西門子股份公司是全球領(lǐng)先的技術(shù)企業(yè),創(chuàng)立于1847年,業(yè)務(wù)遍及全球200多個國家,專注于電氣化、自動化、數(shù)字化領(lǐng)域。憑借卓越的專業(yè)技能和經(jīng)驗(yàn),西門子一直是全球領(lǐng)先的技術(shù)企業(yè),能夠?yàn)槿澜缫约爸袊目沙掷m(xù)發(fā)展提供最先進(jìn)的高效能源和節(jié)約型資源技術(shù)。
變頻器(Variable-frequency Drive,VFD)是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù),通過改變電機(jī)工作電源頻率方式來控制交流電動機(jī)的電力控制設(shè)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(qū)動單元、檢測單元微處理單元等組成。變頻器靠內(nèi)部IGBT的開斷來調(diào)整輸出電源的電壓和頻率,根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來提供其所需要的電源電壓,進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的,另外,變頻器還有很多的保護(hù)功能,如過流、過壓、過載保護(hù)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(yīng)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?yàn)樽冾l器參數(shù)設(shè)置不當(dāng)引起的。西門子變頻器可設(shè)置的參數(shù)有幾千個,只有系統(tǒng)地、合適地、準(zhǔn)確地設(shè)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(fù)荷的力矩特性所決定,電動機(jī)的機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性根據(jù)下列關(guān)系式?jīng)Q定:
p= t n/ 9550
式中:p——電動機(jī)功率(kw)
t——轉(zhuǎn)矩(n. m)
n——轉(zhuǎn)速(r/ min)
轉(zhuǎn)矩t與轉(zhuǎn)速n的關(guān)系根據(jù)負(fù)載種類大體可分為3種[2]。
(1)即使速度變化轉(zhuǎn)矩也不大變化的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載,此類負(fù)載如傳送帶、起重機(jī)、擠壓機(jī)、壓縮機(jī)等。
(2)隨著轉(zhuǎn)速的降低,轉(zhuǎn)矩按轉(zhuǎn)速的平方減小的負(fù)載。此類負(fù)載如風(fēng)機(jī)、各種液體泵等。
(3)轉(zhuǎn)速越高,轉(zhuǎn)矩越小的恒功率負(fù)載。此類負(fù)載如軋機(jī)、機(jī)床主軸、卷取機(jī)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(shè)為0,變頻器工作于線性
v/f控制方式,將使調(diào)速時的磁通與勵磁電流基本不變。適用于工作轉(zhuǎn)速不在低頻段的一般恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速對象。
將p1300設(shè)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(fēng)機(jī)、水泵類負(fù)載。這類負(fù)載的軸功率n近似地與轉(zhuǎn)速n的3次方成正比。其轉(zhuǎn)矩m近似地與轉(zhuǎn)速n的平方成正比。對于這種負(fù)載,如果變頻器的v/f特性是線性關(guān)系,則低速時電機(jī)的許用轉(zhuǎn)矩遠(yuǎn)大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩,從而造成功率因數(shù)和效率的嚴(yán)重下降。為了適應(yīng)這種負(fù)載的需要,使電壓隨著輸出頻率的減小以平方關(guān)系減小,從而減小電機(jī)的磁通和勵磁電流,使功率因數(shù)保持在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。
可以進(jìn)一步通過設(shè)置參數(shù)使v/f控制曲線適合負(fù)載特性。將p1312在0至250之間設(shè)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(dāng)?shù)奶岣咭匝a(bǔ)償在低頻時定子電阻引起的壓降導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)矩減小的問題。適用于大起動轉(zhuǎn)矩的調(diào)速對象。
變頻器v/f控制方式驅(qū)動電機(jī)時,在某些頻率段,電機(jī)的電流、轉(zhuǎn)速會發(fā)生振蕩,嚴(yán)重時系統(tǒng)無法運(yùn)行,甚至在加速過程中出現(xiàn)過電流保護(hù),使得電機(jī)不能正常啟動,在電機(jī)輕載或轉(zhuǎn)矩慣量較小時更為嚴(yán)重??梢愿鶕?jù)系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩的頻率點(diǎn),在v/f曲線上設(shè)置跳轉(zhuǎn)點(diǎn)及跳轉(zhuǎn)頻帶寬度,當(dāng)電機(jī)加速時可以自動跳過這些頻率段,保證系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行。從p1091至p1094可以設(shè)定4個不同的跳轉(zhuǎn)點(diǎn),設(shè)置p1101確定跳轉(zhuǎn)頻帶寬度。