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西门子变频器参数设置的探讨

本文从控制方式的选择、加减速时间调整和转动惯量设置等方面对西门子micromaster 440变频器的参数设置进行了简单的探讨。实际上，该变频器的设置有几千个，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。 引言 　 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最先进的控制方式，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上升到最大频率所需时间，减速时间是指从最大频率下降到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，便可确定出最佳加减速时间。 

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。

西门子变频器参数设置的探讨　　本文从控制方式的选择、加减速时间调整和转动惯量设置等方面对西门子micromaster 440变频器的参数设置进行了简单的探讨。实际上，该变频器的设置有几千个，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。 引言 　 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最先进的控制方式，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

西门子变频器MM420报故障代码中根本没有 F0000。以下为所有的西门子变频器MM420报故障代码。
故障引起故障可能的原因故障诊断和应采取的措施反应措施
F0001
过电流
?? 电动机的功率与变频器的功率不对应
?? 电动机的导线短路
?? 有接地故障
检查以下各项
1. 电动机的功率P0307 必须与变频器的功率P0206
相对应
2. 电缆的长度不得超过允许的最大值
3. 电动机的电缆和电动机内部不得有短路或接地故障
4. 输入变频器的电动机参数必须与实际使用的电动机参数
相对应
5. 输入变频器的定子电阻值P0350 必须正确无误
6. 电动机的冷却风道必须通畅电动机不得过载
?? 增加斜坡时间
?? 减少提升的数值
Off2
F0002
过电压
?? 直流回路的电压r0026 超过了跳闸
电平P2172
?? 由于供电电源电压过高或者电动机处
于再生制动方式下引起过电压
?? 斜坡下降过快或者电动机由大惯量负
载带动旋转而处于再生制动状态下
检查以下各项
1. 电源电压P0210 必须在变频器铭牌规定的范围以内
2. 直流回路电压控制器必须有效P1240 而且正确地进
行了参数化
3. 斜坡下降时间P1121 必须与负载的惯量相匹配
Off2
F0003
欠电压
?? 供电电源故障
?? 冲击负载超过了规定的限定值
检查以下各项
1. 电源电压P0210 必须在变频器铭牌规定的范围以内
2. 检查电源是否短时掉电或有瞬时的电压降低
Off2
F0004
变频器过温
?? 冷却风机故障
?? 环境温度过高
检查以下各项
1. 变频器运行时冷却风机必须正常运转
2. 调制脉冲的频率必须设定为缺省值
3. 冷却风道的入口和出口不得堵塞
环境温度可能高于变频器的允许值
Off2
F0005
变频器I2 t 过温
?? 变频器过载
?? 工作/停止间隙周期时间不符合要求
?? 电动机功率P0307 超过变频器的负
载能力P0206
检查以下各项
1. 负载的工作/停止间隙周期时间不得超过指定的允许值
2. 电动机的功率P0307 必须与变频器的功率P0206
相匹配
Off2
故障的排除
MICROMASTER 420 使用大全6-4
故障引起故障可能的原因故障诊断和应采取的措施反应措施
F0011
电动机I2 t 过温
?? 电动机过载
?? 电动机数据错误
?? 长期在低速状态下运行
检查以下各项
1 检查电动机的数据应正确无误
2 检查电动机的负载情况
3 提升设置值P1310 P1311 P1312 过高
4 电动机的热传导时间常数必须正确
5 检查电动机的I2 t 过温报警值
Off1
F0041
电动机定子电阻
自动检测故障
?? 电动机定子电阻自动检测故障1 检查电动机是否与变频器正确连接
2 检查输入变频器的电动机数据是否正确
Off2
F0051
参数EEPROM
故障
?? 存储不挥发的参数时出现读/写错误1 进行工厂复位并重新参数化
2 更换变频器
Off2
F0052
功率组件故障
?? 读取功率组件的参数时出错或数据非
法
更换变频器Off2
F0060
Asic 超时
?? 内部通讯故障1 确认存在的故障
2 如果故障重复出现请更换变频器
Off2
F0070
CB 设定值故障
?? 在通讯报文结束时不能从CB 通讯
板接收设定值
1 检查CB 板的接线
2 检查通讯主站
Off2
F0071
报文结束时
USS RS232-
链路无数据
?? 在通讯报文结束时不能从 USS BOP
链路得到响应
1 检查通讯板CB 的接线
2 检查USS 主站
Off2
F0072
报文结束时
USS RS485
链路无数据
?? 在通讯报文结束时不能从USS COM
链路得到响应
1 检查通讯板CB 的接线
2 检查USS 主站
Off2
F0080
ADC 输入信号
丢失
?? 断线
?? 信号超出限定值
检查模拟输入的接线Off2
F0085
外部故障
?? 由端子输入信号触发的外部故障封锁触发故障的端子输入信号Off2
F0101
功率组件溢出
?? 软件出错或处理器故障1. 运行自测试程序
2. 更换变频器
Off2
F0221
PID 反馈信号低
于最小值
?? PID 反馈信号低于P2268 设置的最小
值
1. 改变 P2268 的设置值
2. 调整反馈增益系数
Off2
F0222
PID 反馈信号高
于最大值
?? PID 反馈信号超过 P2267 设置的最大
值
1. 改变P2267 的设置值
2. 调整反馈增益系数
Off2
F0450
BIST 测试故障
故障值
1 有些功率部件的测试有故障
2 有些控制板的测试有故障
4 有些功能测试有故障
8 有些I/O 模块的测试有故障仅指MM
420
16 上电检测时内部 RAM 有故障
1. 变频器可以运行但有的功能不能正确工作
2. 更换变频器