用于基本驱动系统的高性价比变频器SinamicsG110论文

时间：2022-09-04 19:37:36 论文我要投稿

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　　通常，机械设计工程师和开发人员往往不会将变频器（即所谓的变频驱动装置）作为"基本"的驱动设备。但是当涉及到具体应用的时候，变频器不仅在技术上具有极大的优势，而且在经济方面也较传统解决方案更胜一筹。虽然，传统的解决方案更为人们所熟悉，而且也经过了实践的考验，但在大多数情况下不能满足不断出现的新要求。如果机械制造商和工厂管理者想要通过成本优化来获得竞争优势的话，采用变频器作为驱动装置不失为具有成本节约潜力的选择方案。变频器的供应商还可以通过为各种应用对象提供精心打造的产品从中获利。在汉诺威世界博览会上，西门子公司推出了新型Sinamics系列变频器，为典型的驱动应用提供整体的集成解决方案。由于它具有出色的灵活性，使得机械工程师们在低端性能的应用中转而使用SinamicsG110变频器。

用于基本驱动系统的高性价比变频器SinamicsG110论文

　　无论在世界的任何一个角落，Sinamics系列变频器都可以在技术和商务层面上向用户提供出色的支持。这一理念仅仅通过该产品系列中的最小成员SinamicsG110变频器即可窥得一斑，因为它本身就是这一理念的完美体现。

　　SinamicsG110变频器是一种使用灵活、价位适中的变频调速装置，可用于各种速率的驱动系统，功率范围可从120W-3kW不等。今天，如果应用系统采用开环速度控制，或者电动机的转速是通过机械方法或液压机构来调节的话，采用SinamicsG110作为驱动装置则是最佳选择。

　　降低机械设计和运营的成本

　　Sinamics系列变频调速装置操作简便，加之Sinamics变频器与价位适中的标准电动机相组合的系统所具有的良好性价比，使之成为大多数应用对象驱动装置的首选。使用这种出色的驱动解决方案时，大多数情况下，您可以免去升速或减速齿轮、摩擦轮或V型皮带变速箱、电磁耦合器之类的环节。当采用具有闭环速度控制的水泵时，通常无需在下游再使用节流阀。这意味着管道系统将处于较低的液压--机械负荷之下，从而延长设备的使用寿命。通常，甚至还可能减少管道系统中的一些环节。

　　变频器由微处理器控制，具有完善的功能

　　皮带运输系统、大门、栅栏、旋转式广告牌等，以及类似的应用对象由于采用这一驱动装置而具有优良的控制性能。在变频驱动装置中集成有这样一些标准功能：沿斜坡曲线起动和停车，高精度速度设定值，固定速度（频率）设定值等均可通过简单的设置来选定；无需外部制动电阻的快速电气制动，扩展的集成保护功能，以及其他一些功能。即便是"小巧"的SinamicsG110变频器也可以对具有一定频带宽度的固定频率进行抑制，这是一种可避免共振干扰的极为简便的方法，而共振干扰往往会加剧元器件的损坏。除此之外，Sinamics变频器由于具备较高的调制脉冲频率，因此运行非常平稳。

　　帮助克服种种障碍

　　既然采用频率控制的驱动装置具有如此之多的好处，为什么许多机械设计工程师并没有采用具有频率控制特性的驱动装置呢？西门子自动化和驱动集团一位经验丰富的客户支持人员解释道："许多机械设计工程师不喜欢配置并使用变频器，仅仅是因为他们对这个概念还不适应。但是，如果现在还只是使用二流甚至三流水平的驱动装置，那末，所造成的损失则是无法估量的。"这也就是西门子公司设计了两种便于使用的软件工具的原因，而且这两种软件工具还专门为Sinamics系列变频器进行了优化处理：Sizer可用于界定驱动装置的规格，Starter则可用于调试变频器。戴维·潘托斯先生负责西门子自动化与驱动集团（A&D）的设备策略工作，这一工作涉及大量的技术诀窍，他说道:"如果您想通过鼠标轻轻点击电子邮件即可选定若干选项，那么，实现这一切非Sizer莫属。同时您还可通过软件调试工具Starter找到自己应用对象的优化配置，以及Sinamics变频器的优化参数。"

