1、s 一般介绍 背景知识 Information and Training 练习：基本功能 练习：SIMOLINK Course D2102 练习：自由功能 SIMOVERT Master Drives 练习：开环控制 闭环控制 Vector Control 练习：变频器功能 参数设置步骤 File 1 1 2 4 8 3 5 6 7 SIMOVERT MASTERDRIVES 矢量控制 矢量控制 系统概述 系统概述 SIMOVERTMASTERDRIVES Siemens Automation and Drives Training Center in China Siemens Auto
2、mation and Drives Training Center in China 1 1- -1 1 标准感应电机 紧凑式感应电机 SIMOVERT VC SIMOVERT VC 标准感应电机 标准感应电机 1LA1, 1LA1, 1LA5,1LA6, 1LA5,1LA6, 1LA7,1LA8 1LA7,1LA8 紧凑式感应电机 紧凑式感应电机 1PA6,1PL6,1PH4 1PA6,1PL6,1PH4 磁阻电机 磁阻电机 1FP5 1FP5 SIMOSYN SIMOSYN 同步电机 同步电机 1FU3,1FU4 1FU3,1FU4 SIMOVERT MC SIMOVERT MC 同步伺服
3、电机 同步伺服电机 1FT6,1FK6,1FK7 1FT6,1FK6,1FK7 异步伺服电机 异步伺服电机 1PA6,1PL6 1PA6,1PL6 标准感应电机 标准感应电机 1LA5,1LA6,1LA7 1LA5,1LA6,1LA7 适用于所有电机的产品系列 适用于所有电机的产品系列 主板更新换代 主板更新换代 SIMOVERTMASTERDRIVES Siemens Automation and Drives Training Center in China Siemens Automation and Drives Training Center in China 1 1- -2 2
4、共存期 (CU3) (CU3) (CU2 CU2) VC new MC (CUVC) (CUMC) VC SC 6SE42 紧凑加强型 书本型 装机装柜型 变频型 ( 运动控制)250KW ( 矢量控制) 37-2300kW 45-6000kW 功率输出范围 功率输出范围 SIMOVERTMASTERDRIVES Siemens Automation and Drives Training Center in China Siemens Automation and Drives Training Center in China 1 1- -3 3 紧凑加强型 书本型 装机装柜型 0.5 -
5、 18.5 kW 2.2 37 kW 37 - 2300 kW MC( ( 运动控制 运动控制) ) 250kW 变频柜 45 - 6000 kW VC( ( 矢量控制 矢量控制) ) 功率输出范围 功率输出范围 SIMOVERTMASTERDRIVES 输出范围 输出范围 不同电压等级的产品系列 不同电压等级的产品系列 SIMOVERTMASTERDRIVES Siemens Automation and Drives Training Center in China Siemens Automation and Drives Training Center in China 1 1- -
6、4 4 VC VC VC VC MC MC 6000 6000 250 250 功率等级 功率等级/ / 产品型式 产品型式 MASTERRDRIVES VC Siemens Automation and Drives Training Center in China Siemens Automation and Drives Training Center in China 1 1- -5 5 装机装柜型 变频柜 装机装柜型可达到1500kw 风冷 水冷 风冷 水冷 风冷 水冷 逆变器并联 多逆变器并联 书本型 功率等级 变频器结构 (3 相交流供电) 6种控制方式可选 灵活多样的系统
7、配置方案 适用于所有交流电机 例如: 标准鼠笼电机 同步电机 紧凑式鼠笼电机 伺服电机 变频器用于单电机传动 单电机/ 多电机 传动 4象限运动,能量可 回馈到电网 通过公共直流母线 实现能量均衡 变频器 变频器/ / 逆变器 逆变器 MASTERRDRIVES VC/MC Siemens Automation and Drives Training Center in China Siemens Automation and Drives Training Center in China 1 1- -6 6 逆变器结构 （ 公共直流母线系统） 4象限运行 配备制动模块 外部24V DC 辅
8、助电 源 ( 接口1) 书本型 书本型AC/AC AC/AC 结构框图 结构框图 MASTERRDRIVES VC/MC Siemens Automation and Drives Training Center in China Siemens Automation and Drives Training Center in China 1 1- -7 7 主 接触器 控制 24V 电源 选件板内 部接 口 s 外部24V DC 辅助电源 主接触控 制 辅助电源 装机装柜型 装机装柜型 结构框图 结构框图 MASTERRDRIVES VC/MC Siemens Automation and
