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西门子变频器
阅读：13248时间：2010-11-02 21:25:06

　　西门子，在自动化领域应该是个享有盛誉的品牌，PLC,人机界面，变频器，伺服产品，自动化仪表等等，几乎涉及了自动化控制的所有领域，在各行业中也都赢得了良好的口碑。

　　西门子变频器以其稳定的性能，丰富的组合功能，良好的力矩特性，在变频器市场占据着重要的地位。并以其强大的品牌效应，打破了以前日本品牌变频器在中国市场上的垄断地位，据有关市场调研机构的统计，西门子的高低压变频器在中国市场上已位居。

型号

　　6SE6400-1PB00-0AA0

　　6SE6400-1PC00-0AA0

　　6SE6420-2AB13-7AA1

　　6SE6420-2AB22-2BA1

　　6SE6420-2AD22-2BA1

　　6SE6420-2AD23-0BA1

　　6SE6420-2AD24-0BA1

　　6SE6420-2AD25-5CA1

　　6SE6420-2AD27-5CA1

　　6SE6420-2UC13-7AA1

　　6SE6420-2UC17-5AA1

选型注意事项

　　1)根据负载特性选择变频器，如负载为恒转矩负载需选siemensMM420/MM440变频器，如负载为风机、泵类负载应选择MM430变频器。

　　2)选择变频器时应以实际电机电流值作为变频器选择的依据，电机的额定功率只能作为参考。另外,应充分考虑变频器的输出含有丰富的高次谐波，会使电动机的功率因数和效率变坏。因此用变频器给电动机供电与用工频电网供电相比较，电动机的电流会增加10％而温升会增加20％左右。所以在选择电动机和变频器时，应考虑到这种情况，适当留有余量，以防止温升过高，影响电动机的使用寿命。

　　3)变频器若要长电缆运行时，此时应该采取措施抑制长电缆对地耦合电容的影响，避免变频器出力不够。所以变频器应放大一、两档选择或在变频器的输出端安装输出电抗器。

　　4)对于一些特殊的应用场合，如高环境温度、高开关频率（尤其是在楼宇自控等对噪音限制较高的应用场所使用时需注意）、高海拔高度等，此时会引起变频器的降容，变频器需放大一档选择。

　　5)当变频器用于控制并联的几台电机时，一定要考虑变频器到电动机的电缆的长度总和在变频器的容许范围内。如果超过规定值，要放大一档或两档来选择变频器。另外在此种情况下，变频器的控制方式只能为V/F控制方式，并且变频器无法实现电动机的过流、过载保护，此时需在每台电动机侧加熔断器来实现保护。

　　6)使用变频器控制高速电机时，由于高速电动机的电抗小，会产生较多的高次谐波。而这些高次谐波会使变频器的输出电流值增加。因此，选择用于高速电动机的变频器时，应比普通电动机的变频器稍大一些。

　　7)变频器用于变极电动机时，应充分注意选择变频器的容量，使其额定电流在变频器的额定输出电流以下。另外，在运行中进行极数转换时，应先停止电动机工作，否则会造成电动机空转，恶劣时会造成变频器损坏。

　　8)驱动防爆电动机时，变频器没有防爆构造，应将变频器设置在危险场所之外。

　　9)使用变频器驱动齿轮减速电动机时，使用范围受到齿轮转动部分润滑方式的制约。润滑油润滑时，在低速范围内没有限制；在超过额定转速以上的高速范围内，有可能发生润滑油用光的危险。因此，不要超过转速容许值。

　　10)变频器驱动绕线转子异步电动机时，大多是利用已有的电动机。绕线电动机与普通的鼠笼电动机相比，绕线电动机绕组的阻抗小。因此，容易发生由于纹波电流而引起的过电流跳闸现象，所以应选择比通常容量稍大的变频器。一般绕线电动机多用于飞轮力矩GD2较大的场合，在设定加减速时间时应多注意。

