1、Automation and Drives SEDS Customer Service 西门子(上海)电气传动设备有限公司 大型传动-西门子高压变频培训 服务热线：02158485775 Automation and Drives SEDS Customer Service 培训时： 对不清楚的地方，可随时提出， 对讲课中出现的错误，可及时纠正。 培训目的： 1.了解电机调速原理和西门子完美无谐波变频器原理和特点 2.能够处理西门子完美无谐波变频器一些简单故障。 3.熟悉西门子完美无谐波变频器操作和日常维护。 什么是变频器 是一种控制交流电机的装置. 它将固定电压，固定频率 的电源转换为电压可
2、变，频率可变的电源。 VFD 控制对象为通用交流电机。 使电机在不同速度运行时也能保持工频运行时的效果。 VFD 可以替代其它更贵或效率低下的调速设备(如直流 传动，机械离合器，液力偶合器等）以减低设备维护成 本。 VFD效率更高，降低用户运行成本。 3 交流电机 交流电机 同步电机 异步电机 等效 电机调速的方法 N = 60 fN = 60 f 1 1 (1-s)/ p (1-s)/ p f 1= 电机供电频率，S = (n1-n)/n1 转差率，P = 电机极对数 4 电机调速分类 改变电机的极对数。 改变电机的转差率。 1. 转子串电阻调速 2. 定子调压调速 3. 电磁转差离合器调速
3、 4. 转子串级调速 改变电机的供电频率，即变频调速 5 变频器的基本原理 E=4.44 f1 K N f1 - 电机频率。 N - 每相绕组匝数 - 电机气隙磁通 K - 与绕组有关的常数 =E/(4.44*K*N*f1)=K*(E/f1) VVVF- 变压变频同时进行是电 机正常运行的需要 U ff0 un 调压调频曲线 6 保持磁通恒定的必要性 电机在任何速度下都应保持磁通恒定。 磁通太强-电机励磁电流过大 磁通太弱-电机铁芯利用不充分，输出力矩 下降。 7 通用变频器的基本结构 整流器 中间直流环节 逆变器 控制电路 整流器逆变器 电动机 直流环节 控制电路 ACDCAC 8 整流器
4、三相全波半控整流： 效率略低，可省去充电限幅电路。 斩控式整流器（PWM整流器）： 效率高，功率因素可调，能量可回馈电网 三相全波桥式二极管整流： 效率高，成本低，控制简单 六脉波整流电路 9 直流环节 也称滤波或储能环节 由电感或电容组成 用于负载与整流器之间的无功功率 的缓冲 抑制直流侧电压或电流的脉动 电容电感 10 逆变器 将直流电压或电流转换成频率、电压可变的交流电 器件工作于开关状态 每个器件并联续流二极管 器件为全控型（GTR，GTO，IGBT，IGCT等） 11 通用变频器的分类 按主回路结构形式： 1.电流源型 2. 电压源型 按控制方式分： 1.U/f控制 根据电压、频率对
5、应关系对变频器的频率和电压进行控制，称为U/f控制，又称VVVF控制方式。 2.转差频率控制 利用速度传感器检测出转差频率，实现转差补偿的的闭环控制方式称为转差频率控制方式， 是为了提高U/f控制的静态调速精度的一种控制方法。 3. 矢量控制 为了提高变频调速的动态性能，根据交流电机的数学模型、利用坐标变换的手段，将交流电动机 的定子电流分解成磁场分量和转矩分量电流，并分别加以控制的一种方式。 4.直接转矩控制 按输出电压调节方式分类 1.PAM(脉冲幅值调制方式) 2.PWM(脉冲宽度调制方式) 按采用的功率器件分类 1.BJT(双极晶体管) 2.GTO(门极可关断晶闸管) 3.IGBT(绝