9、 Drives Training Center in China Siemens Automation and Drives Training Center in China 1 1- -8 8 书本型 书本型DC/AC DC/AC 结构框图 结构框图 MASTERRDRIVES VC/MC Siemens Automation and Drives Training Center in China Siemens Automation and Drives Training Center in China 1 1- -9 9 24V 电源 接口1 S 选件板内 部接 口 外部24V DC
10、辅助电源 主接 触器 控制 SST1(接口1) e.g.OP1S ( 功率范围从2.2到1500kw) 供电电压 尺寸 脉冲频率范围 额定数据对应脉冲功率 脉冲频率设置范围 尺寸 供电电压 ( 功率范围从2.2到1500kw) 脉冲触发单元数据 脉冲触发单元数据 MASTERRDRIVES VC Siemens Automation and Drives Training Center in China Siemens Automation and Drives Training Center in China 1 1- -10 10 书本型 2.2 to 37kw 装机装柜型 37 to
11、 2300kw 变频柜 45 to 6000kw 全部功率等级的解决方案 全部功率等级的解决方案 MASTERRDRIVES VC Siemens Automation and Drives Training Center in China Siemens Automation and Drives Training Center in China 1 1- -11 11 电子箱 CUVC CUMC 通讯板 CBP/CBP2 SCB1/2 SLB EB1/EB2 主板 T300 T400 工艺板 模板设计 模板设计 SIMOVERTMASTERDRIVES Siemens Automatio
12、n and Drives Training Center in China Siemens Automation and Drives Training Center in China 1 1- -12 12 电子板灵活强大的功能 电子板灵活强大的功能- - 实现各种不同的驱动任务 实现各种不同的驱动任务 MASTERRDRIVES VC/MC Siemens Automation and Drives Training Center in China Siemens Automation and Drives Training Center in China 1 1- -13 13 主板
13、自动优化 多种控制功能 复杂的诊断 限幅控制 通讯板 装置与装置通讯 ( 点到点) PC/PLC 通讯 (USS 协议) 标准现场总线 通讯(PROFIBUS-DP) 工艺板 多电机驱动 同步 卷曲 定位 变频器/ 变频器同步 特殊控制任务 SI EM ENS 6S E 7016- 1EA 30 W R 2 , 2 kW Nr. 467321 SI MO VERT SC A B C F G C D E 1 1 1 1 1 A 选件板 编码器（检测板） -SBR1/2 带/ 不带模拟脉冲的旋转变压器 -SBM 多圈编码器（EQN) EnDat/SSI +Sin/Cos 编码器（ERN) -SB
14、P 脉冲编码器（TTL/HTL) 现场总线 （通讯板） -CBP/CBP2 PROFI US DP(12Mbaud) 电气耦合 -SLB SIMOLINK I / O 板 （扩展板） -EB1/EB2 选件板 选件板 MASTERDRIVES MC Siemens Automation and Drives Training Center in China Siemens Automation and Drives Training Center in China 1 1- -14 14 统一安装 统一安装 MASTERDRIVES VC/MC Siemens Automation and
15、Drives Training Center in China Siemens Automation and Drives Training Center in China 1 1- -15 15 电子板安装 电子箱 适配板 书本型/ 装机装柜型 MASTERDRIVES VC/MC 紧凑加强型=CUMC+ 供电单元 CUVC/CUMC 本地总线适配器 紧凑加强型 定位 多电机驱动 角同步 轴向卷曲 手册 存贮卡 标准软件包 标准软件包 预编程模板 客户编程 工艺板 工艺板T300 T300 ， ，T400 T400 MASTERDRIVES VC/MC Siemens Automation