　　为确定电动机和变频器的优化组合，Sizer只需要了解所要求的功率范围即可。Sinamics系列变频器具有较高的过载能力，确保用户可以选用成本最优的配置，性能还十分可靠。

　　"只需一把螺丝刀，就可以接通变频器并投入使用"

　　Sinamics变频器机械和电气部件的安装均极为简便。考虑到世界各地使用变频器的技术水平的差异，设计变频器时对此给予了足够的重视。SinamicsG110变频器的设计极为简洁，因为它采用了创新的IGBT技术，可适合各种设备的需求。SinamicsG110的电源连接方法与接触器相似，电源电压在顶部连接，电动机电缆则在底部连接，并采用了带有明显标示的便于识别的螺钉接线端子，取代了以往价格昂贵的专用连接器。同时还选用了无螺钉接线的控制端子，便于与控制电缆的连接。因此，SinamicsG110变频调速装置在世界各地使用都非常方便，利用当地的技术条件即可进行安装和调试。

　　对电源的要求宽松：一相进，三相出

　　Sinamics变频器系列选用高速IGBT技术，不仅可以实现较高调制脉冲频率的电压-频率控制，使其功率损失较低，同时还可以用于从单相电源生成三相电动机电源。SinamicsG110变频器可用于所有的50Hz或60Hz频率市电电源，适用于200-240V额定市电电压。允许电源电压的偏差为+10%/-10%。集成有EMC滤波器的Sinamics型变频器还可以在民用和工业用电网中使用。

　　对用户友好，配置简单

　　考虑到不断增加的成本压力，同时也考虑到技术性能、灵活性、对用户友好等方面的要求，Sinamics系列变频器遵循的是简单易行而又极为有效的原则：按标准配置的变频器中都提供有由软件实现的所有功能，对成本高低起主导作用的硬件配置方案可按照需要选择选件来实现。

　　关于标准软件功能，SinamicsG110变频器允许选用三种控制特性中的任何一种（即线性或平方V/f特性，以及可自由参数化的多点V/f特性）以及三个可供选用的固定频率设定值。不仅如此，G110变频器还可以通过抑制跳转频率的频带宽度来避免共振效应的影响。此外，G110变频器还具有完善的保护功能，包括电动机转子堵转保护和各种电动机监控功能。G110的捕捉再起动功能允许变频器与正在转动的电动机接通并起动到频率设定值相应的速度；电动机加速和减速的斜坡上升时间和斜坡下降时间的起始段和结束段可以选用带有平滑圆弧或不带平滑圆弧。这些功能与三个可自由参数化的数字量输入、一个数字量输出以及控制外部机械抱闸制动装置的功能和断电及故障后自动再起动功能相得益彰。SinamicsG110变频器还具有对负载浪涌极其快速的限流功能以及其他现场所需的功能，使得集成在标准变频器软件中的功能更加完善。

　　变频器还有多种类型的接口可供选用（模拟量输入或通过RS485串行接口和USS协议进行控制）；EMS滤波器或操作面板（见下）可作为变频器的不同型号或选件来选用。这就意味着购买变频调速装置时可以满足用户要求的所有功能，并实现成本的优化。

　　SinamicsG110变频器的资料文档也是对用户友好的：每个变频器都配有"入门指南"，为用户提供安装和试运行所需要的重要基础知识。另外，还向用户提供由光盘刻录的调试工具软件如Starter和详细技术资料的电子版本，它们也可以通过网络下载。"OEM客户无需面对有关SinamicsG110的大量光盘，也无须使用大量书面的文件和技术资料，而机械和设计工程师在做出系统决策之前就可迅速找到相关技术资料的细节。"这就是市场营销人员要求资料和信息要篇幅简炼，并包括诸多重要信息的原因所在。

