整流器与逆变器.ppt

1、,西 门 子 交 流 传 动 系 统,交 流 驱 动 器 的 主 要 组 成 部 分,西 门 子 传 动 产 品 综 览,交 流 产 品,MICROMASTER Eco,MMV 420/440,交流产 品 6SE70, 71,直 流 产 品,直 流 产 品 6RA23, 24 / 6RA70,71,西 门 子 电 机温度传感器,(PTC thermistor) Evaluated using an external evaluation unit,Characteristic, KTY 84-1xx Evaluated in the drive converter,西 门 子 工 程 型 交

2、流 传 动 系 统,SIMOVERT MASTERDRIVES,SIMOVERT VC 矢 量 控 制(Vector Control) 6SE70, 6SE71 SIMOVERT MC 伺 服 控 制(Motion Control),传 动 任 务 普 遍 适 用 的 系 统 方 案,SIMOVERT MASTERDRIVES 功 率 输 出 范 围,书 本 型 增 强 型,书 本 型,装 柜 型,0.3 - 4 kW,2.2 - 37 kW,45 - 1200/2300 kW,MC,成 柜 型,45 - 1500/4000 kW,VC,SIMOVERT MASTERDRIVES 覆 盖 全

3、功 率 范 围,SIMOVERT MASTERDRIVES书 本 型,用 户 受 益,可 无 间 隙 排 列 安 装 G 型 轨 道 悬 挂 安 装 电 源 上 进 线,电 机下 出 线,性 能,节 省 约 30 的 柜 内 空 间 缩 短 了 安 装 时 间 统 一 的 接 线 方 式,SIMOVERT MASTERDRIVES装 柜 型,用 户 受 益,多 台 装 置 可 无 间 隙 安 装 抗 冲 击 保 护 符 合 标 准VDE 0113 / part 5 VDE 0106(Part 100 / VBG4) IP20 保 护 等 级 可 选 电 源 上 进 线， 电 机 下出 线。,性

4、 能,优 化 柜 内 安 装 空 间 可 触 及 性 好 简 单 的 壁 式 安 装 统 一 的 接 线 方 式,SIMOVERT MASTERDRIVES成 柜 型,用 户 受 益,Ready-to-connect 型 基 本 设 备 包 括： 电网及电机连接板 主开关(导线/半导体保护) 网侧进线电抗器 丰富的扩展（选件) 内容: 主接触器 无线电干扰抑制滤波器 输出dv/dv滤波器 正弦波滤波器,性 能,简 单 的 安 装 连 接 配 置 选 型 快 捷 缩 短 工 程 时 间 及 工程 风 险,SIMOVERT MASTERDRIVES额 定 值/ 过 载 能 力 定 义,功率部分通过

5、I2t监视器做过载保护 SN, IN:额 定 的 连 续 工 作 视 在 功 率 和 输 出 电 流。 在 此 情 况 下 无 过 载 能力 SG, IG:基 本 负 载 额 定 功 率 和 输 出 电 流. 恒 转 矩 负 载 时 具 有 1.5 倍 60s 的 过 载 能 力. SB, IB:允 许 最 大 短 时 功 率 和 电 流. 持 续 时 间 为 每 300s 周 期 60s。,SIMOVERT MASTERDRIVES整 流 单 元 几 种 类 型,整流单元 EE,整流回馈单元 ERE,主动前端AFE(Active Front End),能量-电动,能量-发电,特点:,元件:,

6、应用,简单设计 无能量反馈 需制动单元及制动电阻以消耗反馈能量,能量可反馈回电网 当电网故障时不会产生换向故障 正弦波整流及反馈 可调的功率因素,能量可反馈回电网,2个可控的整流桥,自整流-IGBT元件,不可控二极管或可控晶闸管,单象限驱动 非频繁制动,VDC link,VDC link,Vsupply,1.2Vsupply,VDC link,4-象限运行 频繁制动(e.g. 反向运行),初始阶段, 电容器C被充电(预充电)至电压V, 充电电流为I2 开关S1闭合, 电流I1增加, 电感L储能 开关S1关断, 电感L中的能量经电流I2传输给电容器C. 由于感应电压效应 VDC = V+V1 通

