西門子變頻器6SE6440-2UC13-7AA1

工作原理

編輯

根據電機轉速的公式

n=n1(1-s)(1)

N1=60f/p(2)

式中：n-電機轉速;n1-電機的同步轉速;s-滑差;f-旋轉磁場頻率;P-電機極對數

可知改變電機轉速的方法有改變滑差s、改變旋轉磁場頻率f、改變電機極對數p三種。

變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用把電壓、頻率固定不變的交流電變成電壓、頻率都可調的交流電源。是由由主電路和控制帶電路組成的。主電路是給異步電動機提供可控電源的電力轉換部分，變頻器的主電路分為兩類，其中電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波部分是電容。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波部分是電感。它由三部分構成，將工頻電源變換為直流功率的整流部分，吸收在轉變中產生的電壓脈動的平波回路部分，將直流功率變換為交流功率的逆變部分。控制電路是給主電路提供控制信號的回路，它有決定頻率和電壓的運算電路，檢測主電路數值的電壓、電流檢測電路，檢測電動機速度的的速度檢測電路，將運算電路的控制信號放大的驅動電路，以及對逆變器和電動機進行保護的保護電路組成。

現在大多數的變頻器基本都采用交直交方式(VVVF變頻或矢量控制)，將工頻交流電源通過整流器轉換為直流電源，再把直流電源轉換成近似于正弦波可控的交流電以供給電動機。

三相交流電經過VD1～VD6整流后，正極經過RL，RL在這里是防止電流忽然變大。經過RL電流趨于穩定，晶閘管觸點會導通。之后直流電壓加在了濾波電容CF1、CF2上，這兩個電容的作用是讓直流電波形變得更加平滑。之所以是兩個電容是由于一個電容的耐壓有限，所以用兩個電容串聯起來使用。均壓電阻R1、R2是讓CF1和CF2上的電壓一樣，兩個電容的容量不同的話，分壓就會不同，所以各并聯了一個均壓電阻。而中間的放電回路作用則是釋放掉感性負載啟動或停止時的反電勢，用來保護逆變管V1～V6和整流管VD1～VD6。直流母線電壓加到V1～V6六個IGBT上，基極由控制電路控制。控制電路控制某三個管子的導通給電機繞組內提供電流，產生磁場使電機運轉

MM4變頻器。

一、以實際電機電流值作為變頻器選擇的根據。在選擇MM4變頻器應充分考慮變頻器的輸出高次諧波比較高，高次諧波會使電動機的功率因數和效率變壞。所以在選擇電動機和變頻器時，應考慮到這種情況，適當留有余量，以防止溫升過高，影響電動機的使用壽命。

二、根據負載特性選擇變頻器。如負載為恒轉矩負載需選siemensMM4變頻器，如果是負載為風機、泵類負載需選擇MM430變頻器。

三、需要長電纜變頻器運行的，應采取措施抑制長電纜對地耦合電容的影響，避免變頻器出力不夠。

四、對于一些高環境溫度、高開關頻率（尤其是在樓宇自控等對噪音限制較高的應用場所使用時需注意）、高海拔高度等，此時會引起變頻器的降容，變頻器需放大一檔選擇。如果變頻器的供電電源是自備電源，好加上進線電抗器。

五、運用變頻器驅動齒輪減速電動機時，運用范圍遭到齒輪轉變有些光滑方法的制約。光滑油光滑時，在低速范圍內沒有約束；在超越額外轉速以上的高速范圍內，有可能發生光滑油用光的風險。因而，不要超越高轉速容許值。

六、變頻器驅動繞線轉子異步電動機時，大多是使用已有的電動機。繞線電動機與通常的鼠籠電動機比較，繞線電動機繞組的阻抗小。因而，容易發生因為紋波電流而導致的過電流跳閘表象，所以應挑選比通常容量稍大的變頻器。通常繞線電動機多用于飛輪力矩GD2較大的場合，在設定加減速時間時應多注重。

七、變頻器驅動同步電動機時，與工頻電源比較，會下降輸出容量10%～20%，變頻器的接連輸出電流要大于同步電動機額外電流與同步牽入電流的標幺值的乘積 。

八、關于壓縮機、振動機等轉矩動搖大的負載和油壓泵等有峰值負載狀況下，若是依照電動機的額外電流或功率值挑選變頻器的話，有可能發生因峰值電流使過電流維護舉措表象。因而，應知道工頻運轉狀況，挑選比其大電流更大的額外輸出電流的變頻器。 

