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西門子6FC5357-0BB34-0AE0
6FC5357-0BB34-0AE0
SINUMERIK 840D/DE NCU 573.4 Pentium III 不帶系統(tǒng)軟件 存儲(chǔ)器：NC 2.5MB，PLC 96KB PROFIBUS-DP 準(zhǔn)備
1 SINAMICS G120的效率優(yōu)化功能
什么是效率優(yōu)化
效率優(yōu)化是在矢量控制中負(fù)載較輕時(shí)，為提高電機(jī)效率，降低電機(jī)勵(lì)磁損耗而采取的弱磁控制。可以降低電機(jī)損耗，減少電機(jī)噪聲。
效率優(yōu)化適用于變轉(zhuǎn)矩負(fù)載或輕載應(yīng)用，與V/F控制中的ECO功能類似，目的均為降低電機(jī)磁通，提高電機(jī)效率
圖1 效率優(yōu)化曲線
G120的效率優(yōu)化功能
與效率優(yōu)化有關(guān)的參數(shù)如下表所示：
P1570 | 磁通設(shè)定值 / 磁通設(shè)定值 |
P1580 | 效率優(yōu)化 / 效率優(yōu)化 |
表1 與效率優(yōu)化有關(guān)的參數(shù)
圖2 效率優(yōu)化部分的功能圖
從功能圖可以看出：在弱磁段，經(jīng)過(guò)P1580修改的磁通與弱磁控制器輸出的值是二者取小的關(guān)系。
當(dāng)P1580=0時(shí)，效率優(yōu)化功能禁用，如圖3。
圖3 效率優(yōu)化未激活時(shí)的磁通變化
1段轉(zhuǎn)速為1000rpm/min；2段轉(zhuǎn)速為1800rpm/min，紫色曲線為磁通
從曲線可以看出，如果不使能效率優(yōu)化功能，在恒轉(zhuǎn)矩段，磁通r84=100%
在恒功率段，磁通按照弱磁曲線降低，在1800rpm/min時(shí)，磁通為90%*P1570
|
當(dāng)P1580≠0時(shí)，變頻器按照上圖實(shí)現(xiàn)不同的效率優(yōu)化效果，如圖4。
圖4 效率優(yōu)化激活時(shí)（P1580=10%）的磁通變化
1段轉(zhuǎn)速為1000rpm/min，2段轉(zhuǎn)速為1800rpm/min，紫色曲線為磁通
從曲線可以看出，如果使能效率優(yōu)化功能之后，
在恒轉(zhuǎn)矩段，磁通經(jīng)過(guò)按照?qǐng)D2-1的曲線優(yōu)化之后為95%*P1570。
在恒功率段，經(jīng)過(guò)P1580優(yōu)化后的磁通要高于弱磁控制器輸出的磁通，因此磁通為90%*P1570
效率優(yōu)化功能總結(jié)
l 效率優(yōu)化功能可以降低不*負(fù)載范圍內(nèi)的電機(jī)損耗 ，減少電機(jī)發(fā)出的噪音
l 效率優(yōu)化是一種主動(dòng)弱磁的手段，以達(dá)到節(jié)能效果
l 只有在動(dòng)態(tài)響應(yīng)要求較低的應(yīng)用中，例如：水泵和風(fēng)機(jī)，才推薦使用該功能。
l 效率優(yōu)化功能優(yōu)化后的磁通量會(huì)與弱磁控制器輸出的磁通量比較，較小的值起作用
l 效率優(yōu)化功能會(huì)對(duì)弱磁產(chǎn)生影響，推后進(jìn)入恒功率段的點(diǎn)
問(wèn)：如何解決G120變頻器使用二進(jìn)制方式多段速在速度切換時(shí)DI觸點(diǎn)的動(dòng)作配合不同步造成的速度波動(dòng)？
答：可使用格雷二進(jìn)制碼方式的多段速解決此問(wèn)題。
配備CU240B/E-2 和PM240的G120變頻器具備多段速給定功能，多段速的給定分為兩種：直接給定和二進(jìn)制給定。
在直接給定方式時(shí)，變頻器的終速度給定值是由多四個(gè)DI對(duì)應(yīng)的速度值之和來(lái)決定的，此種應(yīng)用多用于總的段速較少的情況下，例如只有4個(gè)固定速度，較少出現(xiàn)段速切換的速度波動(dòng)。但是在選擇二進(jìn)制方式給定時(shí)，往往會(huì)在換檔間隙出現(xiàn)設(shè)定值的波動(dòng)，為此我們可以采用格雷碼二進(jìn)制方式來(lái)避免這種波動(dòng)。
在使用二進(jìn)制給定時(shí)，變頻器多支持15個(gè)速度，在從0速到15速的切換過(guò)程中，變頻器可能需要同時(shí)改變變頻器多個(gè)DI的狀態(tài)。
以圖2-1所示的應(yīng)用為例，配置三個(gè)DI輸入作為多段速信號(hào)源，除0速外，一共有7個(gè)段速。升速操作時(shí)需要從0速檔依次增加到7速檔，降速操作時(shí)，從7速檔依次降低至0速檔。
