变频器原理与应用14

变频器原理与应用第14讲西门子通用变频器第3章西门子通用变频器本章主要内容：以西门子为例（同时参照富士变频器），学习变频器的产品性能和基本使用方法。§3.1西门子变频器概述§3.2西门子变频器的电气连接§3.3西门子变频器的调试方法§3.4G120的快速调试和参数识别§3.5G120的应用调试学时：6哈尔滨工业大学远程教育文件：变频器原理与应用14.2变频器原理与应用西门子通用变频器§3.1西门子变频器概述本节主要内容：口变频器的产品系列口变频器的组成和型号口变频器的主要技术参数哈尔滨工业大学远程教育文件：变频器原理与应用14.3变频器原理与应用西门子通用变频器1.变频器的产品系列变频器的应用领域十分广阔，变频器的生产厂家往往推出一系列产品，以满足不同用户的需求。■变频器的市场状况（从产品容量来看）•大功率变频器（220KW以上）的市场基本由德国西门子、美国AB、GE、罗宾康、ABB等所垄断。•而中小容量变频器市场的很大部分为日本产品占领，如富士、安川、三肯、日立、东芝、三菱、松下等。哈尔滨工业大学远程教育文件：变频器原理与应用14.4变频器原理与应用西门子通用变频器■产品系列的分类•电压等级［中压（高压）变频器：输出电压1000V以上I低压变频器：输出电压1000V以上•性能J调速型：以调速为目的，通常单轴驱动1伺服型：速度、位置控制精度高，可多轴联动•用途「通用型：功能丰富，可应用于一般工业场合I专用型：为特殊应用场合专门设计哈尔滨工业大学远程教育文件：变频器原理与应用14.5变频器原理与应用西门子通用变频器■西门子低压变频器系列产品（SINAMICS）文件：变频器原理与应用146变频器原理与应用西门子通用变频器■日本富士低压变频器系列产品（FRENIC）调速型MiniMultiG11SP11SVPLift紧凑型通用型风机/水泵电梯专用型专用型G11S系列容量范围为0・2~400kW伺服型VG7S哈尔滨工业大学远程教育文件：变频器原理与应用14.7变频器原理与应用西门子通用变频器■西门子与富士低压变频器性能比较•功率范围西门子：全部功率范围；富士：中小容量•小容量（紧凑型）变频器西门子：G110;富士:Mini，Multi中小容量通用变频器西门子：G120;富士:中小容量专用变频器西门子：采用通用型；高性能伺服型变频器西门子：S120,S150;大容量变频器西门子:G150，S120G11S,MEGA富士:P11S,VP,Lift富士:VG7S富士：无哈尔滨工业大学远程教育文件：变频器原理与应用14.8变频器原理与应用西门子通用变频器■富士G11S/P11S变频器组成•一体化结构:控制单元和主电路装配在1个机箱内。■西门子G120变频器组成•模块化结构：功率模块（PM）和控制单元（CU）分体设计。&PowermoduleControlUnit这种变频器单元的自由组合能力在同等产品中是独一无二的！2.变频器的组成和型号SU繹N_s哈尔滨工业大学远程教育文件：变频器原理与应用14.9变频器原理与应用西门子通用变频器■富士G11S/P11S变频器的型号500剃号说明FRN0：i4C几种!i1共有1$•74种S-41

CXFRN50-0P11S-4CX1代号版型CX中、英、日文显示代号系列名—JE西文、日文显小FRNFRENIC5000系列—代号输入电压23相2QOV系列43相400V系列JU-口代亏适配电动机功率——代号防护结构0.20.2kW—S标准型0.40.4kW代号开发系列0.750.75kW—11111.51.5kW代号适用范围SiG一般工业用500500kWP风机.泵用哈尔滨工业大学远程教育文件：变频器原理与应用14.10变频器原理与应用西门子通用变频器■西门子G120变频器控制单元的型号CU240S•为高级的控制单元•完成变频器的闭环控制功能。CU240E•为基本的控制单元。•用于一些普通的应用场合。哈尔滨工业大学远程教育文件：变频器原理与应用14.11变频器原理与应用西门子通用变频器■西门子G120变频器功率单元的型号PM240(3相.400VAC0.37一

