西門子6SE6440-2UE31-5DA1

德國西門子（SIEMENS）公司生產的可編程序控制器在我國的應用也相當廣泛，在冶金、化工、印刷生產線等領域都有應用。西門子（SIEMENS）公司的PLC產品包括LOGO、S7-200、S7-1200、S7-300、S7-400等。 西門子S7系列PLC體積小、速度快、標準化，具有網絡通信能力，功能更強，可靠性高。S7系列PLC產品可分為微型PLC（如S7-200），小規模性能要求的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有限公司

 ：瞿曉明（  ）24小時 ：

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變頻器節能主要表現在風機、水泵的應用上。為了保證生產的可靠性，各種生產機械在設計配用動力驅動時，都留有一定的富余量。當電機不能在滿負荷下運行時，除達到動力驅動要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成電能的浪費。風機、泵類等設備傳統的調速方法是通過調節入口或出口的擋板、閥門開度來調節給風量和給水量，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。當使用變頻調速時，如果流量要求減小，通過降低泵或風機的轉速即可滿足要求。

電動機使用變頻器的作用就是為了調速，并降低啟動電流。為了產生可變的電壓和頻率，該設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，其科學術語為“inverter”(逆變器)。一般逆變器是把直流電源逆變為一定的固定頻率和一定電壓的逆變電源。對于逆變為頻率可調、電壓可調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調速用，又叫變頻調速器。對于主要用在儀器儀表的檢測設備中的波形要求較高的可變頻率逆變器，要對波形進行整理，可以輸出標準的正弦波，叫變頻電源。一般變頻電源是變頻器價格的15--20倍。由于變頻器設備中產生變化的電壓或頻率的主要裝置叫“inverter”，故該產品本身就被命名為“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匹的空調自身耗電算下來也有20-30W,相當于一盞長明燈. 變頻器在工頻下運行，具有節電功能，是事實。但是他的前提條件是：

*、大功率并且為風機/泵類負載；

第二、裝置本身具有節電功能（軟件支持）；

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

西門子6SE6440-2UE31-5DA1功率因數補償節能

無功功率不但增加線損和設備的發熱，更主要的是功率因數的降低導致電網有功功率的降低，大量的無功電能消耗在線路當中，設備使用效率低下，浪費嚴重，使用變頻調速裝置后，由于變頻器內部濾波電容的作用，從而減少了無功損耗，增加了電網的有功功率。

軟啟動節能

1：電機硬啟動對電網造成嚴重的沖擊，而且還會對電網容量要求過高，啟動時產生的大電流和震動時對擋板和閥門的損害*，對設備、管路的使用壽命極為不利。而使用變頻節能裝置后，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，減輕了對電網的沖擊和對供電容量的要求，延長了設備和閥門的使用壽命。節省了設備的維護費用。

