酒泉市西门子PLC授权代理商

上海创大工控设备有限公司

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自动化技术****者

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变频器（Variable-frequency Drive，VFD）是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。通过改变电源的频率来达到改变电源电压的目的，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。随着工业自动化程度的不断提高，变频器也得到了非常广泛的应用。

1.按变换的环节分类：

　　（1）交-直-交变频器，则是先把工频交流通过整流器变成直流，然后再把直流变换成频率电压可调的交流，又称间接式变频器，是目前广泛应用的通用型变频器。

　　（2）可分为交-交变频器，即将工频交流直接变换成频率电压可调的交流，又称直接式变频器

2.　按直流电源性质分类：

　　（1）电压型变频器

　　电压型变频器特点是中间直流环节的储能元件采用大电容，负载的无功功率将由它来缓冲，直流电压比较平稳，直流电源内阻较小，相当于电压源，故称电压型变频器，常选用于负载电压变化较大的场合。

　　（2）电流型变频器

　　电流型变频器特点是中间直流环节采用大电感作为储能环节，缓冲无功功率，即扼制电流的变化，使电压接近正弦波，由于该直流内阻较大，故称电流源型变频器（电流型）。电流型变频器的特点（优点）是能扼制负载电流频繁而急剧的变化。常选用于负载电流变化较大的场合。

3.按主电路工作方法分类：电压型变频器、电流型变频器

4.按照工作原理分类：可以分为V/f控制变频器、转差频率控制变频器和矢量控制变频器等

5.按照开关方式分类：可以分为PAM控制变频器、PWM控制变频器和高载频PWM控制变频器

6.按照用途分类：可以分为通用变频器、高性能**变频器、高频变频器、单相变频器和三相变频器等。此外，变频器还可以按输出电压调节方式分类，按控制方式分类，按主开关元器件分类，按输入电压高低分类。

7.按变频器调压方法：

　　⑴、PAM变频器是一种通过改变电压源Ud 或电流源Id的幅值进行输出控制的。

　　⑵、PWM变频器方式是在变频器输出波形的一个周期产生个 脉冲波个脉冲，其等值电压为正弦波，波形较平滑。

8.按工作原理分：

　　⑴、U/f控制变频器（VVVF控制）

　　⑵、SF控制变频器（转差频率控制）

　　⑶、VC控制变频器（Vectory Control 矢量控制)。

9.按国际区域分类：

　　⑴、国产变频器：浙江三科、欧瑞传动、森兰、英威腾、蓝海华腾、迈凯诺、伟创、美资易泰帝；

　　⑵、欧美变频器：ABB、西门子、日本变频器富士三菱、韩国变频器、中国台湾变频器台达、中国香港变频器。

10.按电压等级分类：

　　⑴、高压变频器：3KV、6KV、10KV

　　⑵、中压变频器：660V、1140V

　　⑶、低压变频器：220V、380V

11.按电压性质分类：

　　⑴、交流变频器：AC-DC-AC（交-直-交）、AC-AC（交-交）

　　⑵、直流变频器：DC-AC（直-交）

12.变频器按主开关器件分为 IGBT GOT BJT 三种。

13.变频器按机壳外型分为塑壳变频器、 铁壳变频器和柜式变频器。

基本组成

　　变频器通常分为4部分：整流单元、高容量电容、逆变器和控制器。

　　整流单元：将工作频率固定的交流电转换为直流电。

　　高容量电容：存储转换后的电能。

　　逆变器：由大功率开关晶体管阵列组成电子开关，将直流电转化成不同频率、宽度、幅度的方波。

　　控制器：按设定的程序工作，控制输出方波的幅度与脉宽，使叠加为近似正弦波的交流电，驱动交流电动机。

工作原理

1.概述

变频器的工作原理是通过控制电路来控制主电路，主电路中的整流器将交流电转变为直流电，直流中间电路将直流电进行平滑滤波(电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容。电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。)，逆变器最后将直流电再转换为所需频率和电压的交流电，部分变频器还会在电路内加入CPU等部件，来进行必要的转矩运算。

