西門子6SE6440-2AB21-1BA1

德國西門子（SIEMENS）公司生產(chǎn)的可編程序控制器在我國的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛，在冶金、化工、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應(yīng)用。西門子（SIEMENS）公司的PLC產(chǎn)品包括LOGO、S7-200、S7-1200、S7-300、S7-400等。 西門子S7系列PLC體積小、速度快、標(biāo)準(zhǔn)化，具有網(wǎng)絡(luò)通信能力，功能更強，可靠性高。S7系列PLC產(chǎn)品可分為微型PLC（如S7-200），小規(guī)模性能要求的PLC（如S7-300）和中、高性能要求的PLC（如S7-400）等

上海翰粵自動化系統(tǒng)有限公司

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變頻器節(jié)能主要表現(xiàn)在風(fēng)機(jī)、水泵的應(yīng)用上。為了保證生產(chǎn)的可靠性，各種生產(chǎn)機(jī)械在設(shè)計配用動力驅(qū)動時，都留有一定的富余量。當(dāng)電機(jī)不能在滿負(fù)荷下運行時，除達(dá)到動力驅(qū)動要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成電能的浪費。風(fēng)機(jī)、泵類等設(shè)備傳統(tǒng)的調(diào)速方法是通過調(diào)節(jié)入口或出口的擋板、閥門開度來調(diào)節(jié)給風(fēng)量和給水量，其輸入功率大，且大量的能源消耗在擋板、閥門的截流過程中。當(dāng)使用變頻調(diào)速時，如果流量要求減小，通過降低泵或風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速即可滿足要求。

電動機(jī)使用變頻器的作用就是為了調(diào)速，并降低啟動電流。為了產(chǎn)生可變的電壓和頻率，該設(shè)備首先要把電源的交流電變換為直流電（DC），這個過程叫整流。把直流電（DC）變換為交流電（AC）的裝置，其科學(xué)術(shù)語為“inverter”(逆變器)。一般逆變器是把直流電源逆變?yōu)橐欢ǖ墓潭l率和一定電壓的逆變電源。對于逆變?yōu)轭l率可調(diào)、電壓可調(diào)的逆變器我們稱為變頻器。變頻器輸出的波形是模擬正弦波，主要是用在三相異步電動機(jī)調(diào)速用，又叫變頻調(diào)速器。對于主要用在儀器儀表的檢測設(shè)備中的波形要求較高的可變頻率逆變器，要對波形進(jìn)行整理，可以輸出標(biāo)準(zhǔn)的正弦波，叫變頻電源。一般變頻電源是變頻器價格的15--20倍。由于變頻器設(shè)備中產(chǎn)生變化的電壓或頻率的主要裝置叫“inverter”，故該產(chǎn)品本身就被命名為“inverter”，即：變頻器。

變頻不是到處可以省電，有不少場合用變頻并不一定能省電。 作為電子電路，變頻器本身也要耗電（約額定功率的3-5%）。一臺1.5匹的空調(diào)自身耗電算下來也有20-30W,相當(dāng)于一盞長明燈. 變頻器在工頻下運行，具有節(jié)電功能，是事實。但是他的前提條件是：

*、大功率并且為風(fēng)機(jī)/泵類負(fù)載；

第二、裝置本身具有節(jié)電功能（軟件支持）；

這是體現(xiàn)節(jié)電效果的三個條件。除此之外，無所謂節(jié)不節(jié)電，沒有什么意義。如果不加前提條件的說變頻器工頻運行節(jié)能，就是夸大或是商業(yè)炒作。知道了原委，你會巧妙的利用他為你服務(wù)。一定要注意使用場合和使用條件才好正確應(yīng)用，否則就是盲從、輕信而“受騙上當(dāng)”。

西門子6SE6440-2AB21-1BA1功率因數(shù)補償節(jié)能

無功功率不但增加線損和設(shè)備的發(fā)熱，更主要的是功率因數(shù)的降低導(dǎo)致電網(wǎng)有功功率的降低，大量的無功電能消耗在線路當(dāng)中，設(shè)備使用效率低下，浪費嚴(yán)重，使用變頻調(diào)速裝置后，由于變頻器內(nèi)部濾波電容的作用，從而減少了無功損耗，增加了電網(wǎng)的有功功率。