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

符合標準

CE 標記

MICROMASTER 變頻器符合低壓指令 73/23/EEC。

低壓規程

變頻器符合歐盟期刊發布的以下標準：

• EN 60 204

機械設備及機器電氣設備安全

• EN 61,800-5-1

電動傳動系統,變速, 第 5-1 部分: 電氣、熱和能量安全要求

機器規程

變頻器適合在機器內安裝。 機器規程 89/392/EEC 需要單獨的合格證。 必須由工廠建設單位或機器安裝單位提供。

EMC 規程

• EN 61,800-3

變速電氣傳動
Part 3： EMC 產品標準包括特殊的測試程序。

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

• EMC 產品標準 EN 61 800-3 不直接適用于變頻器，但適用于 PDS（電力傳動系統）,該系統由全套的電路、電機、電纜和變頻器組成。
• 通常，變頻器只能由有資質的合格專業人員負責在機器或設備內安裝。 因此，變頻器僅能作為沒有經過 EMC 產品標準 EN 61 800-3 認證的部件使用。但變頻器使用手冊中規定了在哪些條件下如果變頻器擴展成為 PDS，即可符合產品標準。 對于 PDS，由于遵循變速傳動系統產品標準 EN 61 800-3，所以也符合歐盟 EMC 指令。 根據 EMC 指令，變頻器本身不需要標記。
• 全新 EN 61 800-3（2005 年 7 月版）不再區分“一般適用”和“限制適用”。 然而，不同類別 C1 和 C4 需根據適用場地的 PDS 環境進行定義：
  • 類別 C1：
    額定電壓 < 1000 V 的傳動系統，可在*環境中使用
  • 類別 C2：
    額定電壓 < 1000 V 、通過插入式設備連接的固定位置傳動系統，如果用在*環境中，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，只能在第二環境中使用。 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，可在第二環境中的復雜系統中使用。 還必須制定 EMC 方案
• EMC 產品標準 EN 61 800-3 中，有關對傳導干擾電壓和輻射干擾的限制的指示，用于所謂的“第二環境”（=工業供電系統，非民用）。 這些限制低于 EN 55 011 標準中有關 A 類濾波器的限制。如果未濾波變頻器作為系統的一部分，上位饋電一側配備有電源濾波器，則該變頻器可以應用于工業環境。
• 符合 EMC 產品標準 EN 61 800-3 的 PDS 可通過 MICROMASTER 進行安裝（參見產品安裝指南）。 標題為“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 PDS 直接安裝。
• 一般來說，符合 EN 61 800 系列標準的電氣傳動系統產品標準（第 3 部分涵蓋了EMC 主題）和設備/系統/機器的產品標準必須有所區分，以避免變頻器在實際使用過程中出現任何變化。 變頻器總作為 PDS 的一部分，而 PDS 又是機器的一部分，因此，機器制造必須按照機器和環境的類型遵守各類標準，例如有關電源諧波的 EN 61 000-3-2 標準以及無線電干擾的 EN 55 011 標準。 因此，只根據 PDS 產品標準是不夠的。
• 對于電源諧波的限制，PDS 遵循 EMC 產品標準 EN 61 800-3，表明也符合 EN 61 000-3-2 和 EN 61 000-3-12 標準。
• 不考慮 MICROMASTER 和其部件的配置，機器制造廠商還應該以其他方式對機器進行修改，以符合歐盟批準的 EMC 規格。 通常，由于 EMC 產品標準適用于機器，所以符合歐盟批準的 EMC 規格。 如果不適用于機器，則采用一般標準，如 DIN EN 61 000-x-x。 主要的是，電源連接點和機器外側的傳導干擾和輻射干擾電壓應不超出相應的限制。 采用何種技術來保證這點，是不確定的。

MICROMASTER 部件和 PDS 類別概述

電磁兼容性

如果遵照特定產品的安裝指南進行安裝，則不會產生不允許的電磁輻射。

下表列出有關 MICROMASTER 變頻器干擾產生及抗干擾的測量結果。

依據規格，變頻器安裝使用屏蔽電機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。其控制方式經歷了以下四代。

*代

1U/f=C的正弦脈寬調制(SPWM)控制方式：

其特點是控制電路結構簡單、成本較低，機械特性硬度也較好，能夠滿足一般傳動的平滑調速要求，已在產業的各個領域得到廣泛應用。但是，這種控制方式在低頻時，由于輸出電壓較低，轉矩受定子電阻壓降的影響比較顯著，使輸出zui大轉矩減小。另外，其機械特性終究沒有直流電動機硬，動態轉矩能力和靜態調速性能都還不盡如人意，且系統性能不高、控制曲線會隨負載的變化而變化，轉矩響應慢、電機轉矩利用率不高，低速時因定子電阻和逆變器死區效應的存在而性能下降，穩定性變差等。因此人們又研究出矢量控制變頻調速。

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，以逼近電機氣隙的理想圓形旋轉磁場軌跡為目的，一次生成三相調制波形，以內切多邊形逼近圓的方式進行控制的。經實踐使用后又有所改進，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，以提高動態的精度和穩定度。但控制電路環節較多，且沒有引入轉矩的調節，所以系統性能沒有得到*。