　　11)变频器驱动同步电动机时，与工频电源相比，会降低输出容量10％～20％，变频器的连续输出电流要大于同步电动机额定电流与同步牵入电流的标幺值的乘积

　　12)对于压缩机、振动机等转矩波动大的负载和油压泵等有峰值负载情况下，如果按照电动机的额定电流或功率值选择变频器的话，有可能发生因峰值电流使过电流保护动作现象。因此，应了解工频运行情况，选择比其电流更大的额定输出电流的变频器。

　　13)变频器驱动潜水泵电动机时，因为潜水泵电动机的额定电流比通常电动机的额定电流大,所以选择变频器时，其额定电流要大于潜水泵电动机的额定电流。

　　14)当变频器控制罗茨风机或特种风机时，由于罗茨风机为容积形鼓风机，具有输出风压高的特点。从电机特性来看，其转矩特性近似为恒转矩特性，其起动电流很大，所以选择变频器时一定要注意变频器的容量是否足够大。

　　15)选择变频器时，一定要注意其防护等级是否与现场的情况相匹配。否则现场的灰尘、水会影响变频器的长久运行。

　　16)单相电动机不适用变频器驱动。

　　17)电机负载非常轻时，即使电机负载电流在变频器额定电流之内，亦不能使用比电机容量小很多的变频器。这是因为电机的电抗随电机的容量而不同，即使电机负载相同，电机容量越大其脉动电流值也越大，因而有可能超过变频器的电流容许值。

　　18)如果变频器的供电电源是自备电源，加上进线电抗器。

参数设置的探讨

　　近十多年来，随着大规模集成电路、计算机控制技术以及现代控制理论的发展，特别是矢量控制技术的应用，使得交流变频调速技术逐步具备了宽调速范围、高稳速精度、快动态响应，以及在四象限作可逆运行等良好的技术性能，调速特性可与直流电气传动相媲美。在交流调速技术中，由于变频调速的调速性能与可靠性等性能在不断完善，价格也在不断降低，特别是它的节电效果明显，实现交流电机调速极为方便，因此，在一切需要速度控制的场合，变频器以其操作方便、体积小、控制性能高而获得广泛的应用。变频器在使用中出现的一些问题，很多情况下都是因为变频器参数设置不当引起的。西门子micromaster 440变频器可设置的参数有几千个，只有系统地、合适地、准确地设置参数才能充分利用变频器性能。

　　1、控制方式选择

　　变频器控制方式的选择由负荷的力矩特性所决定，电动机的机械负载转矩特性根据下列关系式决定：

　　p= t n/ 9550

　　式中：

　　p——电动机功率(kw)

　　t——转矩(n·m)

　　n——转速(r/ min)

　　转矩t与转速n的关系根据负载种类大体可分为3种：

　　(1) 即使速度变化转矩也不大变化的恒转矩负载，此类负载如传送带、起重机、挤压机、压缩机等。

　　(2) 随着转速的降低，转矩按转速的平方减小的负载。此类负载如风机、各种液体泵等。

　　(3) 转速越高，转矩越小的恒功率负载。此类负载如轧机、机床主轴、卷取机等。

　　变频器提供的控制方式有v/f控制、矢量控制、力矩控制。v/f控制中有线性v/f控制、抛物线特性v/f控制。将变频器参数p1300设为0，变频器工作于线性 v/f控制方式，将使调速时的磁通与励磁电流基本不变。适用于工作转速不在低频段的一般恒转矩调速对象。

　　将p1300设为2，变频器工作于抛物线特性v/f控制方式，这种方式适用于风机、水泵类负载。这类负载的轴功率n近似地与转速n的3次方成正比。其转矩m近似地与转速n的平方成正比。对于这种负载，如果变频器的v/f特性是线性关系，则低速时电机的许用转矩远大于负载转矩，从而造成功率因数和效率的严重下降。为了适应这种负载的需要，使电压随着输出频率的减小以平方关系减小，从而减小电机的磁通和励磁电流，使功率因数保持在适当的范围内。

　　可以进一步通过设置参数使v/f控制曲线适合负载特性。将p1312在0至250之间设置合适的值，具有起动提升功能。将低频时的输出电压相对于线性的v/f曲线作适当的提高以补偿在低频时定子电阻引起的压降导致电机转矩减小的问题。适用于大起动转矩的调速对象。