調試

編輯

一、對于440變頻器的調試應首先確認變頻器的一些初始狀態，在確認好電動機與變頻器的連接后，利用內控先用操作器來控制電動機轉動，首先需要設置以下參數：P0003=3，P0700=1，P1070=1050。設置完成后，可以把操作權交給操作器來手動操作。

　　二、 在*步順利完成后，應首先對電動機做快速調試，只有在這種模式下才可輸入電機參數，而做好快速調試有利于變頻器對電機參數的計算與優化，但快速調試的前提是變頻器的另一端是空電機，如聯有機械部分有可能造成變頻器對電機模型計算的不準確，快速調試步驟如下：
　　P0003=3 P0004=0 P0010=1(啟用快速調試)
　　P0100=0 P0205=0 P0300=1
　　P0304=電動機額定電壓 P0305=額定電流 P0307=額定功率
　　P0308=功率因數 P0310=額定頻率 P0311=額定轉速
　　P0335=0 P0640=過載倍數 P0700=2(選擇命令源)
　　P1000=2 P1080=0 P1082=50
　　P1120=10 P1121=10 P1135=5
　　P1300=0線性V/F控制 P1500=0 P1910=1
　　P3900=1

　　三、 快速調試過后根據電機有無編碼器還有變頻器所控制的電機的數量來選擇對電機的控制方式(P1300)。再把P1070設置為755，也就是選擇由模擬量輸入1來控制電機的速度給定，根據操作臺電位計的實際情況來選擇端子上的ADC1與ADC2兩個開關，0－10V打成OFF，0－20mA打成ON。如果選擇第5口數字輸入DIN1為給定允許的話，將P0701=1，選擇有了速度給定后電機的運行方式為接通正轉，這樣就實現了變頻器速度的遠程控制。

　　四、 對于點動的控制應首先根據設計中點動所對應的數字輸入的端口，來選擇P701－P708之間所對應的數字輸入的端口的參數，例如：端子的7和8口為正點與反點，應把P703=99（BICO參數化），P704=99(BICO參數化)，將P1055=722.2（正點動使能），P1056=722.3（反點動使能），這樣就可以通過外控來控制點動了。通過改變P1058與P1059可改變點動的頻率值，而改變P1060與P1061可改變點動的響應時間。

　　五、模擬量輸出口（功能圖8000）：輸出類型為0－20mA。選擇P0771(0)=27，（*組參數，將其修改為27）則將模擬量輸出1選擇為電流表模式，通過改變P2002的數值來修正電流表。將P0771(1)=21，（第二組參數選擇為21）則將模擬量輸出2定義為轉速表，通過改變P2000來確定轉速表的范圍，默認為50Hz，而一般的變頻器調速均為0－50Hz，所以采用默認值即可。

故障復位

編輯

為使故障碼復位，可以采用以下3種方法中的1種：

1. 使變頻器斷電、再重新通電。

2. 按BOP或AOP上的Fn鍵。

3. 通過數字輸入3（缺省設置）

MICROMASTER 440 無濾波器 200-240V+10/-10% 1 AC/1/三相交流 47-63Hz 恒定轉矩 0.37kW 過載 150% 60S，200% 3S 二次矩 0.37kW 173x 73x 149（高x寬x深） 防護等級 IP20 環境溫度 -10+50°C 無 AOP/BOP

　　運行頻率：一般的變頻器頻率到60Hz，有的甚至到400 Hz，高頻率將使電機高速運轉，這對普通電機來說，其軸承不能長時間的超額定轉速運行，電機的轉子是否能承受這樣的離心力。
　　載波頻率：載波頻率設置的越高其高次諧波分量越大，這和電纜的長度，電機發熱，電纜發熱變頻器發熱等因素是密切相關的。
　　電機參數：變頻器在參數中設定電機的功率、電流、電壓、轉速、頻率，這些參數可以從電機銘牌中直接得到。
　　跳頻：在某個頻率點上，有可能會發生共振現象，特別在整個裝置比較高時；在控制壓縮機時，要避免壓縮機的喘振點。
DCS和PLC之間有什么不同？
一、從發展的方面來說
1、DCS從傳統的儀表盤監控系統發展而來。因此，DCS從先天性來說較為側重儀表的控制。
2、PLC從傳統的繼電器回路發展而來，初的PLC甚至沒有模擬量的處理能力，因此，PLC從開始就強調的是邏輯運算能力。