軟啟動節(jié)能

1：電機(jī)硬啟動對電網(wǎng)造成嚴(yán)重的沖擊，而且還會對電網(wǎng)容量要求過高，啟動時產(chǎn)生的大電流和震動時對擋板和閥門的損害*，對設(shè)備、管路的使用壽命極為不利。而使用變頻節(jié)能裝置后，利用變頻器的軟啟動功能將使啟動電流從零開始，zui大值也不超過額定電流，減輕了對電網(wǎng)的沖擊和對供電容量的要求，延長了設(shè)備和閥門的使用壽命。節(jié)省了設(shè)備的維護(hù)費用。

2：從理論上講，變頻器可以用在所有帶有電動機(jī)的機(jī)械設(shè)備中，電動機(jī)在啟動時，電流會比額定高5-6倍的，不但會影響電機(jī)的使用壽命而且消耗較多的電量.系統(tǒng)在設(shè)計時在電機(jī)選型上會留有一定的余量，電機(jī)的速度是固定不變，但在實際使用過程中，有時要以較低或者較高的速度運行，因此進(jìn)行變頻改造是非常有必要的。變頻器可實現(xiàn)電機(jī)軟啟動、補償功率因素

符合標(biāo)準(zhǔn)

CE 標(biāo)記

MICROMASTER 變頻器符合低壓指令 73/23/EEC。

低壓規(guī)程

變頻器符合歐盟期刊發(fā)布的以下標(biāo)準(zhǔn)：

• EN 60 204

機(jī)械設(shè)備及機(jī)器電氣設(shè)備安全

• EN 61,800-5-1

電動傳動系統(tǒng),變速, 第 5-1 部分: 電氣、熱和能量安全要求

機(jī)器規(guī)程

變頻器適合在機(jī)器內(nèi)安裝。 機(jī)器規(guī)程 89/392/EEC 需要單獨的合格證。 必須由工廠建設(shè)單位或機(jī)器安裝單位提供。

變速電氣傳動
Part 3： EMC 產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)包括特殊的測試程序。

全新 EMC 產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn) EN 61 800-3 適用于電氣傳動系統(tǒng)（從 2005 年 7 月 1 日開始）。先前標(biāo)準(zhǔn) EN 61 800-3/A11 的過渡期自 2001 年 2 月起，至 2007 年 10 月 1 日結(jié)束。以下解釋適用于西門子 6SE6 系列變頻器：

• EMC 產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn) EN 61 800-3 不直接適用于變頻器，但適用于 PDS（電力傳動系統(tǒng)）,該系統(tǒng)由全套的電路、電機(jī)、電纜和變頻器組成。
• 通常，變頻器只能由有資質(zhì)的合格專業(yè)人員負(fù)責(zé)在機(jī)器或設(shè)備內(nèi)安裝。 因此，變頻器僅能作為沒有經(jīng)過 EMC 產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn) EN 61 800-3 認(rèn)證的部件使用。但變頻器使用手冊中規(guī)定了在哪些條件下如果變頻器擴(kuò)展成為 PDS，即可符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。 對于 PDS，由于遵循變速傳動系統(tǒng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn) EN 61 800-3，所以也符合歐盟 EMC 指令。 根據(jù) EMC 指令，變頻器本身不需要標(biāo)記。
• 全新 EN 61 800-3（2005 年 7 月版）不再區(qū)分“一般適用”和“限制適用”。 然而，不同類別 C1 和 C4 需根據(jù)適用場地的 PDS 環(huán)境進(jìn)行定義：
  • 類別 C1：
    額定電壓 < 1000 V 的傳動系統(tǒng)，可在*環(huán)境中使用
  • 類別 C2：
    額定電壓 < 1000 V 、通過插入式設(shè)備連接的固定位置傳動系統(tǒng)，如果用在*環(huán)境中，其安裝和啟動必須由合格的 EMC 人員來完成。 報警信息必須提供。
  • 類別 C3：
    額定電壓 < 1000 V 的傳動系統(tǒng)，只能在第二環(huán)境中使用。 報警信息必須提供。
  • 類別 C4：
    額定電壓 ≥ 1000 V 或額定電流 ≥ 400 A 的傳動系統(tǒng)，可在第二環(huán)境中的復(fù)雜系統(tǒng)中使用。 還必須制定 EMC 方案
• EMC 產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn) EN 61 800-3 中，有關(guān)對傳導(dǎo)干擾電壓和輻射干擾的限制的指示，用于所謂的“第二環(huán)境”（=工業(yè)供電系統(tǒng)，非民用）。 這些限制低于 EN 55 011 標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān) A 類濾波器的限制。如果未濾波變頻器作為系統(tǒng)的一部分，上位饋電一側(cè)配備有電源濾波器，則該變頻器可以應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境。
• 符合 EMC 產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn) EN 61 800-3 的 PDS 可通過 MICROMASTER 進(jìn)行安裝（參見產(chǎn)品安裝指南）。 標(biāo)題為“MICROMASTER 部件和 PDS 類別概述”的表格以及 MICROMASTER 訂貨資料中說明了哪些部件可支持相應(yīng) PDS 直接安裝。
• 一般來說，符合 EN 61 800 系列標(biāo)準(zhǔn)的電氣傳動系統(tǒng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)（第 3 部分涵蓋了EMC 主題）和設(shè)備/系統(tǒng)/機(jī)器的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)必須有所區(qū)分，以避免變頻器在實際使用過程中出現(xiàn)任何變化。 變頻器總作為 PDS 的一部分，而 PDS 又是機(jī)器的一部分，因此，機(jī)器制造必須按照機(jī)器和環(huán)境的類型遵守各類標(biāo)準(zhǔn)，例如有關(guān)電源諧波的 EN 61 000-3-2 標(biāo)準(zhǔn)以及無線電干擾的 EN 55 011 標(biāo)準(zhǔn)。 因此，只根據(jù) PDS 產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)是不夠的。
• 對于電源諧波的限制，PDS 遵循 EMC 產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn) EN 61 800-3，表明也符合 EN 61 000-3-2 和 EN 61 000-3-12 標(biāo)準(zhǔn)。
• 不考慮 MICROMASTER 和其部件的配置，機(jī)器制造廠商還應(yīng)該以其他方式對機(jī)器進(jìn)行修改，以符合歐盟批準(zhǔn)的 EMC 規(guī)格。 通常，由于 EMC 產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)適用于機(jī)器，所以符合歐盟批準(zhǔn)的 EMC 規(guī)格。 如果不適用于機(jī)器，則采用一般標(biāo)準(zhǔn)，如 DIN EN 61 000-x-x。 主要的是，電源連接點和機(jī)器外側(cè)的傳導(dǎo)干擾和輻射干擾電壓應(yīng)不超出相應(yīng)的限制。 采用何種技術(shù)來保證這點，是不確定的。