6、缘栅双极晶体管) 4.其他 12 变频器结构图 3 1 2 T1 T2 + + Q4 Q1 Q2 Power Output of Cell IGBTQ1-Q4 Q3 整流部分直流环节逆变部分 A B C1 13 变频器基本原理 当K1、K2同时闭合时，电机上的电压为A点高，B 点低；K3、K4同时闭合时，则电机上的电压为A点 低B点高。这样和连续不断地交替开合，在电机两 端就形成了一交变电压，也就是交流电。 14 PWM技术 PWM-Pulse Width Modulated Technology 脉冲宽度调制-通过控制电力电子器件的通、断时间 及通断次序将直流电压转换为系列宽度不一的矩形 脉
7、冲电压。 PWM的类型 SPWM-正弦波PWM 准优化PWM- SVPWM，SAPWM 优化PWM-指定谐波消除PWM，转矩脉动PWM 15 常见高压变频器的分类 按输出形式分： 1. 高-高型 2. 高-低-高型 按电路结构分： 1. 三电平（中点钳位式） 2. 两电平 3. 单元串联多电平 按缓冲电路分： 1. 电压源型 2. 电流源型 16 高压变频器的性能指标之一高压变频器的性能指标之一 输入谐波 17 谐波就是无用和有害的 电压和电流，一般频率 变化并且和基波叠加在 一起 谐波产生于非线性负载 ，使得电流和电压不成 比例 3x x Fundamen ta 基波 3rd Harmoni
8、c 3次谐波 高压变频器的性能指标之一高压变频器的性能指标之一 输入谐波输入谐波 18 谐波使公用电网中的元件产生了附加的谐波损耗，降低了发电、输电及用 电设备的效率，大量的3次谐波流过中性线时会使线路过热甚至发生火灾。 谐波影响各种电器设备的正常工作。谐波对电机的影响除引起附加损耗外 ，还会产生机械振动、噪声和过电压，使变压器局部严重过热。谐波使电容 器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短，以至损坏。 谐波会引起公用电网中局部的并联谐振和串联谐振，从而使谐波放大，使 危害加剧，甚至引起严重事故。 谐波会导致继电保护和自动装置的误动作，并会使电器测量仪表计量不准 确。 谐波会对邻近的通信系统产
9、生干扰，轻者产生噪声，降低通信质量；重者 导致信息丢失，使通信系统无法正常工作。 谐波有哪些危害谐波有哪些危害 19 6脉冲、12脉冲、无谐波 电压电流波形 20 高压变频器的性能指标之二高压变频器的性能指标之二 输入功率因素 21 AC-DC Conversion DC-AC Conversion DC Link AC Input; fixed Frequency, fixed Voltage AC Output; variable Frequency, variable Voltage Motor Capacitor or Inductor 变频器输入功率因素主要与变频器中间直流环节(电压
10、源型或电流源型) 有关。 电压源型直流环节为电容，电机需要的无功电流由电容提供， 而不需要和电网交换，变频器输入功率因素高，在整个速度 范围段内基本保持不变。 电流源型直流环节为大电感，电机需要的无功电流还需与电 网交换，功率因素较低，且随着电机负载的降低而降低 22 Power Factor (%) 功率因数 Percent Load 负载百分比 Total power factor includes distortion and displacement power factor. 输入功率因数曲线输入功率因数曲线 Robicon Perfect Harmony Series vs. Co