2.整流器

　　较近大量使用的是二极管的变流器，它把工频电源变换为直流电源。也可用两组晶体管变流器构成可逆变流器，由于其功率方向可逆，可以进行再生运转。

3.平波回路

　　在整流器整流后的直流电压中，含有电源6倍频率的脉动电压，此外逆变器产生的脉动电流也使直流电压变动。为了抑制电压波动，采用电感和电容吸收脉动电压（电流）。装置容量小时，如果电源和主电路构成器件有余量，可以省去电感采用简单的平波回路。

4.逆变器

　　同整流器相反，逆变器是将直流功率变换为所要求频率的交流功率，以所确定的时间使6个开关器件导通、关断就可以得到3相交流输出。以电压型pwm逆变器为例示出开关时间和电压波形。

　　控制电路是给异步电动机供电（电压、频率可调）的主电路提供控制信号的回路，它有频率、电压的“运算电路”，主电路的“电压、电流检测电路”，电动机的“速度检测电路”，将运算电路的控制信号进行放大的“驱动电路”，以及逆变器和电动机的“保护电路”组成。

　　（1）运算电路：将外部的速度、转矩等指令同检测电路的电流、电压信号进行比较运算，决定逆变器的输出电压、频率。

　　（2）电压、电流检测电路：与主回路电位隔离检测电压、电流等。

　　（3）驱动电路：驱动主电路器件的电路。它与控制电路隔离使主电路器件导通、关断。

　　（4）速度检测电路:以装在异步电动机轴机上的速度检测器(tg、plg等)的信号为速度信号，送入运算回路，根据指令和运算可使电动机按指令速度运转。

　　（5）保护电路：检测主电路的电压、电流等，当发生过载或过电压等异常时，为了防止逆变器和异步电动机损坏，使逆变器停止工作或抑制电压、电流值。

西门子变频器SINAMICS G120是西门子变频器SINAMICS的一种产品，它主要由一个控制单元和一个功率模块组成。如果系统作为多轴系统的扩展时，用户可以配置适配器来完成驱动任务。控制单元是西门子变频器 G120的核心模块，在驱动控制系统的控制过程中起到了重要的作用。西门子变频器 G120的控制单元分为单轴驱动控制单元，控制单元适配器等多种类型，用户在使用西门子变频器 G120时，需要注意它的安全功能。本文下面就来介绍一下西门子变频器 G120的安全功能，供用户在选择使用及调试时进行参考。

二、西门子变频器 G120安全功能

西门子变频器SINAMICS G120集成了标准的安全功能并可以通过特定的授权，实现更多的安全功能，这些功能如下：

1. 标准的安全功能

（1）STO：即安全扭矩关断功能，确保了电机不再输出扭矩，防止了一些意外的启动；

（2）SS1：即安全停止功能，该功能使电机快速停止，一旦进入静止状态，激活STO功能；

（3）SBC：即安全抱闸功能，用于安全控制一个设备抱闸；

2. 可添加授权的安全功能

（1）SS2：即安全停车功能2，可以使得电机快速停止，一旦进入静止状态，就对静止的位置进行监控；

（2）SOS：即安全操作停止，监控安全停止的位置，并且不取消驱动的闭环控制；

（3）SDI：即安全方向监控，确保驱动器始终在一个选定的方向运行；

（4）SSM：即安全速度监控，当驱动在某一个设定的速度以下运行时，会给出一个信号置位；

（5）SLP：即安全限位功能，监控一个轴是否在一个预设的路径范围内运行。

三、总结

综上所述，西门子变频器SINAMICS G120系列为用户提供了多种安全功能，其中有自带的标准安全功能，也有通过授权后可以扩展的安全功能。在使用过程中，用户可以根据实际需求，选择相应的安全功能，从而确保自动化驱动控制系统安全稳定的运行。用户在使用和调试过程中，可以参考本文提供的方法进行处理，并确保安全运行。如果用户需要更多的了解和使用西门子变频器，我们也会更好的提供相关技术支持。