制动单元与制动电阻的选型

能耗制动的过程如下： 能耗制动的过程如下：
A、当电机在外力作用下减速、反转时（包括被拖动），电机即以发电状态运行，能量反馈回直流回路，使母线电压升高；
B、当直流电压到达制动单元开的状态时，制动单元的功率管导通，电流流过制动电阻；
C、制动电阻消耗电能为热能，电机的转速降低，母线电压也降低；
D、母线电压降至制动单元要关断的值，制动单元的功率管截止，制动电阻无电流流过；
E、采样母线电压值，制动单元重复ON/OFF过程，平衡母线电压，使系统正常运行。
制动单元与制动电阻的选配
A、首先估算出制动转矩 =（(电机转动惯量+电机负载测折算到电机测的转动惯量）*（制动前速度-制动后速度））/375*减速时间-负载转矩 一般情况下，在进行电机制动时，电机内部存在一定的损耗，约为额定转矩的18%-22%左右，因此计算出的结果在小于此范围的话就无需接制动装置；
B、接着计算制动电阻的阻值 =制动元件动作电压值的平方/（0.1047*(制动转矩-20%电机额定转矩）*制动前电机转速） 在制动单元工作过程中，直流母线的电压的升降取决于常数RC，R即为制动电阻的阻值，C为变频器内部电解电容的容量。这里制动 单元动作电压值一般为710V。 C、然后进行制动单元的选择 在进行制动单元的选择时，制动单元的工作最大电流是选择的唯一依据，其计算公式如下： 制动电流瞬间值=制动单元直流母线电压值/制动电阻值
D、最后计算制动电阻的标称功率 由于制动电阻为短时工作制，因此根据电阻的特性和技术指标，我们知道电阻的标称功率将小于通电时的消耗功率，一般可用下式求得： 制动电阻标称功率 = 制动电阻降额系数 X 制动期间平均消耗功率 X 制动使用率% 制动特点 能耗制动（电阻制动）的优点是构造简单，缺点是运行效率降低，特别是在频繁制动时将要消耗大量的能量，且制动电阻的容量将增大。
摘录的该文仅能作为参考，最主要的是要根据工艺计算所需的制动转矩，由制动转矩和制动时的最大速度可计算出所需的瞬时制动功率，如果选择西门子的制动单元和制动电阻，还需要计算出长时制动功率。