16、 and Drives Training Center in China Siemens Automation and Drives Training Center in China 1 1- -16 16 主板工作过程 主板工作过程 MASTERDRIVES MC Siemens Automation and Drives Training Center in China Siemens Automation and Drives Training Center in China 1 1- -17 17 所有装置具有统一 的操作监控方式 参数化 控制 通讯 统一的操作监控方式 统一的操作
17、监控方式 SIMOVERTMASTERDRIVES Siemens Automation and Drives Training Center in China Siemens Automation and Drives Training Center in China 1 1- -18 18 PMU PMU 统一的操作监控方式 统一的操作监控方式 SIMOVERTMASTERDRIVES Siemens Automation and Drives Training Center in China Siemens Automation and Drives Training Center in
18、 China 1 1- -1 1 标准现场总线适用 于所有自动化任务 - 诊断调试 - 基本控制任务 控制 DRIVEMONITOR 软件用于 调试 操作监控 网络解决方案 网络解决方案 SIMOVERTMASTERDRIVES Siemens Automation and Drives Training Center in China Siemens Automation and Drives Training Center in China 1 1- -19 19 点到点 驱动装置间高速数据 传输用于设定值链 起动 自动化单元 操作员控制& 监视 编程控制 DRIVEMONITOR 用
19、于 高速光线环网 实现装置间数据同步 未来解决方案 未来解决方案 SIMOVERTMASTERDRIVES Siemens Automation and Drives Training Center in China Siemens Automation and Drives Training Center in China 1 1- -20 20 标准化现场总线用于： -自动化任务 -调试 -操作，监控 -调试，诊断 -起动 -参数化 SIEMENS 6SE7016- 1EA3 0 WR 2,2 kW Nr. 4 6732 1 SI MOV ERT SC SIEMENS 6SE7016-
20、1EA3 0 WR 2,2 kW Nr. 4 6732 1 SI MOV ERT SC F1 F3 F5 F7 F9 F11 F2 F4 F6 F8 F1 0 F1 2 F1 4 F 15F 1 6F 1 7F 1 8F 1 9F 2 0 K 3 K4 K5 K6 K 7 K 8 K11K 1 2K 1 3K 1 4K 1 5K 16 K1 K 2 K10 K9 0 2 5 8 3 6 9 . 1 4 7 + + - * / AZ DEL INS ACEG BDFH IKMO JLNP QSUW RTVX Y:=( Z,) TA B AL T CTRL SH I F T A- Z K H F1
21、3 SIMATIC S7 / M7 开环控制 SIMATIC HMI 1 伺服控制 MM440 SIMOREG MASTERDRIVES VC MASTERDRIVES MC 6 7 1 SIMATIC S7 SIMATIC M7 SIMODRIVE CNC PC/PG PROFIBUS-DP COMBIMASTER SIMOLINK 4 4 SIMADYN D SIMADYN D 集中控制 技术 分布控制 技术 闭环控制 集散解决方案 集散解决方案 SIMOVERTMASTERDRIVES Siemens Automation and Drives Training Center in Ch
22、ina Siemens Automation and Drives Training Center in China 1 1- -21 21 光纤环网用于数据传输；每个站点作用如同信号放大器 最多201个站点 站点功能：收发器，发送器 极高的网络传输速度，例如：传输100个32位数据用630 S 同步功能（石英钟精度） 较长的数据传输距离 发送器控制总线报文 时钟发生器 传输方式 -“ 主从”方式 -“ 点到点” 方式 完善的诊断： 发送器与其他站点都具有故障诊断能力 SIMOLINK SIMOLINK 特性 特性 SIMOVERTMASTERDRIVES Siemens Automatio
23、n and Drives Training Center in China Siemens Automation and Drives Training Center in China 1 1- -22 22 SIEMENS 6SE7016- 1EA30 WR 2 ,2 k W Nr. 467321 SIMOVERT SC 主站中插入控制板 - 管理数据报文 - 数据分配的逻辑主站 收发器可发送接收循环数据 SIEMENS 6SE7016- 1EA30 WR 2 ,2 k W Nr. 467321 SIMOVERT SC 特点： 主站最多发送8 个32 位数据给每个收发器 每个收发器可发送最