MICROMASTER 部件和 PDS 類別概述

電磁兼容性

如果遵照特定產(chǎn)品的安裝指南進(jìn)行安裝，則不會產(chǎn)生不允許的電磁輻射。

下表列出有關(guān) MICROMASTER 變頻器干擾產(chǎn)生及抗干擾的測量結(jié)果。

依據(jù)規(guī)格，變頻器安裝使用屏蔽電機(jī)電纜和屏蔽控制電纜。

低壓通用變頻輸出電壓為380～650V，輸出功率為0.75～400kW，工作頻率為0～400Hz，它的主電路都采用交—直—交電路。其控制方式經(jīng)歷了以下四代。

*代

1U/f=C的正弦脈寬調(diào)制(SPWM)控制方式：

其特點是控制電路結(jié)構(gòu)簡單、成本較低，機(jī)械特性硬度也較好，能夠滿足一般傳動的平滑調(diào)速要求，已在產(chǎn)業(yè)的各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但是，這種控制方式在低頻時，由于輸出電壓較低，轉(zhuǎn)矩受定子電阻壓降的影響比較顯著，使輸出zui大轉(zhuǎn)矩減小。另外，其機(jī)械特性終究沒有直流電動機(jī)硬，動態(tài)轉(zhuǎn)矩能力和靜態(tài)調(diào)速性能都還不盡如人意，且系統(tǒng)性能不高、控制曲線會隨負(fù)載的變化而變化，轉(zhuǎn)矩響應(yīng)慢、電機(jī)轉(zhuǎn)矩利用率不高，低速時因定子電阻和逆變器死區(qū)效應(yīng)的存在而性能下降，穩(wěn)定性變差等。因此人們又研究出矢量控制變頻調(diào)速。

第二代

電壓空間矢量(SVPWM)控制方式：

它是以三相波形整體生成效果為前提，以逼近電機(jī)氣隙的理想圓形旋轉(zhuǎn)磁場軌跡為目的，一次生成三相調(diào)制波形，以內(nèi)切多邊形逼近圓的方式進(jìn)行控制的。經(jīng)實踐使用后又有所改進(jìn)，即引入頻率補償，能消除速度控制的誤差；通過反饋估算磁鏈幅值，消除低速時定子電阻的影響；將輸出電壓、電流閉環(huán)，以提高動態(tài)的精度和穩(wěn)定度。但控制電路環(huán)節(jié)較多，且沒有引入轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)，所以系統(tǒng)性能沒有得到*。