11、nvential CSI Perfect Harmony西门子完美无谐波变频器 CSI普通电流源变频 23 西门子完美无谐波变频器西门子完美无谐波变频器 输入功率因素 大于0.95 24 高压变频器的性能指标之三高压变频器的性能指标之三 输出电压dv/dt和共模电压 25 输出dv/dt和共模电压 输出dv/dt是指变频器输出电压变化率，高的相当于在电动机线圈上反复施加陡度很大 的冲击电压，使电动机承受严酷的电应力，严重时会引起电动机绝缘损坏。的大小主 要取决于两个方面：一是电压跳变台阶的幅值，它与变频器的电压等级和主电路结构 有关；二是逆变器功率器件的开关速度，开关速度越高，越大。 三电平电
12、压源型变频器由于输出电压跳变台阶大，相电压的跳变分别达到直流母线电 压的一半，同时由于逆变器器件开关速度较快，会产生较大的。所以这种变频器一般 需要特殊设计的电动机，而且对输出电缆长度有一定的限制。 单元串联多电平变频器最大的相电压跳变等于一个单元的直流母线电压，这类变频器 输出远远低于其他类型的变频器，其开通时的约为900V/us，使得电动机绝缘不会受到 影响，可以使用普通的异步电动机，对输出电缆也没有特殊要求，目前使用的最长记 录为20km。 共模电压（也叫零序电压），是指电动机定子绕组的中心点和地之间的电压。如果电 源的中心点接地，电动机的外壳也接地，在没有输入变压器的情况下，共模电压应
13、会 施加到电动机定子绕组和外壳之间，最大可接近相电压的峰值，会严重影响电动机绝 缘。 若变频器的输入部分接有输入变压器，则由于分布电容的影响，约90%的共模电脙,濴(辆錀咞錀錀錀讀缁鮬H缀窢狝錀椀匂會會會儙匛瑎豎極卲葏葾瀰瀀琀瀀瀀琀愀攀戀挀戀愀昀戀攀攀攀攀挀挀最椀昀瑎豎極卲葏葾灧瀀琀瀀瀀琀尀尀攀挀愀搀昀挀戀渀愀昀瀀焀搀洀搀爀夀洀圀甀娀愀嘀匀瘀圀猀稀挀栀愀搀焀匀搀礀眀甀昀堀最極卲葏葾琀豎極卲葾瀀瀀琀敎挀愀搀攀挀攀搀挀戀昀搀挀挀愀搀舀極卲葏葾敛儀偻饧敛極卲葏漀幧葘齒偧呖颕琀忿开开开开开开开开开开开屟潒葧葙鮏屹彦开开开开翿極晲癸斏开开开开开琀晹箃豶癸燿忿开开开开开谀彔开开开开开蒀圀祏乲楒楩b虒葜怀鞋
14、屟蒕屟蒕屶屟蒕虎極卲葏葾屧蘀葨恙繖尀刀尀氀抏档椀尀紀榏屑渀桑需尀尀尀謀恙繖晑屟屒罨屒呓尀鹎豛斚悚u坎敛艧齒偧呖颕昀恛屒屒煭桓牵葑詞紀豲爀諿絢貋絗萀n销傕煭蕓镏S坜葦鲅藿桑唀諿镢葎蕶桑砀敭絑葲傕詛荢啛獜傕睙翿荏葛v綉葎獥婨葐葶抖諿b顮葲v葲S翿硭葧桶鸀豛斚救猀垕销啮煭桓鲀卾楩蒀葾牵葑詞紀豲牢屒呓絗葲n鸀楒舀鱙呓打虎华呓蒀扶臿屒葎呓Q摮吀葎榘蹲典蠀奫繲呓筎箏言奢繲絗葲W艗舰W抖顒牧赜屒葲洠坑敛艒呓鲀楒葾敛煭桓呓楩扒荫楩貀楒鲀卾鲀卾豢癢楒蒍藿坔楏藿屔楩葾矿蹒榈扎鲀楒葾癢楒蒍藿坔楏矿蹒榈扎言楩慠b賿蒀棿蓿萠阀榘邀眀眀晜残眰獭蘀卾鲀琀R罟衑鮏攀蒀葾攀氀襑鞕R極扙楩楒惿晵蒏荜瑛骒救絵葎屶蒀戠虑誖虑誖虑訠葿
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16、戀戀戀挀挀最椀昀缀傕驛桏炋瀀琀瀀瀀琀尀尀昀挀搀戀攀戀愀戀搀倀欀戀樀眀焀圀椀最欀爀伀氀伀礀砀一堀洀儀一瀀漀眀稀愀刀甀娀渀瘀漀最缀傕騀桏瀀瀀琀慎挀愀搀攀戀挀戀愀搀愀昀攀搀砀X鑜稀倀倀吀蜀捥吀欀眀洀礀栀唀瘀甀渀最稀樀娀欀戀挀挀儀渀吀刀欀倀圀稀砀昀攀焀瘀搀爀匀琀挀圀瘀堀最一稀缀傕驛桏刀謀开蝬蝖癥豞虾罎傕驛桏葖豬联啻鱥缰傕驛桏葖聶匀倀刀吀倀匀穒l骕栀蹵杺葧萀稰l骕桏煖杒葧罧O驾鑛葞湏齒鎀斏蹵骕煢R襒桛葑湏摎譗g蹵葶萀豶塎吁阀錀鸀X5毠,鸜T笜,毠,胔-Bi縀$菳西门子变频器SINAMICS V10ppt课件.ppt3459df9fa9a9468b9c81ad721c997ce5.gif西门子变频器SIN