　　变频器v/f控制方式驱动电机时，在某些频率段，电机的电流、转速会发生振荡，严重时系统无法运行，甚至在加速过程中出现过电流保护，使得电机不能正常启动，在电机轻载或转矩惯量较小时更为严重。可以根据系统出现振荡的频率点，在v/f曲线上设置跳转点及跳转频带宽度，当电机加速时可以自动跳过这些频率段，保证系统能够正常运行。从p1091至p1094可以设定4个不同的跳转点，设置p1101确定跳转频带宽度。

　　有些负载在特定的频率下需要电机提供特定的转矩，用可编程的v/f控制对应设置变频器参数即可得到所需控制曲线。设置p1320、p1322、p1324确定可编程的v/f 特性频率座标，对应的p1321、p1323、p1325为可编程的v/f 特性电压座标。

　　参数p1300设置为20，变频器工作于矢量控制。这种控制相对完善，调速范围宽，低速范围起动力矩高，精度高达0.01[[%]]，响应很快，高精度调速都采用svpwm矢量控制方式。

　　参数p1300设置为22，变频器工作于矢量转矩控制。这种控制方式是目前国际上的控制方式，其他方式是模拟直流电动机的参数，进行保角变换而进行调节控制的，矢量转矩控制是直接取交流电动机参数进行控制，控制简单，精确度高。

　　2、快速调试

　　在使用变频器驱动电机前，必须进行快速调试。参数p0010设为1、p3900设为1，变频器进行快速调试，快速调试完成后，进行了必要的电动机数据的计算，并将其它所有的参数恢复到它们的缺省设置值。在矢量或转矩控制方式下，为了正确地实现控制，非常重要的一点是，必须正确地向变频器输入电动机的数据，而且，电动机数据的自动检测参数p1910必须在电动机处于常温时进行。当使能这一功能 (p1910 =1)时，会产生一个报警信号a0541，给予警告，在接着发出on 命令时，立即开始电动机参数的自动检测。

　　3、加减速时间调整

　　加速时间就是输出频率从0上升到频率所需时间，减速时间是指从频率下降到0所需时间。加速时间和减速时间选择的合理与否对电机的起动、停止运行及调速系统的响应速度都有重大的影响。加速时间设置的约束是将电流限制在过电流范围内，不应使过电流保护装置动作。电机在减速运转期间，变频器将处于再生发电制动状态。传动系统中所储存的机械能转换为电能并通过逆变器将电能回馈到直流侧。回馈的电能将导致中间回路的储能电容器两端电压上升。因此，减速时间设置的约束是防止直流回路电压过高。加减速时间计算公式为：

　　加速时间:ta=(jm+jl)n/9.56(tma-tl)

　　减速时间:tb=(jm+jl)n/9.56(tmb-tl)

　　式中：jm 一电机的惯量

　　jl — 负载惯量

　　n — 额定转速

　　tma— 电机驱动转矩

　　tmb — 电机制动转矩

　　tl — 负载转矩

　　加减速时间可根据公式算出来，也可用简易试验方法进行设置。首先，使拖动系统以额定转速运行(工频运行)，然后切断电源，使拖动系统处于自由制动状态，用秒表计算其转速从额定转速下降到停止所需要的时间。加减速时间可首先按自由制动时间的1/2~1/3进行预置。通过起、停电动机观察有无过电流、过电压报警，调整加减速时间设定值，以运转中不发生报警为原则，重复操作几次，便可确定出加减速时间。

　　4、转动惯量设置

　　电机与负载转动惯量的设置往往被忽视，认为加减速时间的正确设置可保证系统正常工作。其实，转动惯量设置不当会使得系统振荡，调速精度也会受到影响。转动惯量公式：

　　j=t/dω/dt

　　电机与负载转动惯量的获得方法一样，让变频器工作频率在合适的值，5～10hz。分别让电机空载和带载运行，读出参数r0333额定转矩和r0345电动机的起动时间，再将变频器工作频率换算成对应的角速度，代入公式，计算得出电机与负载转动惯量。设置参数p0341(电动机的惯量)与参数p0342(驱动装置总惯量 / 电动机惯量的比值)，这样变频器就能更好的调速。