第三代

矢量控制(VC)方式：

矢量控制變頻調(diào)速的做法是將異步電動機(jī)在三相坐標(biāo)系下的定子電流Ia、Ib、Ic、通過三相－二相變換，等效成兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電流Ia1Ib1，再通過按轉(zhuǎn)子磁場定向旋轉(zhuǎn)變換，等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直流電流Im1、It1(Im1相當(dāng)于直流電動機(jī)的勵磁電流；It1相當(dāng)于與轉(zhuǎn)矩成正比的電樞電流)，然后模仿直流電動機(jī)的控制方法，求得直流電動機(jī)的控制量，經(jīng)過相應(yīng)的坐標(biāo)反變換，實現(xiàn)對異步電動機(jī)的控制。其實質(zhì)是將交流電動機(jī)等效為直流電動機(jī)，分別對速度，磁場兩個分量進(jìn)行獨立控制。通過控制轉(zhuǎn)子磁鏈，然后分解定子電流而獲得轉(zhuǎn)矩和磁場兩個分量，經(jīng)坐標(biāo)變換，實現(xiàn)正交或解耦控制。矢量控制方法的提出具有劃時代的意義。然而在實際應(yīng)用中，由于轉(zhuǎn)子磁鏈難以準(zhǔn)確觀測，系統(tǒng)特性受電動機(jī)參數(shù)的影響較大，且在等效直流電動機(jī)控制過程中所用矢量旋轉(zhuǎn)變換較復(fù)雜，使得實際的控制效果難以達(dá)到理想分析的結(jié)果。

第四代

直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)方式：

1985年，德國魯爾大學(xué)的DePenbrock教授提出了直接轉(zhuǎn)矩控制變頻技術(shù)。該技術(shù)在很大程度上解決了上述矢量控制的不足，并以新穎的控制思想、簡潔明了的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、優(yōu)良的動靜態(tài)性能得到了迅速發(fā)展。該技術(shù)已成功地應(yīng)用在電力機(jī)車牽引的大功率交流傳動上。 直接轉(zhuǎn)矩控制直接在定子坐標(biāo)系下分析交流電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型，控制電動機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩。它不需要將交流電動機(jī)等效為直流電動機(jī)，因而省去了矢量旋轉(zhuǎn)變換中的許多復(fù)雜計算；它不需要模仿直流電動機(jī)的控制，也不需要為解耦而簡化交流電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型。

矩陣式交—交控制方式：

VVVF變頻、矢量控制變頻、直接轉(zhuǎn)矩控制變頻都是交—直—交變頻中的一種。其共同缺點是輸入功率因數(shù)低，諧波電流大，直流電路需要大的儲能電容，再生能量又不能反饋回電網(wǎng)，即不能進(jìn)行四象限運行。為此，矩陣式交—交變頻應(yīng)運而生。由于矩陣式交—交變頻省去了中間直流環(huán)節(jié)，從而省去了體積大、價格貴的電解電容。它能實現(xiàn)功率因數(shù)為l，輸入電流為正弦且能四象限運行，系統(tǒng)的功率密度大。該技術(shù)雖尚未成熟，但仍吸引著眾多的學(xué)者深入研究。其實質(zhì)不是間接的控制電流、磁鏈等量，而是把轉(zhuǎn)矩直接作為被控制量來實現(xiàn)的。具體方法是：

1、控制定子磁鏈引入定子磁鏈觀測器，實現(xiàn)無速度傳感器方式；

2、自動識別(ID)依靠精確的電機(jī)數(shù)學(xué)模型，對電機(jī)參數(shù)自動識別；

3、算出實際值對應(yīng)定子阻抗、互感、磁飽和因素、慣量等算出實際的轉(zhuǎn)矩、定子磁鏈、轉(zhuǎn)子速度進(jìn)行實時控制；

4、實現(xiàn)Band—Band控制按磁鏈和轉(zhuǎn)矩的Band—Band控制產(chǎn)生PWM信號，對逆變器開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行控制。

矩陣式交—交變頻具有快速的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)(<2ms)，很高的速度精度(±2%，無PG反饋)，高轉(zhuǎn)矩精度(<+3%)；同時還具有較高的起動轉(zhuǎn)矩及高轉(zhuǎn)矩精度，尤其在低速時(包括0速度時)，可輸出150%～200%轉(zhuǎn)矩。