西門子變頻器6SE6440-2UC13-7AA1

MICROMASTER 440 是用于控制三相交流電動機速度的變頻器系列。本系列有多種型號，額定功率范圍從120W 到200kW 恒定（轉矩CT 控制方式），或者可達250kW （可變轉矩VT控制方式），供用戶選用。本變頻器由微處理器控制，并采用具有現代*技術水平的絕緣柵雙極型晶體管（IGBT ）作為功率輸出器件。因此，它們具有很高的運行可靠性和功能的多樣性。其脈沖寬度調制的開關頻率是可選的，因而降低了電動機運行的噪聲。而完善的保護功能為變頻器和電動機提供了良好的保護。MICROMASTER 440 具有缺省的工廠設置參數，它是給數量眾多的簡單的電動機控制系統供電的理想變頻驅動裝置。由于MICROMASTER 440 具有而完善的控制功能，在設置相關參數以后，它也可用于更高級的電動機控制系統。

MicroMaster430是全新一代標準變頻器中的風機和泵類變轉矩負載專家。功率范圍7.5kW至250kW。它按照要求設計，并使用內部功能互聯（BiCo）技術，具有高度可靠性和靈活性。控制軟件可以實現功能：多泵切換、手動/自動切換、旁路功能、斷帶及缺水檢測、節能運行方式等。主要特征 380V-480V±10%，三相，交流，7.5kW-250kW風機和泵類變轉矩負載 牢固的EMC（電磁兼容性）設計控制信號的快速響應控制功能線性v/f控制，并帶有增強電機動態響應和控制特性的磁通電流控制（FCC），多點 v/f控制 內置PID控制器 快速電流限制，防止運行中不應有的跳閘 數字量輸入6個，模擬量輸入2個，模擬量輸出2個，繼電器輸出3個 具有15個固定頻率，4個跳轉頻率，可編程 采用BiCo技術，實現I/O端口自由連接 集成RS485通訊接口，可選PROFIBUS-DP通訊模塊 靈活的斜坡函數發生器，可選平滑功能 三組參數切換功能：電機數據切換，命令數據切換 風機和泵類功能：多泵切換  旁路功能 手動/自動切換  斷帶及缺水檢測 節能方式保護功能過載能力為140％額定負載電流，持續時間3秒和110％額定負載電流，持續時間60秒 過電壓、欠電壓保護 變頻器過溫保護 接地故障保護，短路保 I2t電動機過熱保護 PTC/KTY電機保護

MicroMaster420是全新一代模塊化設計的多功能標準變頻器。它友好的用戶界面，讓你的安裝、操作和控制象玩游戲一樣靈活方便。全新的IGBT技術、強大的通訊能力、準確的控制性能、和高可靠性都讓控制變成一種樂趣。主要特征 200V-240V ±10%，單相/三相，交流，0.12kW-5.5kW 380V-480V±10%，三相，交流，0.37kW-11kW 模塊化結構設計，具有zui多的靈活性 標準參數訪問結構，操作方便控制功能線性v/f控制，平方v/f控制，可編程多點設定v/f控制 磁通電流控制（FCC），可以改善動態響應特性 較新的IGBT技術，數字微處理器控制 數字量輸入3個，模擬量輸入1個，模擬量輸出1個，繼電器輸出1個 集成RS485通訊接口，可選PROFIBUS-DP通訊模塊/Device-Net模板 具有7個固定頻率，4個跳轉頻率，可編程 "捕捉再起動"功能 在電源消失或故障時具有"自動再起動"功能 靈活的斜坡函數發生器，帶有起始段和結束段的平滑特性 快速電流限制（FCL），防止運行中不應有的跳閘 有直流制動和復合制動方式提高制動性能 采用BiCo技術，實現I/O端口自由連接保護功能 過載能力為150％額定負載電流，持續時間60秒  過電壓、欠電壓保護 變頻器過溫保護 接地故障保護，短路保護 I2t電動機過熱保護 采用PTC通過數字端接入的電機過熱保護 采用PIN編號實現參數連鎖 閉鎖電機保護，防止失速保護