17、AMICSV10ppt课件.ppt2020-121577385243-d212-41be-805b-6b349b3980b9jo9uieUHwg+2ML58MwDck6H0Qkd0875eMQOFAEnX7p7dQ5MbLQfQEA=西门子变频器SINAMICS,V10ppt课件,西门子,变频器,SINAMICS,V10ppt,课件77195d22d1e55cf5a60cf9882ada6f6a漀尔尕尴尖顺达0000400004PPT文档202012151413555615800j+CUu1A8mt37StXd9folcdoX7zp+JieUqNL3rOu9NNLRhC+whhA+hYnRAs
18、YnhSis SIEMENS 2008 / Internal Use Only SINAMICS V10 坚若磐石，恒固有道 Page 2DateIA&DT / SD / PMtAuthor SIEMENS 2008/ Internal Use Only s SINAMICS V10 - 总体介绍 SINAMICS V10是一款具备基本功能的通用型 型工业变频器 可适应更宽的电网波动 采用IP2X813覄耀舀(宽茷第3章 S7-200可编程序控制器 第3章 S7-200可编程序控制器 3.1 S系列PLC发展概述 3.2 S7-200 PLC系统组成 3.3 编程元件及程序知识 3.4
19、 相关设备 3.5 工业软件 1 第3章 S7-200可编程序控制器 本章学习目的 本章以西门子公司生产的S7-200系列小型可编程序 控制器为例，介绍具体型号的PLC，内容包括： l S系列PLC发展概述 l S7-200 可编程序控制器的系统组成 l 编程元件及程序知识 l 相关设备 l 常用工业软件 返回本章首页 2 第3章 S7-200可编程序控制器 3.1 S系列PLC发展概述 德国的西门子（SIEMENS）公司是欧洲最大的电子和 电气设备制造商，生产的SIMATIC可编程序控制器在 欧洲处于领先地位。其第一代可编程序控制器是1975年 投放市场的SIMATIC S3系列的控制系统。
20、 在1979年，微处理器技术被应用到可编程序控制器中， 产生了SIMATIC S5系列，取代了S3系列，之后在20世 纪末又推出了S7系列产品。 最新的SIMATIC产品为SIMATIC S7、M7和C7等几大 系列。 返回本章首页 3 第3章 S7-200可编程序控制器 3.2 S7-200 PLC系统组成 3.2.1 系统基本构成 3.2.2 主机结构 3.2.3 扫描周期及工作方式 3.2.4 输入输出扩展 3.2.5 主机性能指标 返回本章首页 4 第3章 S7-200可编程序控制器 从CPU模块的功能来看，SIMATIC S7-200系列小型可 编程序控制器发展至今，大致经历了两代：
21、 第一代产品其CPU模块为CPU 21X，主机都可进行扩展 ，它具有四种不同结构配置的CPU单元：CPU 212， CPU 214，CPU 215和CPU 216，对第一代PLC产品不 再作具体介绍。 第二代产品其CPU模块为CPU 22X，是在21世纪初投放 市场的，速度快，具有较强的通信能力。它具有四种不 同结构配置的CPU单元：CPU 221，CPU 222，CPU 224和CPU 226，除CPU 221之外，其他都可加扩展模块 。 5 第3章 S7-200可编程序控制器 3.2.1 系统基本构成 SIMATIC S7-200系统由硬件和工业软件两大部分构成 ，如图3.1所示。 图3.