　　基本操作面板（BOP）

　　作为可选件的基本操作面板（BOP）非常值得向您推荐。该面板可插入任何SinamicsG110中。使用该产品，不仅可以简便地直接访问变频器所有的参数以及所有重要的诊断功能，而且基本操作面板还具有极为实用的SinamicsG110参数复制功能。变频器的数据可以在操作面板中永久保存，以便传送到其他同类变频调速装置。这就意味着可将一系列调

　　试简化为几个简单的操作步骤。而且，如果因更换某个变频器而需要在现场对参数进行刷新，那末，利用BOP操作是一个特别简单的过程。

　　关于SinamicsG110的使用情况已有很多用户反馈，认为BOP的确是一种极有价值的可选件。由于具有操作预设定值，SinamicsG110在现场就位后即可马上进行调试和投运，即便没有基本操作面板或PC/工业编程设备也不会影响使用。LED可对用户提供支持，并提供重要的操作状态信息。

　　变频器可以通过DIP开关轻松地切换为50Hz或60Hz频率的市电电源，即使不具备BOP也不会影响操作。

　　可作为单机驱动的变频器或作为成套设备的一部分便捷地在工业环境中集成

　　具有模拟输入的SinamicsG110变频器可以在没有任何计算机支持的情况下使用。这就是说，它可以理想地用于没有上位控制系统的单机驱动的装置中。具备RS485/USS串行端口的SinamicsG110变频器可以价位极低地实现与网络的连接，或与机械设备和工厂控制系统的连接。终端电阻可通过DIP开关接入网络，也可在变频器上直接安装（该变频器是总线末端的最后一个节点）。Starter软件调试工具已集成在SimotionScout和SimaticStep7工程师站中。即SinamicsG110作为最小的一种Sinamics变频器，可与西门子公司的集成自动化总理念相匹配。

　　西门子公司的服务网络遍及全球，其全球的物流设施可为最终用户和机械OEM提供安全保障，确保快速完成技术支持和设备的更换。Sinamics符合全球标准这一事实，又一次证明了这种变频调速装置的质量性能是过硬的。

　　SinamicsG110：完美的选择

　　SinamicsG110使用简便，证明了高性能变频器的低端性能也非常出色。实际上，Sinamics系列的变频调速装置正是为此而设计的。通过SinamicsG110小型变频器应用所获得的经验也适用于其它大功率与/或高性能的Sinamics变频器，因为它们的外观和内在设计都完全相同。

　　变频器各方面技术的一致性是Sinamics系列的一大特点。如今，Sinamics系列变频器的功率覆盖范围已达到120W到800KW。除SinamicsG110之外，SinamicsG150也是一种极为简洁、噪音极低的变频调速装置，可用于大功率的风机、水泵、压缩机等驱动对象。功率范围还可继续扩大到几十兆瓦，包括多轴传动和运动控制系统中使用的具有伺服控制和矢量控制功能的动态驱动装置。

　　灵活新颖的创新变频器

　　Sinamics变频器系列与市场的实际需求极为吻合，其特点有：多功能、极高的性价比、使用简便、全球适用、世界范围的服务网络等。这意味着它为机械设计工程师和开发人员在变频调速方面带来了巨大的优势，在传统应用方面也是如此，即在技术和经济上可以获得显著的效益。的确，SinamicsG110是一种灵活新颖的创新变频器。

　　图1(SinamicsG110)

　　Sinamics变频器系列中的最早成员SinamicsG110,其主要特点是，使用极为便捷而且结构小巧，功率120W到3kW，涵盖广阔的应用领域：水泵、风扇、鼓风机、传送带、门机、纺织机械、包装机械、健身器材等驱动装置。

　　图2(带有/不带BOP的SinamicsG110型号)

　　SinamicsG110，有着不同的功率等级，从0.12kW到3kW，可供选用。所有参数的更改都可利用PC、上位控制系统或操作面板来完成。

　　图3(基本操作面板BOP)

　　作为可选件的BOP操作面板可插接到变频器上，用于优化变频器的参数，并支持故障诊断功能。还可以利用BOP的复制功能通过串行借口实现快速调试，复制功能无需编程器或PC作为支持。

　　图4(SINAMICSG110－PC至变频器的连接组件)

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