西門子變頻器

然而在當時電機調速還是以直流調速為主，變頻器的應用還是一個新興的市場，但隨著電子元器件的不斷發展以及控制理論的不斷成熟，變頻調速已逐步取代了直流調速，成為驅動產品的主流，西門子變頻器因其強大的品牌效應在這巨大的中國市場中取得了超規模的發展，西門子在中國變頻器市場的成功發展應該說是西門子品牌與技術的*結合。在中國市場上我們能碰到的早期的西門子變頻器主要有電流源的SIMOVERT A,以及電壓源的SIMOVERT P，這些變頻器也主要由于設備的引進而一起進入了中國的市場，目前仍有少量的使用，而其后在中國市場大量銷售的主要有MICRO MASTER和MIDI MASTER,以及西門子變頻器zui為成功的一個系列SIMOVERT MASTERDRIVE,也就是我們常說的6SE70系列。它不僅提供了通用場合使用的AC變頻器，也提供了在造紙，化纖等特殊行業要求使用的多電機傳動的直流母線方案。當然西門子也推出了在我個人看來技術上比較失敗然而在市場上卻相當成功的ECO變頻器，在技術上的失敗主要是由于它有太高的故障率，市場上的成功主要是因為它超越了富士變頻器成為中國市場的*一品牌。現在西門子在中國市場上的主要機型就是MM420，MM440.6SE70系列。

參數設置

變頻器的設定參數多，每個參數均有一定的選擇范圍， 使用中常常遇到因個別參數設置不當，導致變頻器不能正常工作的現象。

控制方式：即速度控制、轉距控制、PID控制或其他方式。采取控制方式后，一般要根據控制精度，需要進行靜態或動態辨識。

較低運行頻率：即電機運行的zui小轉速，電機在低轉速下運行時，其散熱性能很差，電機長時間運行在低轉速下，會導致電機燒毀。而且低速時，其電纜中的電流也會增大，也會導致電纜發熱。

較高運行頻率：一般的變頻器較大頻率到60Hz，有的甚至到400 Hz，高頻率將使電機高速運轉，這對普通電機來說，其軸承不能長時間的超額定轉速運行，電機的轉子是否能承受這樣的離心力。

載波頻率：載波頻率設置的越高其高次諧波分量越大，這和電纜的長度，電機發熱，電纜發熱變頻器發熱等因素是密切相關的。

電機參數：變頻器在參數中設定電機的功率、電流、電壓、轉速、較大頻率，這些參數可以從電機銘牌中直接得到。

跳頻：在某個頻率點上，有可能會發生共振現象，特別在整個裝置比較高時；在控制壓縮機時，要避免壓縮機的喘振點。

3控制參數

變頻器日常使用中出現的一些問題，很多情況下都是因為變頻器參數設置不當引起的。西門子變頻器可設置的參數有幾千個，只有系統地、合適地、準確地設置參數才能充分利用變頻器性能。^[1]

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。

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，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，使功率因數保持在適當的范圍內。

可以進一步通過設置參數使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曲線作適當的提高以補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、轉速會發生振蕩，嚴重時系統無法運行，甚至在加速過程中出現過電流保護，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。可以根據系統出現振蕩的頻率點，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。

有些負載在特定的頻率下需要電機提供特定的轉矩，用可編程的v/f控制對應設置變頻器參數即可得到所需控制曲線。設置p1320、p1322、p1324確定可編程的v/f特性頻率座標，對應的p1321、p1323、p1325為可編程的v/f 特性電壓座標。

參數p1300設置為20，變頻器工作于矢量控制。這種控制相對完善，調速范圍寬，低速范圍起動力矩高，精度高達0.01%，響應很快，高精度調速都采用svpwm矢量控制方式。

參數p1300設置為22，變頻器工作于矢量轉矩控制。這種控制方式是目前上較*的控制方式，其他方式是模擬直流電動機的參數，進行保角變換而進行調節控制的，矢量轉矩控制是直接取交流電動機參數進行控制，控制簡單，準確度高。