24、多8 个32 位数据 目标地址原则 收发器 SIEMENS 6SE7016- 1EA30 WR 2 ,2 k W Nr. 467321 SIMOVERT SC 主站 SIMATIC S7 1 SIMATIC M7 SIMOLINK Adr. SIMADYN or SIMATIC S7 收发器 收发器 SIMOLINK/ SIMOLINK/ 主从方式 主从方式 SIMOVERTMASTERDRIVES Siemens Automation and Drives Training Center in China Siemens Automation and Drives Training Cent
25、er in China 1 1- -23 23 源地址原则 发送器可发送接收数据 并且管理控制全部报文 数据 收发器可发送，接收数 据 特点：每个站点均可发送任意8个32位数据（写） 每个站点均可接收任意8个32位数据（读） SIMOLINK/ SIMOLINK/ 点到点方式 点到点方式 SIMOVERTMASTERDRIVES Siemens Automation and Drives Training Center in China Siemens Automation and Drives Training Center in China 1 1- -24 24 收发器 收发器 收发器
26、 SIEMENS 6SE7016- 1EA30 WR 2,2 kW Nr. 467321 SIMOVERT SC SIEMENS 6SE7016- 1EA30 WR 2,2 kW Nr. 467321 SIMOVERT SC SIEMENS 6SE7016- 1EA30 WR 2,2 kW Nr. 467321 SIMOVERT SC 外部制动电阻 连续制动功率：PD 制动功率1 ：P 20 = 4 x P D 制动20s ，间歇70s 制动功率2 ：P 3 = 6 x P D 制动3s ，之后在27s 内制动功率线性下降为0，间歇60s 制动单元制动电阻（外部制动电阻） 制动单元制动电阻（
27、外部制动电阻） MASTERDRIVES VC Siemens Automation and Drives Training Center in China Siemens Automation and Drives Training Center in China 1 1- -25 25 外部制动电阻技术参数 0 MASTERDRIVES VC Siemens Automation and Drives Training Center in China Siemens Automation and Drives Training Center in China 1 1- -26 26 内部
28、制动电阻技术参数 连续制动功率：P Di n t . = P De x t . x 1/8 制动功率1 ：P 20 = 4 x P D 制动2.5s ，间歇87.5s 制动功率2 ：P 3 = 6 x P D 制动0.4s, 间歇86s, 之后在4 秒内制动功率线性下降为 制动单元制动电阻（内部制动电阻） 制动单元制动电阻（内部制动电阻） SIMOVERTMASTERDRIVES Siemens Automation and Drives Training Center in China Siemens Automation and Drives Training Center in Chin
29、a 内部制动电阻 to20kw 供电 公共直流母线 整流单元 预充电 回路 电压 功率 直流电流 公共整流单元 公共整流单元 MASTERDRIVES VC Siemens Automation and Drives Training Center in China Siemens Automation and Drives Training Center in China 1 1- -27 27 供电 自藕变压器 公共直流母线 电压 功率 直流电流 适用于所有电机的产品系列 适用于所有电机的产品系列 SIMOVERTMASTERDRIVES Siemens Automation and
30、Drives Training Center in China Siemens Automation and Drives Training Center in China 1 1- -28 28 晶闸管桥 SIMOVERT MASTERDRIVES 矢量控制 （背景知识） ASM AC AC ASM 400V 50Hz 400v 50Hz 1450 1/min 0V.mains 0f.mainsf.max 400v 50Hz 1450 1/min 同步转速 转速 f- 频率 p- 极对数 s- 滑差 (1-s) 感应电机工作原理（公频电源 感应电机工作原理（公频电源/ / 变频器） 变频
31、器） SIMOVERTMASTERDRIVES Siemens Automation and Drives Training Center in China Siemens Automation and Drives Training Center in China 2 2- -1 1 n =60 p f n= 6 0 p f 0 1/8 的逆变器额定电流 电机额定电流 电机 变频器结构框图 变频器结构框图 SIMOVERTMASTERDRIVES Siemens Automation and Drives Training Center in China Siemens Automatio
