第六章-西门子通用变频器

P525 搜索电流
P526 搜索速度
捕捉再启动命令
ON / OFF命令
开环方式
ab 电流
搜索电流
速度反馈 闭环方式
转速 n max
停转测试
搜索
励磁
启动
P603 去磁时间
P602 励磁时间
t
电流设定 t
频率设定 t
图6-14 西门子6SE70系列变频器瞬停再启动的功能图
※系统设计及应用实例
地
图6-24抑制电磁干扰的一般措施
变频器
L1 L2 L3
E
3 680nF 250V AC
铁氧体环 U V W
E
图6-25 一种低成本的电磁干扰抑制方法
控制线
变频器
PE
电源线
L1L2 L3
电动机电缆 UVW
E
E
电动机
电动机座接地
电磁干扰分布电流
图6-26 采用滤波器和屏蔽电缆时电磁干扰电流分布
读参数，其值是输入的模拟量的数值； KK0011（KK0013）是端子15-16（16-17）输
入量的连接器号。
图6-32是变频器给定通道功能模块的一部分 。图中，变频器速度（频率）的主给定连接器 参数是P443，出厂设定值为P443=11，因此模 拟量输入1为变频器速度（频率）的主给定，参 见图6-31.电动电位计输出连接器号为KK0058， 见图6-29。设定变频器速度（频率）辅助给定 连接器参数P433=58，这样把电动电位计的输出 作为变频器速度（频率）的辅助给定。实际使
图6-28 开关量输入/输出功能块
1.电动电位计功能块 如图6-29所示为电动电位计功能模块。它
的基本功能如下：当控制字bit13=1，bit14=0时 ，电动电位计输出上升；当bit13=0，bit14=1时 ，电动电位计输出下降。从0%上升到100%的时 间由参数P431设定；从100%下降到0%时间由参 数P432设定。电动电位计输出最大值由参数P421 设定（出厂设定值为100%）；最小值由参数 P422设定（出厂设定值为0%）。
M / Mn
% 100 90 80 70 60
恒磁区域 外通风
弱磁区域
按温度级F使用 按温度级B使用
10 20 30 40 50 60 70 80 f (Hz)
图6-20 自通风电动机在全调速范围内允许转矩典型曲线
图6-21变频器功率部分的基本配置
耦合电容进入变频器，并在阻抗 Z i 上产生一个压降，导致扰动噪声，如图6-22所示。
6.7 通用变频器应用实例
本节实例1以西门子6SE70系列变频器控制部分接线为 例，介绍了变频器常用的控制信号及功能、开关量/模拟 量输入/输出端及使用方法，特别是参数设定及功能模块 之间的连接。
实例2中通过一个风机变频调速系统使读者了解西门 子6SE70系列变频器的简单应用。
6.7.1 实例1：西门子6SE70系列变频器控制 部分接线
图6-17卷取电动机
变频器电流 / 功率
136%
100% 91%
短时电流 额定电流（长时）
基本负载电流（有过载能力）
t 60s
300s
图6-18西门子6SE70系列变频器的过载能力
n
n1
n2
n1
n2
t O
I
I1
I3
I5
I2
I4
t
O t1 t2 t3 t4
t5
t6
图6-19 频繁加/减速运行曲线
图6-29 电动点位及功能模块
在现场控制变频器工作时，可以在操作台
上设两个按钮，一个是升速按钮，一个是降速 按钮。如果用开关量输入端5控制升速，开关量 输入端6控制降速，外部接线如图6-30所示， +24V输入相当于开关量为1，开路为零。如图628中，开关量输入端5、6的连接器号分别是 B0014和B0016，设定参数P573=14，P574=16， 把开关量输入端5、6的状态分别送到控制字 bit13和bit14位，这样，SB3是升速按钮，SB4是 降速按钮。
第六章 西门子通用变频器 徐建英
6.1 西门子6SE70系列变频器V/f控制算法 1.带测速反馈的V/f控制 如图6-1所示为带测速反馈的V/f控制算法。
RFG n*
N act 转速实际值
n 调节器
+
Vd V/f特性
V
Vm
V*
Vst
f
-
+
Vd校正
f
+
+
-
在f
f
时有效
slip
触发装置 f st
变频器
I*max
+
Iact
电流限幅调节器
f
电流实际值
在f
f
时有效
slip
IR补偿
V
I