22、1 S7-200 PLC系统组成 6 第3章 S7-200可编程序控制器 系统基本构成 1. 硬件 （1）基本单元 （2）扩展单元 （3）特殊功能模块 （4）相关设备 2. 工业软件 工业软件是为更好地管理和使用这些设备而开发的与之 相配套的程序、文档及其规则的总和，它主要由标准工 具、工程工具、运行软件和人机接口等几大类构成。 返回本节 7 第3章 S7-200可编程序控制器 3.2.2 主机结构 1. 各CPU介绍及I/O系统 （1）主机外形 SIMATIC S7-200系统CPU 22X系列PLC主机（CPU模块）的外形 如图3.2所示： 图3.2 S7-200主机外形 8 第3章 S7
23、-200可编程序控制器 （2）基本结构特点 输出信号类型 电源输出 基本I/O 存储安全 高速反应 模拟电位器 实时时钟 输入输出可扩展性 9 第3章 S7-200可编程序控制器 4种CPU各有晶体管脙,(辆錀琀咠錀錀錀讀缁H缀窢狝錀椀贂弃脙瑎厐灧瀀琀瀀瀀琀搀昀昀愀攀昀攀昀挀愀挀戀攀戀昀最椀昀瑎厐灧瀀琀瀀瀀琀尀尀攀戀搀挀挀攀搀愀愀搀挀攀戀戀挀儀洀猀匀伀最攀吀砀洀椀稀吀匀漀堀刀刀最堀最栀倀倀洀儀焀栀栀刀椀焀瑎匀瀀瀀琀慎搀攀搀挀昀挀愀戀攀愀攀攀蚑晙庖豻打簀蕔繺啶R蒐卶桏貋簀R譡祎譡祎鑧陮豦蒍荳鐀梀g膗偓杢穔辘梈扑穧辘跿蒐卶桏蒐卶桏蒐卶桏貀鲀蒁偵蒐卶桏蒐卶桏儀腒礀謀謀馕蒐卶桏捒鵎鵎鵎蒐卶桏鶁蒐卶桏蒐
24、卶桏腨捔蒐卶桏貀鲀蒁偵鲀鲀吀蒐卶桏簀簀酔螘簀簀艔讂夀謀馕挀獢瘀崀筏啞停打硧扵簀挀籞艔讂葟簀簀葒筒簀蒖筒簀酔螘挀酞螘簀簀簀簀簀甀猀猀洀愀甀氀簀簀艔讂渀籟揿栀攀礀渀攀猀琀漀欀攀猀簀岕籐椀漀琀猀簀籨楞鲀榁筒挀筒华窋辘筒鸰挀挀骐爀漀渀椀最挀鹢稀簀楞騀焀麘挀籞籞瀀熗鲀榁湏窋辘类类籬籬挀籞籬类籲籬籞籠瀀舀筒缀灮爀灞瀀荫梏筒瀀瀀爀灞缀灮一犌坞犌坞罙灮罎灮罾灮笀缀灮礀筒需罼灮罎灮罾灮笀詎瀀爀灞礀筒頀一犌坞犌坞詎瀀瀀荫梏瀀熗詎鲀榁礀詎麀騀匀腏琀騀匀腏琀騀匀腏琀咀騀匀腏琀騀匀腏琀籬衢籬麗簀罞籠需籠籞籬籲齵籞类齵礀籞籬礀焀挀籞籬类礀挀籞籬籠簀类貗籬蒗祶挀籞漀甀椀猀豻譎澀炋譥貚譔馕稀辘葞腎鑾卶蹟鑻獬馕鳿獬薀鲀鲀咁鲀鲀鲀鲀咁謀袀簀簀