MM440的直流母线控制器

Vdc直流电压控制器
1、Vdc max最大电压控制器
以前我简单地解释过，鼠笼式异步电机在电机学中，就相当于一台变压器。定子线圈相当初级，鼠笼转子相当短路的次级，通过定子、转子铁心作电磁场变换产生力旋转力矩。当转子转速大于旋转磁场的转速时，（可以是被拖动的机械惯性太大，也可以是被其他动力（包括重力）拖动。）转子切割磁力线的方向反向，电动机就处于发电状态。其结果是较高的电压对直流侧的大容量电容充电。这负的滑差越大，充电电压越高。问题是：直流侧电容的耐压是有限的，也就是说，可以储存的电量（电能）是有限的。如果过高，电容将会过压击穿（爆炸）。 针对于：仅仅是转动惯量很大原因造成过电压的系统，并且控制上没有受控减速（例如：必须按斜率在2秒停止）的要求。
变频器设计了一个Vdc直流电压控制器。其原理是：既然是频率下降过快造成的过压，那么我们停止频率下降不就行了？正是如此，MM4系列变频器内置的Vdc max最大直流电压控制器中，应对直流侧过压的问题，采用通过内部PID算法，不理睬你给定的下降变化，以保持直流侧电压不致过高为目的，自行给出频率。当电机转速有所降低，并且直流侧电压降低到设定的限值以内后，继续按减速斜坡减速。如果直流侧电压再次过高，控制器再次动作。
应用场合：通过对Vdc max最大直流电压控制器工作原理的理解，可以看出，应用的条件是：大惯量的、不会被拖动（超速）的，同时对降速过程没有要求的机械系统。 使用注意事项：注意上述的使用条件。如果电机是被拖动（例如：势能下降装置，下降拖动速度没有限制时）产生过压，使能这个控制器很可能不管用。使能这个控制器是P1240=1(bit1)。此外，建议使能自动电平检测P1254=1。特别注意：这两项都是默认的（恢复出厂值后）。
2、Vdc min 最小电压控制器（动态缓冲）
既然当转子转速大于旋转磁场的转速时，产生再生电流对电容充电。那么我们是否可以利用它做些什么？MM440（遗憾的是MM420、MM430没有此功能）正是利用这点，设计了最小电压控制器来克服短暂的“失电”，避免欠压跳闸。 对于短暂的“失电”，最小电压控制器就会自动（用同一个内部PID算法）降低设定频率，保持转子转速稍稍大于旋转磁场的转速，使电容能得到一定充电。转动惯量越大的系统，效果越明显。“失电”前运行频率较低、负载力矩较大的系统效果较差。
应用场合：对于供电系统不太稳定的情况。例如：工厂供电回路存在大电流启动，造成电压突然下降等类似工况。 使用注意事项：使能此功能需要手动设置（非默认）是P1240=2(bit2)。它在电压下降到P1245=76%正常直流电压时启动动态缓冲。同时，在P1256还有三种选项：P1256=0尽量保持直流电压在对应值（不断减速）直到P1257=2.5Hz并尽量保持，最后切断脉冲。P1256=1 同上，只是到达P1257后切断脉冲。以上两种在供电恢复后即按上升斜率到达设定频率。P1256=2则是即便供电重新恢复也按OFF1降低频率，直到停机。
使用效果完全取决于当时的负载状态、运转的频率。如果运转频率较高，负载较轻，转动惯量较大效果较好。断电2-3秒也不会跳闸。供电恢复后频率立即沿斜坡上升。
说明：首先，Vdc 直流电压控制器可作用在P1300各种控制模式，只不过P1300<20是控制频率，而p1300>=20是控制矢量力矩电流。其次，要特别注意，直流控制器的使能是为了防止过压和欠压跳闸而设计的。在出现状况时，控制器“接管”了频率设定，也就是说不受你的给定控制。此外，这两种控制可以同时使用，P1240=3。
通过上面的解释可以看出，启用Vdc直流电压控制器后最大的问题是控制器“接管”了频率设定,在有些系统控制中，这种“脱离控制”是不允许的。

西门子MM440中SLVC的电机动静态识别

什么是电机动静态的辨识？首先，电机和变频器的辨识过程，就是变频器针对受控对象电机的建模过程。静态识别，就是变频器根据调试工程师键入的电机铭牌数据，进行电机内部的参数计算（具体什么参数，说明书中都有交待，这里不赘述），针对具体的执行参数，就是P3900=3或者P340=1就是静态识别，这一步里只是进行电机参数的计算，电机不通电。动态识别，就是变频器上电，通过传感器实测的电机电量参数，分析和建立电机的动态控制参数。他所涉及的执行参数就是P1910=1/3；还有一个参数是P1960=1（转速调节器的优化）。
在我们按照说明书提出的“快速调试”步骤执行完毕以后，这个系统是优化的好还是不好，有判定标准吗？换句话说，这个系统的电机模型建立的怎么样？怎么评判它呢？
具体的验证方法就是：
1完成快速调试的动静态辨识步骤；
2将系统空载运行至80%的额定转速，停止调节，并锁定这个工况；
3监控r0084=99-101为合格；r1787=1-5为合格。
当你的辨识后的系统不能满足上述标准的时候，你就要不断地去重复动静态的辨识步骤，直至满足要求为止。
电机自动优化以后的数学模型是不是好，是不是合适，还是要通过运行来观察和检查的。
当系统空载运行在80%额定转速的时候，看看他的r0084是不是100%附近，如果不是，说明励磁的参数设置不正确，也就是说自动计算的有偏差，就要修正。在重新计算一遍；看看r1787是不是显示在1-5范围，如果不在，说明电机模型计算有偏差，需要重新自动辨识计算。只有通过这种空载的运行测试，才能检验你所做的调试工作质量如何。
“正确”的优化和辨识步骤是：
第一遍，快速调试，控制模式P1300=0，此时静态识别是P3900=3；动态识别是P1910=1；
然后运行系统80%的额定同步转速用DRIVEMONITOR监控R0084，R331；换算出实际的磁通电流%，停车；
第二遍，将得到的磁通电流%输入参数P320，P1300=20/21；做静态识别P340=1，动态识别P1910=1/3,P1960=1；（也许就OK了）
检验：运行系统80%的额定同步转速用DRIVEMONITOR监控R0084=99-101，R1787=1-5,达到标准就行了，没达到标准，再重复第二遍的内容既可。