32、n and Drives Training Center in China 2 2- -2 2 峰值电流 短时过载电流 基本负载电流 限制条件 VC200KW (400VAC) i.11.36 I / I.rated (t.1=60s) l.11 : 禁止使用 T = 300s 限制条件 MC 书本型，MC 装机装柜型 VC 200KW (400VAC) l.11.6 l / l.rated (t.1 = 30s) l.11 : 禁止使用 T = 300s 限制条件 MC 紧凑加强型 l.11.6 l / l.rated (t.1 = 30s) l.11 3.0 l / l.rated (t
33、.1 = 0.25s) T = 300s t.1 之后电流下降到0.91倍额定电流 过载运行 过载运行/ / 负载周期 负载周期 SIMOVERTMASTERDRIVES Siemens Automation and Drives Training Center in China Siemens Automation and Drives Training Center in China 2 2- -3 3 基本负载电流=0% 基本负载电流=70% 过载（100% ）无正弦，dv/dt 滤波器 过载运行 过载运行/ / 负载周期 负载周期 SIMOVERTMASTERDRIVES Sieme
34、ns Automation and Drives Training Center in China Siemens Automation and Drives Training Center in China 2 2- -4 4 基本负载电流=91% CONV 变频器 INV 逆变器 R 整流器 P 制动电阻 （直流母线） 变频器配置 变频器配置/ / 用制动单元实现四象限运行 用制动单元实现四象限运行 SIMOVERTMASTERDRIVES Siemens Automation and Drives Training Center in China Siemens Automation
35、and Drives Training Center in China 2 2- -5 5 直流母线电压不可调 V.DC=100% (100%=1.35V.phase-to-phase.mains) cos = 触发角的函数 方波电流 直流母线电压可调（可控） 100%V.DC200% (100%=1.35V.phase-to-phase.mains) -0.8cos +0.8 正弦电流 在回馈方式与电源断电的情况下不会出现逆变颠覆 用整流 用整流/ / 回馈单元实现四象限运行 回馈单元实现四象限运行 SIMOVERTMASTERDRIVES Siemens Automation and D
36、rives Training Center in China Siemens Automation and Drives Training Center in China 2 2- -6 6 6 6 脉动整流结构框图 脉动整流结构框图/ / 谐波分量 谐波分量 SIMOVERTMASTERDRIVES Siemens Automation and Drives Training Center in China Siemens Automation and Drives Training Center in China 2 2- -7 7 6脉动整流桥 12脉动整流桥 12 12 脉动整流桥
37、结构框图 脉动整流桥结构框图/ / 谐波分量 谐波分量 SIMOVERTMASTERDRIVES Siemens Automation and Drives Training Center in China Siemens Automation and Drives Training Center in China 2 2- -8 8 AFE AFE （ （ 有功前端）整流器结构框图 有功前端）整流器结构框图/ / 运行原理 运行原理 SIMOVERTMASTERDRIVES Siemens Automation and Drives Training Center in China Sie
38、mens Automation and Drives Training Center in China 2 2- -9 9 COS COS 控制原理 控制原理 SIMOVERTMASTERDRIVES Siemens Automation and Drives Training Center in China Siemens Automation and Drives Training Center in China 2 2- -10 10 隔离开关 熔断器 主接触器 HF- 滤波器（A1,B1) 进线电抗器 变频器 运动控制 矢量控制 输出电抗器 不允许 电机 (1) (1) 四个输出电
39、抗器；铁心或铁氧体 取决于脉冲频率 (2) (2)dv/dt - 滤波器，可以和电抗器结合 使用正弦滤波器，不带输出电抗器 (3) (3) 输出接触器或隔离开关 电机 推荐的电路配置 推荐的电路配置/ / 输入 输入- - 输出电路 输出电路 SIMOVERTMASTERDRIVES Siemens Automation and Drives Training Center in China Siemens Automation and Drives Training Center in China 2 2- -11 11 Masterdrives 矢量控制 两个输出电抗器 无输出电抗器 滤