7、过控制开关S1的闭合与关断, 与电压V和负载无关, 电压VDC保持恒定 开关S1的通断频率越高, 电压VDC的控制越好, 电流 I 越平滑,I,SIMOVERT MASTERDRIVES电 压 源 型 整 流 单 元 的 等 效 电 路,SIMOVERT MASTERDRIVES整 流 单 元 中 功 率 元 件 的 种 类,二极管 Diode,晶闸管 Thyristor,绝缘栅极双极晶体管 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),可关断晶闸管 GTO(Gate Turn-OFFThyristor),符号,特性,应用,非控,可开通,可开通, 可关断,电流

8、控制,电压控制,作为电压源型变频器的整流单元,电压源型变频器的整流 电流源型变频器的整流 直流驱动器,电压源型变频器,一个导电方向 半导体器件,可控,电压源型变频器 电流源型变频器,IGBTs,简单的门极控制(可控触发) 不需要缓冲电路 所需的门极控制功率低 低损耗 开关频率高 电流限制,所需的功率控制元件少,短路保护不需要其它的辅助元件,SIMOVERT MASTERDRIVES单象限 - 6脉冲变频器,SIMOVERT MASTERDRIVES单象限 - 6脉冲变频器,M3,变频器,整流单元,Motor,直流环节 (DC 母排):电容器及恒定的直流母线电压 1.35 400V = 540V

9、,进线电源: e.g. 3-ph. 400V AC,可变电压及频率 0 V2 V1, 0 f2 fmax,2,1,逆变器,2,SIMOVERT MASTERDRIVES四象限 - 6脉冲变频器,SIMOVERT MASTERDRIVES四象限 - 6脉冲变频器: 整流回馈单元,SIMOVERT MASTERDRIVES单象限 - 12脉冲变频器,SIMOVERT MASTERDRIVES四象限 - 12脉冲整流,网侧波形歧变-高次谐波分量比较,SIMOVERT MASTERDRIVES高 次 谐 波 分 量 比 较,SIMOVERT MASTERDRIVES控 制 特 点,四 组 给 定 值

10、数 组， 可 设 定 参 数 且 可 选； 每 组 给 定 值 有 独 立 的 给 定 积 分 器； 四 个 可 调 共 振 跳 转 频 率。 四 组 控 制 参 数 数 组， 可 优 化 控 制 四 个 不 同 的 电 机。 4 路 双 向 开 关 量 接 口 3 路 开 关 量 输 入 2 路 模 拟 量 输 入 2 路 模 拟 量 输 出 2 个 RS485 串 行 接 口 模 拟 /数 字 测 速 机 接 口 (CUVC或T300板)及 电 机 热 保 护 接 口(CUVC),多 种 功 能，可 设 定,SIMOVERT MASTERDRIVES控 制 特 点,多 种 可 自 由 组

11、合 的 功 能 块 9 + 8 固 定 给 定 值 (1 字16 位, 2 字32 位) 4 + 4 二 输 入 加 法 器 (1 字16 位, 2 字32 位) 3 + 2 减 法 器 (1 字16 位, 2 字32 位) 3 + 1 乘 法 器 (1 字16 位, 2 字32 位) 2 + 1 除 法 器 (1 字16 位, 2 字32 位) 3 高 分 辨 率 乘/ 除 法 器 3 + 1 取 绝 对 值, 2 + 1 限 幅 器 (1 字16 位, 2 字32 位) 2 + 2 极 值 监 控 器 (1 字16 位, 2 字32 位) 2 凸 轮 控 制 器 5 + 5 模 拟 量 切

12、 换 开 关 3 自 由 特 性 曲 线 块，10 点 18与 门, 12 或 门, 8 个 三 输 入 与 非 门, 3 异 或 门 12 RS触 发 器, 2 D 触 发 器 5 个 60s 计 时 器, 2 个600s 计 时 器, 1 双 向 计 数 器， 计 数 范 围： 0.65535 2 给 定 积 分 器 1 PI 或PID 工 艺 控 制 器,SIMOVERT MASTERDRIVES控 制 功 能,用 户 受 益,特 性,电 源 短 时 故 障 时， 更 高 的 连 续 生 产 保 障 无 需 额 外 投 资， 实 现 可 靠 制 动 电 源 故 障 消 除 后， 快 速

