第四章 西门子通用变频器6SE70--矢量控制系统

1、University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新第四章第四章 西门子西门子6SE70系列变频器闭系列变频器闭环矢量控制算法环矢量控制算法徐建英徐建英University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新2022年年6月月25日日19时时33分分2/12第一节第一节 西门子西门子6SE70系列变频器闭环矢量控制算法系列变频器闭环矢量控制算法 设定参数P100=4，西门子6SE70系列变

2、频器工作在闭环矢量控制方式，基本原理如图4-1所示。 主要组成模块的功能如下：14 115052/nffMP （）斜坡给定经过正反向限幅后作为速度调节器的输入，增量式编码器输出经滤波后作为速度反馈 ，速度调节器的结构见图。速度调节器输出加上附加加速转矩给定（参数设定）作为转矩给定。 （ ）对转矩给定做限幅处理，取以下三个设定值中的最小值作为转矩限幅值：University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新2022年年6月月25日日19时时33分分3/12图4-1西门子6SE70系列变频器闭环

3、矢量控制University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新2022年年6月月25日日19时时33分分4/12 ; , ,34-242/1 =7428ststqstqstrsqrrsMPfPfMIIiT PfTi转差 设定的最大转矩值为回馈最大有功功率设定值，或电动最大有功功率设定值， 是当时的频率设定值;是设定的最大转矩电流分量。 （ ）电流模型如图所示，输出为转差频率。由式（），式（）可得，在转子磁场定向的异步电动机控制系统中，转差频率计算公式为:,mdsqdrrLfiT转差或 Uni

4、versity of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新2022年年6月月25日日19时时33分分5/12 /sqsdrrrrrrmdiiTTLRLRL式中定子电流转矩分量；定子电流励磁电流分量；转子时间常数， 为转子绕组自感，为转子电阻；定子与转子绕组间的等效互感。图4-2 电流模型University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新2022年年6月月25日日19时时33分分6/12（4）反电

5、动势模型如图4-3所示。图4-3 反电动势模型1mdrsdrrCEMFLiT PPId Mf反电动势模型根据式：，计算转子磁通，反电动势控制器的输入是反电动势模型计算的反电动势轴分量，经反电动势控制器补偿，输出为转差频率。University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新2022年年6月月25日日19时时33分分7/12510% 15%64-4stslipstCEMFslipstslipslipslipsdffffffffffffffi转差（ ）触发装置频率设定值 ，在时，；在时，是从反

6、电动势模型切换到电流模型的切换频率设定值。变频器在自动参数设定过程中预置设定值，一般为的电动机额定频率。低频时，反电动势模型计算精度下降，采用电流模型计算转差频率。（ ）励磁电流分量设定，图中，励磁特性输出与定子频率设定值stsdfi相对应的励磁电流分量 。励磁特性由变频器在参数初始化过程中的自动测量设定。在弱磁区，弱磁积分调节器输出励磁电流补偿值，保证在弱磁时的最大输出电压值。轻载时，在一定负载范围内减小励磁电流以降低定子损耗，加载时增加励磁电流。效率优化模式使励磁电流设定分量与负载电流处于最有配合状态。University of Science and Technology Liaonin

7、g博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新2022年年6月月25日日19时时33分分8/124-5sdi图励磁电流分量设定University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新2022年年6月月25日日19时时33分分9/12174-5/84-6 sdsqsdsqsVsdststVststDQiiVKPPWVMPWMf dtVVVVVfdq（ ）电流控制。如图所示，励磁电流调节器及转矩电流调节器输出分别为坐标中的电压分量和，经（直角坐标 极坐标）变换后，得到电压矢

8、量及相位角，经校正后得调制深度。（ ）异步空间矢量调制及触发单元。见图，异步空间矢量调制及触发单元输入量是调制深度，相位角和频率设定值 ，通过公式=计算坐11.1024mVPPR标磁场定向角调制器相角。闭环矢量控制系统需要（每周脉冲数）在或者更高的增量式编码器构成速度闭环，用于单电机传动，适用于特别在低速时，要求高动态性能和高调速精度的系统，如轧钢机、造纸机、吊车、货物运输机带自University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新2022年年6月月25日日19时时33分分10/12/123

9、110410%动位置控制系统。系统也可以实现闭环转矩控制，用于工艺上要求转矩作为控制量，如开卷 卷取机、带张力闭环的随动系统和主一从传统系统等。在下列情况下建议使用闭环矢量控制：要求最高的调速精度；满足动态品质的最高要求；调速范围：时仍需要转矩控制；在电动机额定转速以下，需要输出额定转矩并进行转矩控制。图4-5电流控制University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新2022年年6月月25日日19时时33分分11/12图4-6 触发单元University of Science and

10、Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新2022年年6月月25日日19时时33分分12/12第二节第二节 西门子西门子6SE70系列变频器转子磁场定向的开环矢量控制系列变频器转子磁场定向的开环矢量控制 1003670147CEMF PCEMF ICEMF PffPSEff设定参数，西门子系列变频器工作在转子磁场定向的开环矢量控制方式。 与闭环矢量控制相比的主要改变如下： （）从图中可以看出，开环矢量控制没有用增量式编码器做速度反馈。输入速度调节器的速度反馈至值是斜坡给定加上反电动势控制器的输出值，即速度反馈，式中，和CEMF I

11、CEMFCEMF PCEMF Iffff分别是反电动势控制器的积分分量和比例分量。反电动势控制器的输出，相当于对斜坡给定进行转差补偿后作为速度反馈值University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新2022年年6月月25日日19时时33分分13/12图4-7西门子6SE70系列变频器一开环矢量控制方式University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新2022年年6月月25日日19时时33分分14/1223stslipstCEMF PCEMF ICEMFslipstCEMF Islipfffffffffffffffff转差 （ ）触发装置的频率设定 ，在时，；在时，转差。这是提高转速时，转速观测值的精度。 （ ）励磁电流分量给定加有