40、波器对于1LA5,6,8 电机 Masterdrives 运动控制 不带输出电抗器 正弦滤波器 只对于空间矢量调制! 不带输出电抗器 以上适用于屏蔽电缆；非屏蔽电缆：1.33 dv/dt 一个滤波器 + 两个输出电抗器 (I.max) dv/dt 一个滤波器 无输出电抗器 (I.max) 变频器输出电缆长度 变频器输出电缆长度/ / 滤波器的影响 滤波器的影响 SIMOVERTMASTERDRIVES Siemens Automation and Drives Training Center in China Siemens Automation and Drives Training Cen
41、ter in China 2 2- -12 12 正弦滤波器 一个输出电抗器 逆变器电流突变 逆变器电流突变 SIMOVERTMASTERDRIVES Siemens Automation and Drives Training Center in China Siemens Automation and Drives Training Center in China 2 2- -13 13 逆变器电流突变 逆变器电流突变 SIMOVERTMASTERDRIVES Siemens Automation and Drives Training Center in China Siemens
42、Automation and Drives Training Center in China 2 2- -14 14 VC: f.pulse3kHz 铁氧体电抗器 最多4 个电抗器串联 MC: 不允许接输出电抗器 谐波辐值 电机电压的畸变 电机电压的畸变 SIMOVERTMASTERDRIVES Siemens Automation and Drives Training Center in China Siemens Automation and Drives Training Center in China 2 2- -15 15 谐波辐值 无dv/dt 滤波器 有dv/dt 滤波器
43、电压限制滤波器（ 电压限制滤波器（dv/dt dv/dt 滤波器）的作用 滤波器）的作用 SIMOVERTMASTERDRIVES Siemens Automation and Drives Training Center in China Siemens Automation and Drives Training Center in China 2 2- -16 16 逆变器输出电压（不带正弦滤波器） 正弦滤波器的输出电压 正弦滤波器的作用 正弦滤波器的作用 SIMOVERTMASTERDRIVES Siemens Automation and Drives Training Cente
44、r in China Siemens Automation and Drives Training Center in China 2 2- -17 17 状态 切换 特殊 状态 晶闸管号( = 导通) 电机电势 合成电势 逆变器工作原理 逆变器工作原理 SIMOVERTMASTERDRIVES Siemens Automation and Drives Training Center in China Siemens Automation and Drives Training Center in China 2 2- -18 18 状态切换 状态切换 全导通状态逆变器输出电压 全导通状
45、态逆变器输出电压 SIMOVERTMASTERDRIVES Siemens Automation and Drives Training Center in China Siemens Automation and Drives Training Center in China 2 2- -19 19 例如 基波 5次谐波 逆变器输出电压 逆变器输出电压/ / 基波与谐波含量 基波与谐波含量 SIMOVERTMASTERDRIVES Siemens Automation and Drives Training Center in China Siemens Automation and Dr
46、ives Training Center in China 2 2- -20 20 调节逆变器输出电压 调节逆变器输出电压rms rms 值 值 SIMOVERTMASTERDRIVES Siemens Automation and Drives Training Center in China Siemens Automation and Drives Training Center in China 2 2- -21 21 低脉冲频率 高脉冲频率 电机电流 电机电流/ / 脉冲频率的影响 脉冲频率的影响 SIMOVERTMASTERDRIVES Siemens Automation and Drives Training Center in China Siemens Automation and Drives Training Center in China 2 2- -22 22
