西門子股份公司是全球領先的技術企業(yè),創(chuàng)立于1847年,業(yè)務遍及全球200多個國家,專注于電氣化、自動化、數(shù)字化領域。憑借卓越的專業(yè)技能和經驗,西門子一直是全球領先的技術企業(yè),能夠為全世界以及中國的可持續(xù)發(fā)展提供最先進的高效能源和節(jié)約型資源技術。
變頻器(Variable-frequency Drive,VFD)是應用變頻技術與微電子技術,通過改變電機工作電源頻率方式來控制交流電動機的電力控制設備。
西門子變頻器主要由整流(交流變直流)、濾波、逆變(直流變交流)、制動單元、驅動單元、檢測單元微處理單元等組成。變頻器靠內部IGBT的開斷來調整輸出電源的電壓和頻率,根據(jù)電機的實際需要來提供其所需要的電源電壓,進而達到節(jié)能、調速的目的,另外,變頻器還有很多的保護功能,如過流、過壓、過載保護等等。隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高,變頻器也得到了非常廣泛的應用。
西門子變頻器日常使用中出現(xiàn)的一些問題,很多情況下都是因為變頻器參數(shù)設置不當引起的。西門子變頻器可設置的參數(shù)有幾千個,只有系統(tǒng)地、合適地、準確地設置參數(shù)才能充分利用變頻器性能。
變頻器控制方式的選擇由負荷的力矩特性所決定,電動機的機械負載轉矩特性根據(jù)下列關系式決定:
p= t n/ 9550
式中:p——電動機功率(kw)
t——轉矩(n. m)
n——轉速(r/ min)
轉矩t與轉速n的關系根據(jù)負載種類大體可分為3種[2]。
(1)即使速度變化轉矩也不大變化的恒轉矩負載,此類負載如傳送帶、起重機、擠壓機、壓縮機等。
(2)隨著轉速的降低,轉矩按轉速的平方減小的負載。此類負載如風機、各種液體泵等。
(3)轉速越高,轉矩越小的恒功率負載。此類負載如軋機、機床主軸、卷取機等。
西門子變頻器提供的控制方式有v/f控制、矢量控制、力矩控制。v/f控制中有線性v/f控制、拋物線特性v/f控制。將變頻器參數(shù)p1300設為0,變頻器工作于線性
v/f控制方式,將使調速時的磁通與勵磁電流基本不變。適用于工作轉速不在低頻段的一般恒轉矩調速對象。
將p1300設為2,西門子變頻器工作于拋物線特性v/f控制方式,這種方式適用于風機、水泵類負載。這類負載的軸功率n近似地與轉速n的3次方成正比。其轉矩m近似地與轉速n的平方成正比。對于這種負載,如果變頻器的v/f特性是線性關系,則低速時電機的許用轉矩遠大于負載轉矩,從而造成功率因數(shù)和效率的嚴重下降。為了適應這種負載的需要,使電壓隨著輸出頻率的減小以平方關系減小,從而減小電機的磁通和勵磁電流,使功率因數(shù)保持在適當?shù)姆秶鷥取?
可以進一步通過設置參數(shù)使v/f控制曲線適合負載特性。將p1312在0至250之間設置合適的值,具有起動提升功能。將低頻時的輸出電壓相對于線性的v/f曲線作適當?shù)奶岣咭匝a償在低頻時定子電阻引起的壓降導致電機轉矩減小的問題。適用于大起動轉矩的調速對象。
變頻器v/f控制方式驅動電機時,在某些頻率段,電機的電流、轉速會發(fā)生振蕩,嚴重時系統(tǒng)無法運行,甚至在加速過程中出現(xiàn)過電流保護,使得電機不能正常啟動,在電機輕載或轉矩慣量較小時更為嚴重??梢愿鶕?jù)系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩的頻率點,在v/f曲線上設置跳轉點及跳轉頻帶寬度,當電機加速時可以自動跳過這些頻率段,保證系統(tǒng)能夠正常運行。從p1091至p1094可以設定4個不同的跳轉點,設置p1101確定跳轉頻帶寬度。