西門子6SE6440-2UC15-5AA1 

MICROMASTER 440 無濾波器 200-240V+10/-10% 1 AC/1/三相交流 47-63Hz 恒定轉(zhuǎn)矩 0.55kW 過載 150% 60S，200% 3S 二次矩 0.55kW 173x 73x 149（高x寬x深） 防護等級 IP20 環(huán)境溫度 -10+50°C 無 AOP/BOP

西門子MM440變頻器

在變頻器領(lǐng)域，也存在著一些難以控制的東西。直到西門子功能強大的變頻器問世之后，情況才有了改觀。MICROMASTER 440 是專門針對與通常相比需要更加廣泛的功能和更高動態(tài)響應(yīng)的應(yīng)用而設(shè)計的。這些高級矢量控制系統(tǒng)可確保*的高驅(qū)動性能，即使發(fā)生突然負(fù)載變化時也是如此。由于具有快速響應(yīng)輸入和定位減速斜坡，因此，甚至在不使用編碼器的情況下也可以移動至目標(biāo)位置。該變頻器帶有一個集成制動斬波器，即使在制動和短減速斜坡期間，也能以突出的精度工作。所有這些均可在 0.12 kW (0.16 HP) 直至 250 kW (350 HP) 的功率范圍內(nèi)實現(xiàn)。

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(SIEMENS)上海非俗工控自動化設(shè)備有限公司（西門子分銷商）

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1   前 言

      自80年代通用變頻器進入中國市場以來，在短短的十幾年時間里得到了非常廣泛的應(yīng)用。目前，通用變頻器以其智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化等優(yōu)點越來越受到人們的青睞。隨著通用變頻器應(yīng)用范圍的擴大，暴露出來的問題也越來越多，主要有以下幾方面:

      ① 諧波問題

      ② 變頻器負(fù)載匹配問題

      ③ 發(fā)熱問題

      以上這些問題已經(jīng)引起了有關(guān)管理部門和廠礦的注意并制定了相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。如諧波問題，我國于1984年和1993年通過了“電力系統(tǒng)諧波管理暫行規(guī)定”及 GB/T-14549-93標(biāo)準(zhǔn)，用以限制供電系統(tǒng)及用電設(shè)備的諧波污染。針對上述問題，本文進行了分析并提出了解決方案及對策。

2   諧波問題及其對策 

      通用變頻器的主電路形式一般由三部分組成:整流部分、逆變部分和濾波部分。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變器部分為IGBT三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形。對于雙極性調(diào)制的變頻器，其輸出電壓波形展開式為:
      （1）
      式中:n—諧波的次數(shù)n=1,3,5……;
      a1—開關(guān)角， i=1,2,3……N/2;
      Ed—變頻器直流側(cè)電壓;
      N—載波比。
      由（1）式可見，各項諧波的幅值為
      （2）
      令n=1，則得出變頻器輸出電壓的基波幅值為:
      （3）
      從（1）、（2）、（3）式可以看出，通用變頻器的輸出電壓確實含有除基波以外的其他諧波。較低次諧波通常對電機負(fù)載影響較大，引起轉(zhuǎn)矩脈動，而較高的諧波又使變頻器輸出電纜的漏電流增加，使電機出力不足，故變頻器輸出的高低次諧波都必須抑制。
      如前所述，由于通用變頻器的整流部分采用二極管不可控橋式整流電路，中間濾波部分采用大電容作為濾波器，所以整流器的輸入電流實際上是電容器的充電電流，呈較為陡峻的脈沖波，其諧波分量較大。為了消除諧波，可采用以下對策:

      ① 增加變頻器供電電源內(nèi)阻抗

      通常情況下，電源設(shè)備的內(nèi)阻抗可以起到緩沖變頻器直流濾波電容的無功功率的作用。這種內(nèi)阻抗就是變壓器的短路阻抗。當(dāng)電源容量相對變頻器容量越小時，則內(nèi)阻抗值相對越大，諧波含量越小；電源容量相對變頻器容量越大時，則內(nèi)阻抗值相對越大，諧波含量越大。對于三菱FR-F540系列變頻器，當(dāng)電源內(nèi)阻為4% 時，可以起到很好的諧波抑制作用。所以選擇變頻器供電電源變壓器時，選擇短路阻抗大的變壓器。

      ② 安裝電抗器

      安裝電抗器實際上從外部增加變頻器供電電源的內(nèi)阻抗。在變頻器的交流側(cè)安裝交流電抗器或在變頻器的直流側(cè)安裝直流電抗器，或同時安裝，抑制諧波電流。表一列出了三菱FR-A540變頻器安裝電抗器和不安裝電抗器的含量對照表。

      ③ 變壓器多相運行

      通用變頻器的整流部分是六脈波整流器，所以產(chǎn)生的諧波較大。如果應(yīng)用變壓器的多相運行，使相位角互差30°如Y-△、△-△組合的兩個變壓器構(gòu)成相當(dāng)于12脈波的效果則可減小低次諧波電流28%，起到了很好的諧波抑制作用。

      ④ 調(diào)節(jié)變頻器的載波比

      從（1）、（2）、（3）式可以看出，只要載波比足夠大，較低次諧波就可以被有效地抑制，特別是參考波幅值與載波幅值小于1時，13次以下的奇數(shù)諧波不再出現(xiàn)。

      ⑤ 濾波器

      該濾波器用于檢測變頻器諧波電流的幅值和相位，并產(chǎn)生一個與諧波電流幅值相同且相位正好相反的電流，通到變頻器中，從而可以非常有效地吸收諧波電流。

3   負(fù)載匹配問題及其對策 

      生產(chǎn)機械的種類繁多，性能和工藝要求各異，其轉(zhuǎn)矩特性是復(fù)雜的，大體分為三種類型:恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載、風(fēng)機泵類負(fù)載和恒功率負(fù)載。針對不同的負(fù)載類型，應(yīng)選擇不同類型的變頻器。

      ① 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載

      恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載是指負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速無關(guān)，任何轉(zhuǎn)速下，轉(zhuǎn)矩均保持恒定。恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載又分為摩擦類負(fù)載和位能式負(fù)載。

      摩擦類負(fù)載的起動轉(zhuǎn)矩一般要求額定轉(zhuǎn)矩的150%左右，制動轉(zhuǎn)矩一般要求額定轉(zhuǎn)矩的*左右，所以變頻器應(yīng)選擇那些具有恒定轉(zhuǎn)矩特性,并且起動和制動轉(zhuǎn)矩都比較大，過載時間長和過載能力大的變頻器。如三菱變頻器FR-A540系列。

      位能式負(fù)載一般要求大的起動轉(zhuǎn)矩和能量回饋功能，能夠快速實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，變頻器應(yīng)選擇具有四象限運行能力的變頻器。如三菱變頻器FR-A241系列。

      ② 風(fēng)機泵類負(fù)載

      風(fēng)機泵類負(fù)載是目前工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用多的設(shè)備，雖然泵和風(fēng)機的特性多種多樣，但是主要以離心泵和離心風(fēng)機應(yīng)用為主，通用變頻器在這類負(fù)載上的應(yīng)用多。風(fēng)機泵類負(fù)載是一種平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，其轉(zhuǎn)速n與流量Q，轉(zhuǎn)矩T與泵的軸功率N有如下關(guān)系式:

西門MM440變頻器：

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