发展历史

　　变频器在中国有巨大的需求潜力。根据1997年原国家经贸委调查数据，全国潜在变频器市场约1200~1800亿元。而截止2000年，国内累计推广应用变频调速装置800~1200万kw，约80~120亿元，仅占潜在市场的7[%]左右。基于此，美、日以及欧洲的各大变频生产公司几乎全部云集中国市场，外资变频器一度占据了95[%]以上的中国变频器市场份额。

　　1、云集中国的外资品牌

　　2002年，机械工业信息研究院产业与市场研究所市场研究部借助相关媒体进行了大型的变频器用户调查，其中对品牌进行了专项的调查。调查结果显示，排名前10的品牌中，除一家为国产品牌外，其余皆为外国品牌。其中日本品牌占去6个席位，分别是富士、三菱、安川、欧姆龙、松下以及日立。欧美品牌西门子、ABB、施耐德入围前10，其中西门子位居前10榜首。

　　（1）日本品牌优势明显

　　日本变频器进入中国比较早，最初的日本品牌变频器占据中国变频市场的大的份额。有关资料显示，20世纪80年代，仅富士、三菱两家就占据当时中国变频市场的90[%]以上。伴随欧美知名变频器品牌进入中国市场，日本变频器在中国市场的霸主地位受到威胁。2000年，我国市场规模约为26亿元以上，其中日本富士、三菱以及安川等主要品牌累计销售收入9.8亿元，市场占有率为37.4[%]，与早期的两家占90[%]相比有明显的下降。以富士变频器为例，1996年占据中国市场50[%]，1999年下降到30[%]以下，2000年进一步下降到20[%],2001年其市场占有率为19[%]。虽然如此，日本品牌的变频器在中国市场仍优势明显。

　　（2）欧美品牌发展强劲

　　欧美品牌变频器增长迅速。欧美公司进入中国市场比较晚，但产品档次比较高、容量大，价格也比较高,其市场占有情况上升很快。2000年，ABB、西门子、台达、伦茨在中国累计销售收入8亿元，市场份额达到30[%]左右。西门子公司，1999年其通用、工程及专用型变频器增长率分别达到140[%]、40[%]和30[%]。2000年，西门子已经从国内变频器市场取得了接近8[%]的份额。根据2000年销售情况，欧美厂商的销售额均在2亿元左右之间，进一步上升的潜力比较大。2001年，欧美品牌市场占有率继续上升。ABB公司市场占有率由2000年的9.5[%]增长到2001年的13[%]。西门子由2000年的7.6[%]增长到2001年的11[%]。

　　从市场产品构成来看，大功率占市场份额的5-10[%]，中小功率占90-95[%]。欧美品牌的变频器多集中在大功率变频器方面，20KW以上的变频器基本由德国西门子、美国AB、GE、罗宾康、ABB等所垄断。而中小容量变频器的85[%]为日本产品占领，如富士、安川、三肯、日立、东芝、三菱、松下等。抢占市场，实力品牌各显其能。

　　1)、西门子——削弱代理，重点发展OEM以及工程合作等营销方式

　　西门子是国内企业选用比较多的品牌。西门子变频器进入中国市场较晚，但是其增长速度最快。2000年实现销售收入超过2亿元。市场份额达到7.6[%]。西门子变频器主要分为通用型、工程型和专用型3类。初期西门子主要依靠其工程类产品和用产品占领市场，目前已逐渐发展到以通用型产品占据一定的市场份额。

　　西门子变频器市场营销以推出新产品快见长。西门子产品一般的更新周期不超过5年。其产品能够满足不同用户的特殊要求。其第4代标准系列变频器科技含量较高，在价格、驱动解决方案等方面对客户有吸引力，在欧洲市场份额为15[%]，居第1位。