13、恢 复 生 产 实 现 电 机 非 零 速 启 动 可 用 于 热 备 切 换， 更 高 的 灵 活 性 及 安 全 性 快 速 简 便 的 调 试 调 试 时 无 需 很 多 检 测 设 备,动 能 缓 冲 DC 直 流 注 入 制 动 电 源 故 障 恢 复 后 自 动 再 动 捕 捉 再 启 动 两 台 变 频 器 之 间 的 同 步 电 机 参 数 自 识 别 自 优 化,SIMOVERT MASTERDRIVES控 制 功 能,用 户 受 益,特 性,实 现 压 力， 流 量、 位 置 等 闭 环 控 制 用 于 纺 织 摆 动 控 制 变 频 器 关 断 后， 防 止 机 械 误

14、动 作 直 接 电 机 温 升 监 测 及 保 护 允 许 短 时 发 电 运 行 并 自 动 调 节 频 率 及 减 速 时 间 自 动/ 手 动 控 制； 内 控/ 外 控 可 用 于 控 制 4 台 不 同 的 电 机， 完 成 不 同 的 控 制 任 务,PID 工 艺 控 制 器 摆 动 功 能 发 生 器 SAFE OFF 安 全 停 车 电 机 温 度 检 测 直 流 电 压 最 大 值 控 制 基 本/ 备 用 控 制 设 定 4 组 电 机 数 组,SIMOVERT MASTERDRIVES统 一 的 操 作,SIMOVERT,VC,MC,各 种 控 制 方 式， 统 一 的

15、 操 作: 参 数 设 定 监 控、 诊 断 通 讯,PMU,OP1 S,PC,SIMOVERT MASTERDRIVESOP1S 操 作 面 板,性 能,用 户 受 益,4 行 16 字 符 清 晰 显示 数 字 键 盘 可 插 拔 参 数 存 储 功 能 （ 可 存 储 8 套 参 数 ) 可 读 取 和 下 装 参 数 组 菜 单 提 示 操 作,直 接 物 理 量 显 示 无 需 测 量 仪 器 可 用 做 手 持 终 端 数 据 备 份 操 作 简 便 快 速 直 接 的 参 数 访 问 所 有 MASTERDRIVES 通 用,SIMOVERT MASTERDRIVES运 算 控

16、制 方 式,V/f 控制,转差频率控制,矢量控制,调速范围,急加减速控制有限制, 4象限运行时在零速附近有空载时间, 过电流限制能力小.,急加减速控制有限制(比V/f有提高), 4象限运行时在零速附近有空载时间, 过电流限制能力中.,急加减速控制无限制; 可进行连续4象限运行; 过电流抑制能力强.,特性,1:10,调速精度,根据负载条件及转差频率发生变动,应用场合,1:20,1:100 以上,与速度检出精度, 控制运算精度有关 SIMOVERT 3%,0.05% SIMOVERT VC, 0.001% 可控制静止转矩,泵, 风扇, 简单的驱动,泵, 风扇, 纺织机械等简单的驱动,起重机, 冶金

17、, 造纸等复杂驱动,西门子SIMOVERT MASTER-DRIVE 可提供: V/f, 转差频率, 闭环频率, 闭环速度, 闭环转矩控制 (可参数选择),V/f 控制与磁场定向矢量控制的性能的比较,with speed encoder,without speed encoder,V/Hz control,Field-oriented closed-loop speed control,Speed rise time,Closed-loop control,Open-loop control,Principle,Speed accuracy,at n 10 %at n 5 %,Steady-s

18、tate accuracy and dynamic performance,Lowfor n 10 %,Low,Extremely high,0.2 fslipfslip,0.0005 % 0.001 %,0,1 fslipfslip,Torque rise time,25 ms for n 2 %,5 ms for n 10 %,20 ms,5 ms,Single-motor and group driveswithout high demands placed on dynamic performance e.g.Pumps, fans, simple traversing drives,