110kW)■外形尺寸FSA到FSF■内置制动单元PM250(3相.400VAC5.5一

75kW)■新特点：再生能量回馈，可以将再生能量回馈电网哈尔滨工业大学远程教育文件：变频器原理与应用14.12变频器原理与应用西门子通用变频器3.变频器的主要技术参数包括功率部分技术参数和控制部分技术参数。■富士G11S变频器功率部分技术参数项目型号FRNnnnG11S-4CX0.40.751.52.23.75.57.511标*E适配电动机(kW)0.40.751.52.23.75.57.511输出额定额定容量(kVA)(*1)1.11.93.04.26.59.51318额定输出电压(V)(*2)3相,380V、400V、415V(400V)/50Hz,3额定输出电流(A)(*3)1.52.53.75.59.0131824额定过载电流150%额定输出电流1分钟,200%0.5秒额定输出频率(Hz)50,60Hz输入电源相数、电压、频率3相,380V~480V,50/60Hz电压、频率允许波动电压：+10-15%,(相间不平衡率(*5)：V瞬时低电压耐量(*6)310V以上时继续运行。由额定电压降低至如选择继续运行,则输出频率稍微下降，等额定输入电流(A)(有DCR)(*7)(无DCR)0.821.52.94.27.110.013.519.81.83.56.29.214.921.527.939.1需要电源容量(kVA)(*8)0.71.22.23.15.07.29.715哈尔滨工业大学远程教育文件：变频器原理与应用14.13变频器原理与应用西门子通用变频器输出频率控制制动调整率频岀输高最定设变可ZH00-450~率频本基定设变可ZH00-452率频动起S.00.^1.00.间时持保定设变可ZH600.9)载波载定设变可ZHk515.70.度精率频hKCC)萨Q5O+1~±O5-12(%(1%.2.00.0.土+-』|\iw』|\iwL--L--率率频频出出输输高高最最定定设设似字模数率分定设率频Z/6I10.0HO:02z(1.:0.HZ例例0.100(000T).一/2001/3彼sS醐a输HZS1H高01选詳10最0.0能F•0定设定板定设面设似盘接模键链性特率频-压电團范毎设别分可压电出输的时率频高最和率频基升提矩转务*<转9(方Q次J2-O载负性特.0矩20無oO恒0.2.XJ码)代码定代设定畝21动动自手矩转动起制控矢矩转态±(以%O20标准矩转动制%50上以%00X)/(*1%(20约时动制55制限有没^5*E%莉用使动制5353322制限有没选件矩转动制J以%50二时动带54453020O4—E%用使动制22O755动制流直0S30.0.0~0.时动制乙HOQ5—0.频始开动制哈尔滨工业大学远程教育文件：变频器原理与应用14.14变频器原理与应用西门子通用变频器■西门子G120变频器功率单元PM240技术参数输入电压PM240功率模块380...480V3AC±10%电源要求电源短路电压〃k无特殊限制输入频率47...63Hz输出频率•妣控制•矢量控制0...650Hz0...200Hz脉冲频率4kHz（标准），对于其他更高的脉冲频率参见降容数据表功率因数0.95变频器效率95...97%控制因数93%过载能力•重载（H0）•轻载（L0）1.5X额定输岀电流（即150%过勒57秒，工作周期时间30（2X额定输出电流（即200%过载）3秒，工作周期时间300\1.1X额定输出电流（即110%过载）57秒，工作周期时间30（1.5X额定输出电流（即150%过载）3秒，工作周期时间300电磁兼容可选符合EN55011标准的A级和B级滤波器可选的制动方式•DC制动•复合制动•动态制动，内置制动斩波器-I'1/、一1V-4