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圖2-1 多段速控制接線示例
使用二進(jìn)制方式多段速的相關(guān)參數(shù)設(shè)置為：
P1070= 1024
P1001= 50
P1002= 100
P1003= 200
P1004= 300
P1005= 400
P1006= 500
P1007= 600
P1016= 2
P1020= 722.3
P1021= 722.4
P1022= 722.5
正常升降速操作時(shí)，例如：從3檔（多段速DI狀態(tài)011）切換到4檔（多段速DI狀態(tài)100），多段速DI的三個(gè)位全都發(fā)生了變化，如果按圖1的接線方式，需要S1，S2，S3三個(gè)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)同時(shí)改變狀態(tài)。由于手動(dòng)操作不可能*同時(shí)改變?nèi)齻€(gè)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)，此時(shí)在換擋的間隙如果有配合不嚴(yán)密，就會(huì)造成給定速度的波動(dòng)。
此時(shí)的多段速切換波形如圖2-2所示：
圖2-2 普通二進(jìn)制方式下的速度切換波形圖示
我們看到，多段速切換間隙會(huì)有波動(dòng)，例如在3檔變4檔時(shí)，由于DI3，DI從1變?yōu)?，但是由DI5從0變?yōu)?沒(méi)有與DI3，DI4保持*同步，所以出現(xiàn)了瞬間的000狀態(tài)，速度設(shè)定值發(fā)生了波動(dòng)，影響到負(fù)載驅(qū)動(dòng)。6檔變5檔時(shí)，4檔變3檔時(shí)，以及2檔變1檔時(shí)也都出現(xiàn)了類似的波動(dòng)情況。
為避免二進(jìn)制方式的固定速度切換時(shí)出現(xiàn)的波動(dòng)，我們可以使用各類二進(jìn)制碼方式對(duì)速度進(jìn)行給定。格雷二進(jìn)制碼的特點(diǎn)是從0000~1111的依次步進(jìn)時(shí)，每次只變化一個(gè)位。如表3-1所示為四位5二進(jìn)制碼與格雷二進(jìn)制碼的對(duì)照。
表3-1 四位二進(jìn)制碼與格雷二進(jìn)制碼對(duì)照表
| 十進(jìn)制段速 | 自然二進(jìn)制碼 | 格雷碼 |
| 0 | 0000 | 0000 |
| 1 | 0001 | 0001 |
| 2 | 0010 | 0011 |
| 3 | 0011 | 0010 |
| 4 | 0100 | 0110 |
| 5 | 0101 | 0111 |
| 6 | 0110 | 0101 |
| 7 | 0111 | 0100 |
| 8 | 1000 | 1100 |
| 9 | 1001 | 1101 |
| 10 | 1010 | 1111 |
| 11 | 1011 | 1110 |
| 12 | 1100 | 1010 |
| 13 | 1101 | 1011 |
| 14 | 1110 | 1001 |
| 15 | 1111 | 1000 |
如果我們引入格雷二進(jìn)制碼方式，從3檔切換到4檔，就是從010切換到110，此過(guò)程只需要切換DI5的狀態(tài)即可，由于只改變了S3的狀態(tài)，因此不存在需要跟其他開(kāi)關(guān)配合的問(wèn)題，保證了速度不會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)。
此例使用各類二進(jìn)制碼方式的多段速相關(guān)參數(shù)設(shè)置為：
P1070= 1024
P1001= 50
P1003= 100
P1002= 200
P1006= 300
P1007= 400
P1005= 500
P1004= 600
P1016= 2
P1020= 722.3
P1021= 722.4
P1022= 722.5
使用格雷二進(jìn)制碼的多段速切換狀態(tài)如圖3-1所示，看到段速的依次切換不再有突變。
圖3-1 格雷二進(jìn)制碼方式多段速切換的波形圖
特別是在手動(dòng)逐級(jí)切換速度的場(chǎng)合，使用各類二進(jìn)制碼方式設(shè)計(jì)主令開(kāi)關(guān)時(shí)序，可以提高設(shè)備速度平滑性。
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