19、Typical application,Single-motor drives,With low up to high demands placed on dynamic performance for speed control ranges 1:10 e.g.Extruders, fans, traversing- and hoisting drives, centrifuges,With high demands placed on the dynamic performance, even at low speeds andwith incr. speed accuracy e.g.E

20、levators, positioning drives,main rolling mill drives,驱 动 装 置 间 的 通 讯,开 环 控 制,闭 环 控 制,SIMATIC HMI,1,伺 服 控 制,MICROMASTER,SIMOREG,MASTERDRIVES VC,MASTERDRIVES MC,6,7,1,SIMODRIVE,PC/PG,PROFIBUS-DP,COMBIMASTER,SIMADYN D,SIMOLINK,SIMATIC S7 / M7,USS,Master Drives使用通讯协议可选主站 硬件配置,主板接口 USSS5 95/100U - CP521

21、 SI - X300 或27/28端子S7 200 - CPU214/215/216 - 25/26端子SIMADYN D -CS7+SS4 PC - RS485,CBC 板 CAN(Controller Area Network),SLB板 装置与装置 SIMOLINK,CBP2 板 Profibus DPS5 S7 SIMADYN D,SIMOVERT MASTERDRIVES 的 通 讯,SCB1/SCI1,SCI2 板 串行通讯 SCB2/SCB2 串行/并行通讯,工 艺 控 制 板 T300,性 能,用 户 受 益,可 随 意 组 态 以 实 现 所 需 工 艺 控 制 功 能 编

22、程 语 言 为： STRUC L/G 过 程 数 据 存 储 带 RS232 和 RS485 串 行 接 口 2 路 增 量 式 编 码 器 输 入 接 口 标 准 软 件 包 - 卷 绕 软 件- 位 置 控 制 软 件- 角 度 同 步 控 制 软 件 - 多 电 机 传 动 软 件- 提 升/ 电 梯 控 制 软 件,用 户 可 利 用 其 开 放 的 环 境 实 现 特 殊 应 用 机 械 制 造 商 可 保 护 其 know-how STRUC G 具 有 图 形 化 用 户 界 面， 组 态 方 便 用 STRUC L 组 态 时 无 需 特 殊 工 具 断 电 后， 数 据 可

23、保 持,SIMOVERT MASTERDRIVES - 系 统 选 件制 动 单 元 (BRE),性 能,用 户 受 益,外 配 制 动 单 元 可 通 过 并 联 扩 大 制 动 功 率 含 20 kW 内 部 制 动 电 阻 可 外 接 制 动 电 阻 以 增 大 制 动 功 率。 外 接 制 动 电 阻 带 有 稳 定 监 控 功 能。 过 载 电 气 保 护,实 现 4 象 限 运 行 的 经 济 方 案 如 将 来 需 要， 可 以 扩 容,SIMOVERT MASTERDRIVES - 系 统 选 件输 入 电 抗 器,性 能,用 户 受 益,3 相 铁 芯 交 流 电 抗 器 用

24、 于 标 准 的 变 频 器 或 带 中 性 点 整 流 单 元 ，uk = 2 % 抑 制 尖 峰 电 流 抑 制 尖 峰 电 压 3 相 铁 芯 交 流 电 抗 器 用 于 非 中 性 点 整 流， uk = 4 %,降 低 谐 波 幅 值 延 长 传 动 装 置 的 寿 命,SIMOVERT MASTERDRIVES - 系 统 选 件 : 无 线 电 干 扰 抑 制 滤 波 器,性 能,用 户 受 益,208V 至440V，2.2kW至 37 kW 的 装 置 加滤 波 器 后 RFI 等 级可 达 B1 级 380V 至440V，45kW至 200 kW 的 装 置 加滤 波 器 后 RFI 等 级可 达 A1 级 适 用 于 接 地 电 网 需 与 输 入 电 抗 器 一 起 使 用 才 可 达 所 述 RFI 等 级,可 运 行 于 办 公/ 商 业 环 境 可 运 行 于 工 业