矢量控制模式变频器的运行特点与应用

高性能变频器主要完成控制系统的高精度控制，所以一台高性能变频器在投入运行之前，应根据其驱动的负载类型和工艺条件进行组态和设置。下面结合轧钢机负载类型说明西门子6SE70系列高性能变频器的组态和设置过程。

1.控制系统类型选择 轧钢机负载类型是恒转矩负载，要求其传动的电动机在全速度范围内恒转矩输出，故其调速范围比较大，一般应为1∶100左右，并且轧钢机工作时对控制系统的动态性能要求特别高，通常采用速度环和电流环的双环调节。系统起动时和负载扰动时，以电流环调节为主；系统稳定工作时，以速度环调节为主。根据负载的这些特性，控制系统类型选择图5-17所示的带速度传感器的控制模式系统。简单设置时，选择功能码P100=4。在计算机上利用SIMOVIS软件进行组态时，调出功能图，组成图5-17所示的系统结构图。

2.输入输出端子功能设置 一般轧钢机所处的环境都比较恶劣，变频器应放置在距离轧钢机比较远的环境好的低压配电间，这样在对变频器进行操作时，必须通过变频器端子进行远程控制，这通过功能码P368=1进行设置。西门子6SE70系列变频器出厂时，其输入输出端子已设置完毕，简单应用时，利用其缺省的设置即可，但进行比较复杂控制时，必须重新设置。图5-17中的主给定通过功能码P443设置为表5-2中的X102/15、X102/16号端子，通过表5-5中的模拟量连接器K0011连接起来，如图5-10所示。为了增加控制系统的快速性，一是将图5-17中的附加给定2通过功能码P438设置为表5-2中的X102/17、X102/18号端子，通过表5-5中的模拟量连接器K0013连接起来，如图5-10所示；二是通过图5-17所示的功能码P116设置转矩前馈的起动时间和功能码P471设置转矩前馈控制的比例增益。但是在考虑控制系统快速性的同时，一定要结合变频器的转矩限幅值（通过功能码P492设置正限幅和通过功能码P498设置负限幅）和最大电流（通过功能码P128设置）一起考虑，否则变频器将出现过电流现象。变频器的起动和停止功能通过功能码P554设置表5-2中的X101/9号端子，通过表5-5中的开关量连接器B0022连接起来，如图5-10所示。变频器的X101/3、X101/4号端子分别通过功能码P651、P652设置为故障输出功能、运行准备功能，并各自通过表5-5中的开关量连接器B0107、B0104连接起来，从而完成输入输出端子的设置。

3.功率单元设置 西门子6SE70系列变频器的控制主板都是通用的，针对其驱动不同容量的电动机和负载类型，应设置变频器的输入电压，电动机的类型、额定电压、额定电流、励磁电流、额定频率、额定转矩和温度过热故障阈值等，另外还要设定变频器PWM调制类型和变频器直流侧电压。这些参数可参阅表5-7设定相对应的功能码。

4.速度反馈单元设置 轧钢机要求控制系统的精度比较高，所以必须增加速度反馈通道，如图5-17所示。首先通过功能码P130选择速度传感器类型。对于轧钢机的控制系统，应通过端子排X103选择光电编码器作为速度反馈传感器。速度检测的精度通过功能码P126设置编码器脉冲数和功能码P223设置滤波时间常数来完成。

5.速度控制器和电流控制器的设置 由于轧钢机对于系统动态特性要求很高，所以对图5-17中的速度控制器和电流控制器的设置也比较困难，一定要具有这方面的经验才可进行设置。变频器在出厂时，已对速度控制器和电流控制器的比例增益和积分增益进行了设置，这只是针对一般负载而言，如果要实现精确控制，就必须结合现场的工艺情况对这些参数进行适当修改。速度控制器的比例增益和积分增益通过功能码P235、P240设定。电流控制器的比例增益和积分增益通过功能码P283、P284设定。

6.变频器运行时必要的功能设置 变频器系统在运行时，除了要进行上述5部分设置外，还有一些必要的功能设置：(www.xing528.com)

（1）加速时间、减速时间：主要通过功能码P462、P464设置系统的起动时间和停止时间。加速时间和减速时间的设置应依据变频器所驱动的负载惯量。负载惯量大时，加速时间和减速时间应长些；负载惯量小时，加速时间和减速时间应短些。总之，以变频器起动和停止时不发生过电流和过电压跳闸为原则进行设置。

（2）基本频率：基本频率是变频器U/f曲线的电压转折频率，一般都用功能码P107设置电动机的额定频率。

（3）电流限定：变频器运行时，由于负载和电源扰动，时常出现过电流现象。为了防止变频器和其所驱动的电动机因过电流而烧坏，通过功能码P128设置最大电流保护。当变频器运行时，负载电流超过最大电流时，变频器跳闸，停止输出，从而保护了变频器和电动机。

（4）调制频率：高性能变频器主电路一般都采用IGBT功率器件，其调制频率可通过功能码P340在2.5～16kHz内任意设定。但是调制频率主要是用其改善变频器输出电流波形和减小电动机噪声的，如果调制频率设置太高，将导致变频器输出的动力线的漏电增加，这就使得电动机出力不足，故调制频率的设置应根据工艺要求而定，不能一味求高。

（5）滤波时间常数：西门子6SE70系列变频器针对不同的负载类型，在输入通道和反馈通道上可通过功能码P634、P216、P223设置一些可调的滤波时间常数，其主要目的是防止干扰和提高控制精度。

高性能变频器的功能码很多没有必要都进行设定，但是在运行时，以上这些功能码必须根据工艺要求和负载类型重新进行调整，否则变频器性能将降低，甚至停止工作，这是在变频器实际运行时必须注意的问题。