如何才能提高大功率MM440和MM430驱动器的启动性能？

大功率驱动器的启动会受到定子电阻值的影响。对于较大的电机（比如大于30kW）其定子电阻非常低，因此在电机设计中的微小改变都会对电阻以及启动电流带来很大的影响。电机和变频器之间电缆的类型和长度也会显著地改变整个电阻。如果实际电阻大于计算值（此值是在快速调试过程中计算出来的）那么励磁电流就会低于最优电流值，这样电机就会低效率运行，特别是在低速的时候。其结果是，负载电流很大而最大允许转矩会减小。在零频率时电流是由提升电压和定子电阻决定的。电流不会随负载变化而变化。如果定子电阻的计算值太低，那么电流和启动转矩也会很低。为了避免大电流，推荐在调试过程中测量定子电阻。这可通过在快速调试过程中或之后设置P1910＝1来完成。也有必要设置P1910＝3来测量磁通曲线。这些测量必须在电机冷态下进行。在所有操作模式下电流的减小都很明显（SLVC，V/F，FCC）。用SLVC可以控制住电流。电阻对励磁电流的影响很小。在操作过程中SLVC自动调整电阻值。不过当定子电阻正确的调整好时SLVC的性能会更好，特别是在刚上电后。

矢量控制与V/F控制

解释言简意赅，摘录于此：
1、矢量控制、V/F 控制，二者都是电机变频调速时，对电机磁场的控制；
2、V/F 控制：
1）是一种粗略的简单的控制方式，即V/F=定值控制模式；
2）它忽略了定子绕组电阻压降IoR对磁场的影响，V/F=定值控制模式，虽然阻止了频率下降、磁场增大的主要问题，但是磁场不是恒定的，而是随着频率在下降，造成低频时磁场弱、电机转矩不足；
3、矢量控制：
1）矢量控制，不忽略定子绕组电阻压降IoR对磁场的影响，采用（V-IoR）/F=定值控制模式，或者是励磁电流Io=定值控制模式；
2）它不忽略定子绕组电阻压降IoR对磁场的影响，（V-IoR）/F=控制模式，或者是励磁电流Io=定值控制模式，磁场是恒定的，而不是随着频率在下降，低频时不存在磁场弱、电机转矩不足的问题；
3）如果磁场能控制在电机设计参数上，变频调速时的运行参数与工频运行参数的关系明确，可精确计算转子转速，实现无速度传感器的速度闭环控制；
4、矢量控制、V/F 控制，由于都是磁场控制，这两种控制方式在接近工频运行时，磁场趋于一致，性能趋于一致，所以这两种控制的差别主要在低频端；
“‘当负载增大时，转子转速下降时，转差增大，转子感应电势、电流增大，转矩增大，’补充一下，电流完全是开环失控状态，接下来的后果就是IGBT－－咚－－的一声巨响，整台变频器灯灭灰飞(极端说法）。”
1、‘当负载增大时，转子转速下降时，转差增大，转子感应电势、电流增大，转矩增大’是异步电机的工作转矩原理，有了这一条，异步电机才有可能在工频运行了几个世纪！
2、如果负载严重过载，异步电机可能进入堵转区，如不及时停电停车，就会烧电机；
3、变频人都懂这个道理，所以变频调速控制电路，设有电流失速保护电路；
4、谁也没有把‘当负载增大时，转子转速下降时，转差增大，转子感应电势、电流增大，转矩增大’与失速保护看成矛盾的，而看成是相辅相成的！