~八O乂仟：斐频器原埋与丿立用14.15%邳歩r/n用西门子通用变频器防护等级IP20工作温度•重载-10...+50X(14...122。)不降容(H0.)>50.60°C,参见降容曲线•轻载-10...+40X(14...104°F)不降容(L0)>40...6C°C,参见降容曲线存储温度-40...+70°C(-40...+158°F)相对湿度<95%RH,无结露冷却方式内部风冷.功率部分采用内置风扇强制风冷安装海拔高度海拔1000m内不降容，>1000m参见降容曲线标准SCCR(ShortCircuitCurrentRating)1)FSA.FSB.FSC:10kAFSD,FSE,FSF:42kA保护功能•欠电压•过电压•过载•接地故障•短路•堵转•电机抱闸保护•电机过温•变频器过温•参数互锁应用西门子通用变频器■富士G11S变频器控制部分技术参数项目规范控制方式•V/F控制•动态转矩矢量控制（无传感器矢量控制）•带PG矢量控制（选件）运行操作,键操作:按Mail或者说键运行（正转•反转）按■键停止•外部信号（接点输入）：正转/停止、反转/停止、自动旋转命令等•键接运行:•RS485（标准）通信控制运行。・各种Bus（选件）连接运行。频率设定•键操作:由、键设定•外部位器:由外部电阻（1-5kQ）设定控制•模似输入:由外部电压、电流设定。・0〜+10VDC-+10~0VDC（端子12•0~+1OVDC（0-+5VDC）（端子12）•4~20mADC-20~4mADC（端子C•4~20mADC（端子C1）•按照模拟信号极性可逆运行•由接点输入信号（IVS）切换0~±10VDC（0~±5VDC）（端子12正/反作用.UP/DOWN控制：接点输入信号ON期间,设定频率上升（UP信号）或下降（DOWN信号）•多步频率选择:最多能选择16种,（0~15步）•数字信号:由"12位并行信号（12位二进制）”设定（选件）•链接运行:RS485（标准）、1■链（富士专有）、各种现场总线（选件）•程序运行:最多能设定7步点动运行由、.键操作或由接点输入信号（FWD,REV）操作运行运行状态信号•晶体管输出（4点）:运行中、频率到达、频率检出、过载预报、欠电压停止、转矩限制中等•继电器输出（2点）：•可选信号继电器输出•总报警继电器输出•模拟输出（1点）：•输出频率、输出电流、输出电压、输出转矩、负载率、输出功率等•脉冲输出（1点）：•输出频率、输出电流、输出电压、输出转矩、负载率、输出功率等西门子通用变频器控制加速•减速时间（曲线）•0.01~3600s•加/减速时间4种,分别独立设定，由接点输入信号（2点）组合选择可选用以下4种加减速模式•直线加减速•S形加减速（弱型）•S形加减速（强型）•曲线加减速主动驱动加速时间超过60s时，自动限制输出转矩和自动延长加速时间至设定值的3倍范围。频率限制设定上限和下限频率值，上限和下限频率设定范围G11S:0~400Hz,P11S:0~120Hz频率偏置能设定偏置频率，设定范围G11S:-400~+400Hz,P11S:-120~+120Hz增益（频率设定信号）设定模拟输入信号和输出频率的比例关系。例）・电压输入信号0~+10VDC,设定增益100%,10VDC相应设定最高频率电压输入信号0~+5VDC，设定増益200%,5VDC相应设定最高频率跳越频率可设定3跳越点,公共跳越幅值设定范围:0-30HZ引入运行将正在旋转（包括反转）的电动机（不使其停止）平衡无冲击地引入变频器运行瞬时停电再起动瞬时停电时,不使电动机停止，电源恢复后，变频器再起动运行。如选择”继续运行"，则变频器继续输出，控制频率缓慢下降，在速度下降最少情况下再起动。商用电切换运行备有用商用电--变频器运行平稳切换的控制信号。内部设有商用电--变频器运行平稳切换顺序功能。转差补偿控制•补偿对应负载增加的速度下降，进行稳速控制。•若设定0.00,则动态转矩矢量控制动作时,将自动以富士标准电机的额定转差作为补偿基）定补偿值，则设定的补偿值有效。•能单独设定第2电动机的补偿值。下垂控制对应负载转矩增加使速度下降（-9.9~0.0Hz）P11S系列无此功能。转矩限制•对输出转矩限制在预先设定的限制值（恒转矩范围％转矩,恒功率范围负载率）以下。•设定第2限制值后，能用接点输入信号切换。转矩控制能以模拟输入信号（端子12）比例控制输出转矩,P11S系列无此功能哈尔滨工业大学远程教育文件：变频器原理与应用14.18变频器原理与应用西门子通用变频器控制PID控制用模拟反馈信号的PID控制，•设定信号：•键操作（E9、键）设定频率Hz/最高频率H•电压输入（端子12）0~+10VDC/0~100%•电压输入（端子C1）4~20mADC/0~100%•电压输入+电流输入（端子12+端子C1）0~+10VDC/0~100%+4・•有极性信号控制可逆运行（端子12）0~±10VDC/0~±100%•有极性信号控制可逆运行（端子12+端子V1）0~±10VDC/0~±100%•反动作（端子12）+10~0VDC/0~100%•反动作（端子C1）20~40mADC/0~100%•程序运行设定频率Hz/最高频率H•DI选件输出•BCD输入…设定频率I•二进制输入…满量程/•多步频率设定设定频率Hz/最高频率H•RS485设定频率Hz/最高频率H•反馈信号端子12(0~+10VDC/0~端子C1(4~20mADC/0-再生回避控制即使不用制动电阻，自动延长速时间（设定的减速时间的3倍范围），防止跳闸。恒速运行时，进行升高频率控制，防止ou跳闸。第2电动机设定•由1台变频器切换运行2台电动机。•能设定第2台电动机的基本频率，额定电流，转矩提升,电子热继电器等。•内部设定第2台电动机常数（可以自整定），电动机1和2都能实行动态转矩矢量控制，自动节能运行轻载运行时,能按最节能方式控制运行。冷却风扇ON/OFF控制•检测变频器内部温度，温度低时使冷却风扇停止运行。万能DI•有相应的输出信号指示冷却风扇的ON/OFF状态。设定某输入端子,任意连接外部接点输入信号，该信号的有无传送给上位主机。万能D。通过传送，输出上位机的命令信号。零速度控制对带有PG的电动机,能控制使其保持旋转角度，旋转的电动机减速后能实现保持动作。西门子通用变频器显示功能（运行时）LCD监视器画面显示LED监视器显示•电动机负载检查•维护信息•棒圆指示•测试功能按照功能设定能显示以下内容•输出频率1（转差补偿前）•输出频率2（转差补偿后）•设定频率•输出电流•输出电压•电动机同步转速•线速度（使用PG卡选件时，显:•负载转速（使用PG卡选件时,!・转矩计算值•输入功率•PID命令值•PID远方命令值•PID反馈量•输出频率•输出电流•输出转矩测试接点输入信号、晶体管输出信号的有无（I/O检查），显示模拟输入输出信号和脉冲输出信号的大小。测定在设定时间内的最大电流、平均电流和平均制动功率。•输入功率•负载率•散热板温度•运行时间•主电路电容器寿命•冷却风扇运行时间•控制电路板的寿命等能选择LCD画面显示用语种•中文•英文•日文哈尔滨工业大学远程教育文件：变频器原理与应用14.20变频器原理与应用西门子通用变频器（加速时过电流）（减速时过电流）（恒速运行时过电流）（对地短路）（电源缺相）（熔继器断路）（加速时过电压）（减速时过电压）（恒速运行时过电压）（欠电压）（散热板过热）（外部报警）（変频器内部过热）（DB电阻过热）0LI