第三代

矢量控制(VC)方式：

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

第四代

直接轉矩控制(DTC)方式：

1985年，德國魯爾大學的DePenbrock教授提出了直接轉矩控制變頻技術。該技術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、簡潔明了的系統結構、優良的動靜態性能得到了迅速發展。該技術已成功地應用在電力機車牽引的大功率交流傳動上。 直接轉矩控制直接在定子坐標系下分析交流電動機的數學模型，控制電動機的磁鏈和轉矩。它不需要將交流電動機等效為直流電動機，因而省去了矢量旋轉變換中的許多復雜計算；它不需要模仿直流電動機的控制，也不需要為解耦而簡化交流電動機的數學模型。

矩陣式交—交控制方式：

VVVF變頻、矢量控制變頻、直接轉矩控制變頻都是交—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，即不能進行四象限運行。為此，矩陣式交—交變頻應運而生。由于矩陣式交—交變頻省去了中間直流環節，從而省去了體積大、價格貴的電解電容。它能實現功率因數為l，輸入電流為正弦且能四象限運行，系統的功率密度大。該技術雖尚未成熟，但仍吸引著眾多的學者深入研究。其實質不是間接的控制電流、磁鏈等量，而是把轉矩直接作為被控制量來實現的。具體方法是：

1、控制定子磁鏈引入定子磁鏈觀測器，實現無速度傳感器方式；

2、自動識別(ID)依靠精確的電機數學模型，對電機參數自動識別；

3、算出實際值對應定子阻抗、互感、磁飽和因素、慣量等算出實際的轉矩、定子磁鏈、轉子速度進行實時控制；

4、實現Band—Band控制按磁鏈和轉矩的Band—Band控制產生PWM信號，對逆變器開關狀態進行控制。

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

VVC的控制原理：

VVC的控制原理是將矢量調制的原理應用于固定電壓源PWM逆變器。這一控制建立在一個改善了的電機模型上，該電機模型較好的對負載和轉差進行了補償。

因為有功和無功電流成分對于控制系統來說都是很重要的，控制電壓矢量的角度可顯著的改善0-12HZ范圍內的動態性能，而在標準的PWM U/F驅動中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模式，可使氣隙轉矩的脈動很小（與使用同步PWM的變頻器相比）。

發展

編輯

歷史

變頻技術誕生背景是交流電機無級調速的廣泛需求。傳統的直流調速技術因體積大故障率高而應用受限。

20世紀60年代以后，電力電子器件普遍應用了晶閘管及其升級產品。但其調速性能遠遠無法滿足需要。1968年以丹佛斯為代表的高技術企業開始批量化生產變頻器，開啟了變頻器工業化的新時代。

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

20世紀80年代中后期，美、日、德、英等發達國家的 VVVF變頻器技術實用化，商品投入市場，得到了廣泛應用。 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和電子技術的優勢，產品迅速搶占市場。

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

過程

直流電動拖動和交流電動機拖動先后生于19世紀，距今已有100多年的歷史，并已成為動力機械的主要驅動裝置。由于當時的技術問題，在很長的一個時間內，需要進行調速控制的拖動系統中則基本上采用的是直流電動機。

直流電動機存在以下缺點是由于結構上的原因：

1、由于直流電動機存在換向火花，難以應用于存在易燃易爆氣體的惡劣環境;

2、需要定期更換電刷和換向器，維護保養困難，壽命較短;

3、結構復雜，難以制造大容量、高轉速和高電壓的直流電動機。

發展方向

編輯

1：整個高壓變頻器市場沒有出現持續的爆發式的增長，但我國變頻器品牌已經涵蓋了幾乎所有領域，而且相對品牌有性價比優勢。內資高壓變頻器的*已經超過55%.從企業排名看，合康變頻增長13.2%，*13%，已經躋身行業*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%.國電四維發展速度較快，2012年增長44%，行業占比接近5%.

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