电流实际检测值
转速实际值
图6-1带测速反馈的V/f控制算法
nact
T
M
系统最小给定 P457
速度（频率）给定
P455 P456 跳跃频率 跳跃频率带宽
加速 加速时 减速 时间 间单位 时间 P462 P463 P464
用时，可根据需要选择其中的一个作为变频器
速度（频率）给定。
图6-32中，参数P448、P449分别是点动1、 点动2的速度设定值。通过控制字1的bit8和bit9 的状态选择变频器的速度（频率）给定。参数 P568、P569分别是bit8、bit9的开关量连接器参 数，两者的出厂设定值都是0，即bit8=0， bit9=0，因此，变频器的速度（频率）给定是主 给定或辅助给定。
减速时 间单位 P465
Tup
y
Tup
Tdn
100%
斜坡函数发生器RFG t
100%
dy / dt
去速度调节器及fst相加点
AR ER AR ERAR ERAR ER
t
T up-eff
Tdn-eff
P469 起始圆 弧时间
P470 终止圆 弧时间
图6-2斜坡函数发生器
n
n给定 与Imax对应的加速度 斜坡升速中最大 允许的加速度
图6-6 V/f特性及
isq转矩（有功）电流
iU实测U 相电流
iW实测W相电流
3 2
变频器输出三相电流iU ,V ,W
电流计算
励磁电流isd 转矩电流isq
非同步空间矢量 调制模块
磁场定向转角s = sdt
电流基波有效值
i
2 sd
i
2 sq
电流转矩分量的有效值
图6-7 转矩电流和励磁电流的计算
变频器
转差频率 f 转 差
（b）转差频率的计算 图6-8 通用V/f控制算法及转差频率的计算
3U d / 2
DC制动电流IDB DC制动持续 DC制动启动频率fDB
P396
时间tDBP397 P398
DC制动选择
外部命令
2
快停+OFF 3
1
禁止
0
fset
f1
P398fDB
I set
停止命令有效
触发禁止 t
P603 等待时间
Iact I DB +
I DB
Iact
t
P397
tDB
逆变器
P395
图6-12西门子6SE70系列变频器DC制动功能
KIB / FLR启动值 P518
动态响应系数 P519
Vd，rated
Kp
Tn
f st
Vd反馈
Kp P520
Tn
Tv
P521 P522
图6-13 6SE70系列变频器KIB/FLR功能框图
1 P24
SB3 5
SB46 6SE70 SB57 变频器
图6-30 电动电位计控制按钮
1.模拟量输入功能模块 如图6-31所示为模拟量输入功能模块。
从图中可见，输入量可以是电压信号或电流信 号，由参数P632.1(P632.2)的设定值及开关S3（ S4）位置决定。
图6-31 模拟量输入功能模块
n（r/min）
1500 1000 500
n（r/min）
0 9.4 22.7 45
T（L N m）
0 0.49 2.38
PL (kW ) 7.5
（a）机械特性
（b）功率特性
图6-15二次方律负载及其特性
例1卷取机电动机容量计算 卷取机工作原理如图6-16所示。
图6-16 卷取机工作原理图
电动机额定
弱磁开始频率P293
电压P101
1
U
抛物线V / f特性
0
f
直流母线 PWM调制 电压值 深度限幅
线性V / f特性
Vd
1
U
Vd
Vm + V *
+ +
Vd 校正
Vst
0
f
校正
+ + 提升电压IR补偿
IR补偿
P318
V
提升模式
电动机定子
和电缆阻抗
压降补偿系
数P334
低频高加速转矩 附加电流I1P322
t
f
跳跃频率 O
跳跃频率带宽
f 给定
图8-9 S曲线与斜坡升速过程比较
图8-10 跳跃频率设定
速度增益1 P236 速度增益2 P235
速度调节器 增益Kp自适应
自适应参考输入P232
实测速度 自适应1
n/fact
P233
+
自适应2 P234
速度调节器积分时间常数P240
KP
Tn
V / f 特性
噪声源
耦合电容 Ck
Is 信号线
源自文库
装置
板 Zi
图6-22 通用变频器的扰动信号
噪声源
Ck 屏蔽信号线
Is
装置 滤波器
板 Zi
图6-23使用屏蔽信号线抗电磁干扰的原理示意图
控制柜
300mm
控制器 0V