　　西门子A&D中国的销售组织包括5个销售大区和21个代表处，其产品范围包括制造业和加工业适用的标准产品，电气安装技术及为系统和行业定制的解决方案。其中，对于变频器产品主要采取代理制、OEM方式以及工程合作式。其中代理在西门子的销售中起着举足轻重的作用，但是西门子将在未来的营销方式中逐渐削弱代理制，而重点发展OEM用户和工程项目合作。

　　2)、富士——地区代理、行业代理，总是代理

　　富士变频器是最早进入中国的，十几年来一直保持着中国市场的地位。富士变频器曾一度占据着中国50[%]～70[%]的市场份额。2000年中国市场销售额达5亿元人民币，市场占有率为19.1[%]。

　　富士公司的变频器门类比较齐全，主要用于工业通用设备（风机、水泵等）、矢量控制驱动装置、工业机床用主轴驱动系统以及简单的、小型化及电梯专用变频器。

　　富士电机在中国的发展战略主要侧重于产品技术开发、质量保证及技术支持。其变频器的特点是在抗躁方面采用多项先进技术，对占领市场有优势。其劣势是在营销网络的建设上投入不足。其在中国市场占有率有逐渐萎缩的趋势。与西门子不同，其销售方式主要是代理，代理方式有2种，一是地区代理，一种是行业代理。

　　3)、ABB——不授权任何一家代理商代理或总代理、一级代理的权利

　　北京ABB电气传动系统有限公司，是ABB传动产品在中国的生产基地和销售窗口，专门生产变频器和电气传动装置，产品用于从0.12kW至5600kW的电机速度控制，应用于传送带、挤压机、提升机及风机、泵类负载。日产量高达70台以上，年产超过15万台，实现销售收入超过2.5亿元，人均劳动生产率312.5万元/人。ABB产品技术含量高，价位相对比较高。2000年ABB销售变频器15万台以上，实现销售收入2.5亿元以上，平均单台价格在1700元左右。

　　ABB在中国大陆的北京、广州、杭州、哈尔滨、青岛、西安、上海、成都8个城市设有16个分销商。并将中国按区域划分成南、北、中3部分，以实现销售区域的均衡发展。目前ABB的销售总体上仍以分销为主，直销为辅，OEM方式很少。公司只做系统和大项目的支持工作，日常销售交由代理商完成。

　　与其他生产厂商不同的是，ABB不授权任何一家代理商代理或总代理、一级代理的权利，对于各个代理商均采取相同的政策和待遇。代理商发生冲突由公司出面协调解决。由于ABB公司同代理商建立了良好的合作关系，限度地保证了各代理商的利益。

　　4)、三菱——重点发展代理营销方式，并设有奖代理

　　菱电自动化(上海)有限公司负责发展中国业务。三菱产品的显着特点就是通用性强、功能齐全，它以小功率经济型和通用型产品为主，功率在0.4～900kW。三菱的通用型变频器在纺织和印刷机械行业一直较成功。

　　对于普通产品，三菱采取代理的方式，每年向各代理商下达销售指标，根据完成情况进行奖励。目前公司已在北京、深圳和成都建立办事处，负责变频器的销售推广。而将来，三菱的营运重点是要构造强大的销售及服务网络，其中包括逐步在主要城市设立办事处，并在所有重要城市委任代理商，透过代理商将产品及服务推广给当地客户。

　　在以个别项目或行业为开拓市场对象的营运策略指导下，公司设立了项目部，负责为个别项目提供业务解决方案，探讨如何组合或设计适合的系统产品，为不同客户提供配套的解决方案，从而以直销的方式实现产品的推广。

　　5)、安川——产品锁定行业，代理营销宁缺勿烂

　　上海安川同济机电有限公司致力于安川变频器及伺服在中国的推广应用。1999年该公司销售额1.5亿元，2000年达到2亿元。目前国内60[%]以上的电梯变频器和90[%]的起重机变频器市场应用了该公司产品，而安川品牌在国内的占有率也约在7[%]左右。

　　安川的用户主要集中在电梯和化纤机械行业。电梯行业是安川进入中国后首先切入的行业，目前安川1/3的用户约为电梯行业。日前，安川又推出了400V级的676GL5-JR电梯专用矢量控制变频器，容量可达4.5kw～30kw。

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