（电动机1过载）01^

（电动机2过载）0L1）（变频器过载）05（过速保护）酣（PG异常）Er，（存贮器异常）（面盘通信异常）AM（CPU异常）E厂H（选件通信异常）Er5（选件异常）（输出配线连接不良）Fffi（RS485通信异常）显示跳闸前时刻的详细工况数据。•输出频率（转差补偿前）•输出电流•输出电压•频率计算值•频率设定值•运行状态1:FWD/REV2：IL（电流限制）3：VL/LU（电压限制/欠电压）4:TL（转矩限制）•累计运行时间•直流中间电路电压•变频器内部温度•散热板温度•通信出错次数（键盘面板）•通信出错次数（RS485）•通信出错次数（选件卡）•接点输入端子状态（远方）•接点输入端子状态（通信）显示功能（跳闸时）ledLCD哈尔滨工业大学远程教育文件：变频器原理与应用14.21变频器原理与应用西门子通用变频器保护功能保护过载保护使用电子热继电器和检出内部温度方法保护变频器。过电压保护制动时检出中间直流电压过电压，变频器停止运行。电涌保护避免侵入主电路电源线和地之间的电涌电压的影响,保护变频器，欠电压保护检出直流中间电路欠电压时,变频器停止运行。输入缺相保护检出输入电源缺相时，变频器停止运行。过热保护检测变频器散热板的温度,保护变频器。短路保护输出侧短路引起过电流时,保护变频器。对地短路保护•输出侧对地短路引起过电流时，保护变频器（＜22kW）•输出侧对地短路时,检出零相电流，保护变频器（＞30kW）电动机保护（过载预报）•设定电子热继电器功能，电子热继电器动作时，变频器停止运行,保护电动机。•切换第2电动机运行时，能设定第2电动机用的电子热继电器2。使变频器停止运行前，能按照预先设定值输出过载预报信号。制动电阻保护•对＜7.5kW变频器，由变频器内部功能保护。（对P11S为＜11kW）•对＞11kW变频器，由安装于制动电阻器上的热继电器检出过热，停止放电动作实现保护。（对失速防止加减速和恒速运行中，输出电流超过限制值时动作，避免跳闸。输出缺相检出进行自整定时，如检出输出电路阻抗不平衡，则保护动作，输出报警信号。PTC热敏电阻保护能用PTC热敏电阻保护电动机。自复位再起动功能跳闸停止时,能自动复位后再起动运行。•

口、Ff苫、叫2、切、坪

'以及各种「「跳闸场合，不自动复位再起动。西门子通用变频器■西门子G120变频器控制单元CU240S技术参数I'""；：、"小丿—卜"丨工大T.C.不，』'［丨"—JW'J.应用控制单元CU240S6SL3244-0BA20-1BA0控制单元CU240SDP6SL3244-0BA20-1PA0电气参数工作电压功率模块的24VDC功率模块的24VDC或者是通过外部的或者是通过外部的24VDC电源供电24VDC电源供电功率损失<40W<40W接口数字量输入普通99数字量输入安全保护一—数字量输出33模拟量输入22在需要更多的数字量输入时,两个模拟量输入可以设定为陟0-1：额定切换电平2V1-0：额定切换电平0