L1L2 L3 300mm E 300mm
变频器
PE
UV W
E 300mm
电动机
接地母线
电动机座接地
西门子6SE70系列变频器控制部分接线如图6-27 所示。各端子功能如表6-1所示。
图6-27 西门子6SE70变频器控制部分接线
1.功能块连接 变频器有着大量的开环和闭环控制功能、
通信功能、监控和操作器控制功能，这些功能 的基本单元是功能块，功能块可进行参数设置 和自由连接。
功能块之间的连接是通过连接器来完成的。 开关量的连接号为Bxxxx。数值量的连接号为 Kxxxx，16位精度；或KKxxxx，32位精度。
如果设定端子15-16（17-18）输入0-10V电 压信号，或者0-20mA、4-20mA电流信号，经 A/D换算后的数值量为0-100%。对-10-10V电 压信号，-20-20mA电流信号，对应的数值量 是-100%-100%。P634.1（P634.2）为数字滤 波器的滤波常数；P631.1（631.2）为偏置设定 ，出厂设定值为0；参数r637.1（637.2）是只
RFG输出
电流限幅调节器增益P331
+
+
+
f st
电流限幅调节器积分时间常数P332
f
+
KP
Tn
电流限幅值I* max
P275
I act
V
实测电流值
图6-5 速度调节器及电流限幅调节器
f st 提升电压 设定P325
提升电流 设定P325
电动机定子和电 缆电阻值P121
特性选 择P330
电压提升终 电机额定 点频率P326 频率P107
V / f 特性
Vd
V
Vm V *
+ f
Vd校正
Vst
RFG
n*
+
+
f
f转差 +
触发装置
f st
电流限幅调节器
在f fslip 时有效
转差补偿
IR补偿
I* max
+
f
电流实际
I
检测值
V
I act
在f fslip时有效
M
（a）通用V/f控制算法
转差补偿比例增益 P336
f转 差
转矩电流 i s q
图6-32 给定通道功能模块
4.模拟量输出功能模块 如图6-33所示为模拟量输出功能模块
。它可以输出-10~10V的电压信号，也可以 输出0~20mA电流信号。模拟量输出1出厂设 定输出实际转速，模拟量输出2变为变频器 输出的实际电流值。这样在模拟量输出1和2
上可分别接一块转速表和电流表。
图6-33 模拟量输出功能模块
图6-28中，端子3是开关量输入/输出端1，如果作为 开关量输入端，它的连接器是B0010；如果作为开关量 输出端用它的开关量连接器参数为P651.1。图6-28中， 端子3的出厂设定状态为开关量输出。B0107是状态字 bit3的连接器号，变频器运行正常时B0107=1，存在故 障时，B0107=0。要把该位的状态从端子3输出，只要设 定参数P651.1=107即可，它完成了状态字bit3与端子3之 间的连接。这样，当变频器运行正常时，端子3输出24V； 变频器存在故障时，端子3输出0V。B0106也是状态字 bit3的另一个连接器号，变频器运行正常时，B0106=0； 存在故障时，B0106=1。反之，通过连接器号B0010， 可以把从端子3输入的状态送到其他的功能块。
图中6-29中，连接器参数P428可以连接一个双精
度数值量，这个量称为电动电位计设定值。出厂设定 P428=0，也就是P428连接了一个连接器号为KK0000 的数值量，变频器规定数值0的连接器号为K0000或 KK0000，即这种情况下的电动电位计设定值为0。连 接器参数P427可以连接一个开关量，在开关量上升沿 沿时，电动电位计输出为参数P428连接的设定值。由 于端子7，即开关量输入5的连接器号是B0018，设 P427=18，端子7就可以用来设定电动电位计设定值。 如果参数P428连接的设定值为0，端子7状态由0变1时 ，电动电位计复位到0输出。图6-30中，SB5用来控制 开关量输入端子7的状态，作为电动电位计复位按钮。
在变频器内部，像电流、电压、频率、转速 、转矩等数值量都是规范化的，统一用百分数表 示，并有相应的参数对这些量进行规范化。参数 P350用于规范所有的电流量，如设P350=80，则 变频器内部所有的电流量，当它的读数为100% 时，相当于80A的实际电流值。P353用于规范所 有的转速值。