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西門子變頻器調(diào)速原理分析
西門子變頻器有多種類型，例如：西門子變頻器MM4系列，西門子變頻器SINAMICS系列。這些西門子變頻器是由主回路、電源回路、IPM驅(qū)動及保護回路、冷卻風(fēng)扇等幾部分組成，用來實現(xiàn)對自動化驅(qū)動控制系統(tǒng)中的電機進行調(diào)速控制。本文下面對西門子變頻器的調(diào)速原理做一個分析，供用戶在調(diào)試過程中提供參考。
西門子變頻器的調(diào)速原理如下所示：
根據(jù)電機轉(zhuǎn)速的公式：n=n1(1-s)和N1=60f/p
式中：n-電機轉(zhuǎn)速;n1-電機的同步轉(zhuǎn)速;s-滑差;f-旋轉(zhuǎn)磁場頻率;P-電機極對數(shù)。可知改變電機轉(zhuǎn)速的方法有改變滑差s、改變旋轉(zhuǎn)磁場頻率f、改變電機極對數(shù)p三種。
西門子變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用把電壓、頻率固定不變的交流電變成電壓、頻率都可調(diào)的交流電源。是由由主電路和控制帶電路組成的。主電路是給異步電動機提供可控電源的電力轉(zhuǎn)換部分，變頻器的主電路分為兩類，其中電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波部分是電容。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波部分是電感。它由三部分構(gòu)成，將工頻電源變換為直流功率的整流部分，吸收在轉(zhuǎn)變中產(chǎn)生的電壓脈動的平波回路部分，將直流功率變換為交流功率的逆變部分。控制電路是給主電路提供控制信號的回路，它有決定頻率和電壓的運算電路，檢測主電路數(shù)值的電壓、電流檢測電路，檢測電動機速度的的速度檢測電路，將運算電路的控制信號放大的驅(qū)動電路，以及對逆變器和電動機進行保護的保護電路組成。
現(xiàn)在大多數(shù)的變頻器基本都采用交直交方式(VVVF變頻或矢量控制)，將工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換為直流電源，再把直流電源轉(zhuǎn)換成近似于正弦波可控的交流電以供給電動機。
三相交流電經(jīng)過VD1～VD6整流后，正極經(jīng)過RL，RL在這里是防止電流忽然變大。經(jīng)過RL電流趨于穩(wěn)定，晶閘管觸點會導(dǎo)通。之后直流電壓加在了濾波電容CF1、CF2上，這兩個電容的作用是讓直流電波形變得更加平滑。之所以是兩個電容是由于一個電容的耐壓有限，所以用兩個電容串聯(lián)起來使用。均壓電阻 R1、R2是讓CF1和CF2上的電壓一樣，兩個電容的容量不同的話，分壓就會不同，所以各并聯(lián)了一個均壓電阻。而中間的放電回路作用則是釋放掉感性負(fù)載啟動或停止時的反電勢，用來保護逆變管V1～V6和整流管VD1～VD6。直流母線電壓加到V1～V6六個IGBT上，基極由控制電路控制。控制電路控制某三個管子的導(dǎo)通給電機繞組內(nèi)提供電流，產(chǎn)生磁場使電機運轉(zhuǎn)。
西門子變頻器有多種系列，為用戶在各個行業(yè)中的自動化驅(qū)動控制系統(tǒng)的各種應(yīng)用中提供了解決方案和有力保障。