4常見型號

MicroMaster440

西門子變頻器MicroMaster440是全新一代可以廣泛應用的多功能標準變頻器。

它采用高性能的矢量控制技術，提供低速高轉矩輸出和良好的動態特性，同時具備的過載能力，以滿足廣泛的應用場合。創新的BiCo（內部功能互聯）功能有*的靈活性。

主要特征：

200V-240V ±10%，單相/三相，交流，0.12kW-45kW； 380V-480V±10%，三相，交流，0.37kW-250kW；

矢量控制方式，可構成閉環矢量控制，閉環轉矩控制；

高過載能力，內置制動單元；

三組參數切換功能。控制功能： 線性v/f控制，平方v/f控制，可編程多點設定v/f控制，磁通電流控制免測速矢量控制，閉環矢量控制，閉環轉矩控制，節能控制模式；

標準參數結構，標準調試軟件；

數字量輸入6個，模擬量輸入2個，模擬量輸出2個，繼電器輸出3個；

獨立I/O端子板，方便維護；

采用BiCo技術，實現I/O端口自由連接；

內置PID控制器，參數自整定；

集成RS485通訊接口，可選PROFIBUS-DP/Device-Net通訊模塊；

具有15個固定頻率，4個跳轉頻率，可編程；

可實現主/從控制及力矩控制方式；

在電源消失或故障時具有’自動再起動’功能；

靈活的斜坡函數發生器，帶有起始段和結束段的平滑特性；

快速電流限制（FCL），防止運行中不應有的跳閘；

有直流制動和復合制動方式提高制動性能。

保護功能：

過載能力為200%額定負載電流，持續時間3秒和150%額定負載電流，持續時間60秒；

過電壓、欠電壓保護；

變頻器、電機過熱保護；

接地故障保護，短路保護；

閉鎖電機保護，防止失速保護；

采用PIN編號實現參數連鎖。

MicroMaster430

西門子變頻器MicroMaster430是全新一代標準變頻器中的風機和泵類變轉矩負載專家。功率范圍7.5kW至250kW。它按照要求設計，并使用內部功能互聯（BiCo）技術，具有高度可靠性和靈活性。控制軟件可以實現功能：多泵切換、手動/自動切換、旁路功能、斷帶及缺水檢測、節能運行方式等。

主要特征：

380V-480V±10%，三相，交流，7.5kW-250kW；

風機和泵類變轉矩負載；

牢固的EMC（電磁兼容性）設計；

控制信號的快速響應；

控制功能：

線性v/f控制，并帶有增強電機動態響應和控制特性的磁通電流控制（FCC），多點v/f控制；

內置PID控制器；

快速電流限制，防止運行中不應有的跳閘；

數字量輸入6個，模擬量輸入2個，模擬量輸出2個，繼電器輸出3個；

具有15個固定頻率，4個跳轉頻率，可編程；

采用BiCo技術，實現I/O端口自由連接；

集成RS485通訊接口，可選PROFIBUS-DP通訊模塊；

靈活的斜坡函數發生器，可選平滑功能；

三組參數切換功能：電機數據切換，命令數據切換；

風機和泵類功能：

多泵切換；

旁路功能；

手動/自動切換；

斷帶及缺水檢測 ；

節能方式；

保護功能：

過載能力為140%額定負載電流，持續時間3秒和110%額定負載電流，持續時間60秒;

過電壓、欠電壓保護；

變頻器過溫保護；

接地故障保護，短路保護；

I2t電動機過熱保護；

PTC Y電機保護。

西門子變頻器MicroMaster420

西門子變頻器MicroMaster420是全新一代模塊化設計的多功能標準變頻器。它友好的用戶界面，讓你的安裝、操作和控制象玩游戲一樣靈活方便。全新的IGBT技術、強大的通訊能力、準確的控制性能、和高可靠性都讓控制變成一種樂趣。

主要特征：

200V-240V ±10%，單相/三相，交流，0.12kW-5.5kW；

380V-480V±10%，三相，交流，0.37kW-11kW；

模塊化結構設計，具有zui多的靈活性；

標準參數訪問結構，操作方便。

控制功能：

線性v/f控制，平方v/f控制，可編程多點設定v/f控制；

磁通電流控制（FCC），可以改善動態響應特性；

較新的IGBT技術，數字微處理器控制；

數字量輸入3個，模擬量輸入1個，模擬量輸出1個，繼電器輸出1個；

集成RS485通訊接口，可選PROFIBUS-DP通訊模塊/Device-Net模板；

具有7個固定頻率，4個跳轉頻率，可編程；

捕捉再起動功能；

在電源消失或故障時具有“自動再起動"功能；

靈活的斜坡函數發生器，帶有起始段和結束段的平滑特性；

快速電流限制（FCL），防止運行中不應有的跳閘；

有直流制動和復合制動方式提高制動性能；

采用BiCo技術，實現I/O端口自由連接。

保護功能：

過載能力為150%額定負載電流，持續時間60秒；

過電壓、欠電壓保護；

變頻器過溫保護；

接地故障保護，短路保護；

I2t電動機過熱保護；

采用PTC通過數字端接入的電機過熱保護；

采用PIN編號實現參數連鎖；

閉鎖電機保護，防止失速保護