以正常
運行，整流模塊除了母排上的直流２４Ｖ供電，還要連接 Ｘ１２０端子上的使能信號 （３＋，４
－），如圖３９所示。電動機模塊上的使能信號在不啟用 Ｓａｆｅｔｙ功能時無需連接。對于小功
率的ＳＬＭ整流模塊，不需要控制，因此模塊上也沒有ＤＲＩＶＥＣＬＩＱ接口；而對于１６ｋＷ以上
的ＳＬＭ、ＢＬＭ、ＡＬＭ，都需要通過ＤＲＩＶＥＣＬＩＱ對其進行控制，才能起動。