VVC的控制原理：

VVC的控制原理是將矢量調(diào)制的原理應(yīng)用于固定電壓源PWM逆變器。這一控制建立在一個改善了的電機(jī)模型上，該電機(jī)模型較好的對負(fù)載和轉(zhuǎn)差進(jìn)行了補償。

因為有功和無功電流成分對于控制系統(tǒng)來說都是很重要的，控制電壓矢量的角度可顯著的改善0-12HZ范圍內(nèi)的動態(tài)性能，而在標(biāo)準(zhǔn)的PWM U/F驅(qū)動中0-10HZ范圍一般都存在著問題。

利用SFAVM或60°AVM原理來計算逆變器的開關(guān)模式，可使氣隙轉(zhuǎn)矩的脈動很小（與使用同步PWM的變頻器相比）。

發(fā)展

編輯

歷史

變頻技術(shù)誕生背景是交流電機(jī)無級調(diào)速的廣泛需求。傳統(tǒng)的直流調(diào)速技術(shù)因體積大故障率高而應(yīng)用受限。

20世紀(jì)60年代以后，電力電子器件普遍應(yīng)用了晶閘管及其升級產(chǎn)品。但其調(diào)速性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足需要。1968年以丹佛斯為代表的高技術(shù)企業(yè)開始批量化生產(chǎn)變頻器，開啟了變頻器工業(yè)化的新時代。

20世紀(jì)70年代開始，脈寬調(diào)制變壓變頻(PWM－VVVF)調(diào)速的研究得到突破，20世紀(jì)80年代以后微處理器技術(shù)的完善使得各種優(yōu)化算法得以容易的實現(xiàn)。

20世紀(jì)80年代中后期，美、日、德、英等發(fā)達(dá)國家的 VVVF變頻器技術(shù)實用化，商品投入市場，得到了廣泛應(yīng)用。 zui早的變頻器可能是日本人買了英國研制的。不過美國和德國憑借電子元件生產(chǎn)和電子技術(shù)的優(yōu)勢，產(chǎn)品迅速搶占市場。

步入21世紀(jì)后，國產(chǎn)變頻器逐步崛起，現(xiàn)已逐漸搶占市場。上海和深圳成為國產(chǎn)變頻器發(fā)展的前沿陣地，涌現(xiàn)出了像匯川變頻器、英威騰變頻器、安邦信變頻器、歐瑞變頻器等一批國產(chǎn)變頻器。其中安邦信變頻器成立于1998年，是我國zui早生產(chǎn)變頻器的廠家之一。十幾年來，安邦信人以渾厚的文化底蘊作基石，支撐著成長，企業(yè)較早通過TUV機(jī)構(gòu)ISO9000質(zhì)量體系認(rèn)證，被授予“*”， 多年被評為 “中國變頻器用戶滿意國內(nèi)品牌”。

過程

直流電動拖動和交流電動機(jī)拖動先后生于19世紀(jì)，距今已有100多年的歷史，并已成為動力機(jī)械的主要驅(qū)動裝置。由于當(dāng)時的技術(shù)問題，在很長的一個時間內(nèi)，需要進(jìn)行調(diào)速控制的拖動系統(tǒng)中則基本上采用的是直流電動機(jī)。

直流電動機(jī)存在以下缺點是由于結(jié)構(gòu)上的原因：

1、由于直流電動機(jī)存在換向火花，難以應(yīng)用于存在易燃易爆氣體的惡劣環(huán)境;

2、需要定期更換電刷和換向器，維護(hù)保養(yǎng)困難，壽命較短;

3、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以制造大容量、高轉(zhuǎn)速和高電壓的直流電動機(jī)。

發(fā)展方向

編輯

1：整個高壓變頻器市場沒有出現(xiàn)持續(xù)的爆發(fā)式的增長，但我國變頻器品牌已經(jīng)涵蓋了幾乎所有領(lǐng)域，而且相對品牌有性價比優(yōu)勢。內(nèi)資高壓變頻器的*已經(jīng)超過55%.從企業(yè)排名看，合康變頻增長13.2%，*13%，已經(jīng)躋身行業(yè)*的位置；利德華福*12%、西門子占比11%、ABB占比9%、東方日立占比5%.國電四維發(fā)展速度較快，2012年增長44%，行業(yè)占比接近5%.

2：中國中高壓變頻器市場具有廣闊的發(fā)展空間，隨著市場的擴(kuò)大和用戶端需求的多樣化，國內(nèi)變頻器產(chǎn)品的功能在不斷完善和增加，集成度和系統(tǒng)化越來越高。