变频器低频特性分析及改善措施

1 概述
由变频器构成的交流调速系统普遍存在的问题是，系统运行在低频区域时,其性能不够理想,主要表现在低频启动时启动转矩小,造成系统启动困难甚至无法启动。由于变频器的非线性产生的高次谐波，引起电动机的转距脉动及电动机发热，并且电动机运行噪声也加大。低频稳态运行时，受电网电压波动或系统负载的变化及变频器输出电压波形的奇变，将造成电动机的抖动。当变频器距电动机距离较大时及高次谐波对控制电路的干扰，极易引起电动机的爬行。由于上述各种现象，严重降低由变频器构成的调速系统的调速特性和动态品质指标，本文对系统的低频机械特性和变频器的低频特性进行分析，提出采取相应的措施，以使系统的低频运行特性能得以改善。
2 变频器低频机械特性
2.1 低频启动特性
异步电动机改变定子频率F1,即可平滑地调节电动机的同步转速,但是随着F1的变化,电动机的机械特性也将发生改变,尤其是在低频区域,根据异步电动机的最大转距公式: Temax=3/2{np(U1/W1)2}/{R1/W1+/(R2/W1)2+(LL1+LL2)2} 式中np—电动机极对数; R1—定子每相电阻; R2—折合到定子侧的转子每相电阻; LL1—定子每相漏感; LL2—折合到定子侧的转子每漏感; U1—电动机定子每相电压; W1—电源角频率 可见Temax是随着W1的降低而减小，在低频时，R1已不可忽略。Temax将随着W1的减小而减小，启动转距也将减小，甚至不能带动负载。
2.2 低频稳态特性
电动机稳态运行时的转距公式如下: TL=3np(U1/W1)2SW1R2/{(SR1+R2)2+S2W2(LL1+LL2)2 } 在角频率W1为额定时,R1可以忽略。而在低频时,R1已不能忽略,故在低频区时由于R1上的压降所占的比重增加,将无法维持M的恒定,特别是在电网电压变化和负载变化时,系统将出现抖动和爬行。
3 变频器调速系统低频特性
3.1 谐波分析
由变频器构成的调速系统,由于变频器的非线性,电动机定子中除了基波电流外,还有各次谐波电流,由于高次谐波的存在,使电动机损耗和感抗增大,减少了cosφ,从而影响输出转距,并将产生6倍于基波频率的脉动转距。 以电流波形中的5次、7次谐波来分析，在三相电动机定子电流中的5次谐波频率为 F5=5F1 (F1为基波电流频率)，它在电动机气隙中产生空间负序的磁势和磁场，这个磁场的转速 n51为基波电流所产生磁场的转速n11的5倍，并且沿着与基波磁场反的方向旋转，由于电动机转速一定，并假设接近n11，这样由5次谐波磁势在转子内感应出6倍于基波频率的转子电流，此电流与气隙基波磁势的合成作用产生6倍于基波频率的脉动转距。 7次谐波所产生的磁场与基波同相序，但它所产生的旋转磁场转速7倍于基波旋转磁场的转速，故相应转子电流谐波与气隙主磁场的相对转速也是6倍于基波频率，也产生一个6倍于基波频率的脉动转距。 以上两个6倍于基波频率的脉动转距一齐使电动机的电磁转距发生脉动，虽然其平均值为零，但脉动转距使电动机转速不均匀，在低频运行时影响最大。
3.2 准方波方式下脉动转距的产生
分别设ψ1、ψ2为定子磁链及转子磁链的空间矢量，在稳态准方波(QSW)运行方式时(桥中晶闸管用1800电角脉冲触发)ψ1在输出周期内沿着正六边形的周边运动。ψ2沿着与六边形同心的圆周运动，在准方波运行方式下ψ1和ψ2运动是连续的，但它们且有重大的区别，当矢量ψ2以恒定定子电压角速度W1旋转时，矢量ψ1以恒定的线速度沿正六边形周边运行，矢量ψ1线速度恒定导致其角速度的变化，进而引起ψ1和ψ2的夹角δ变化，除此，当ψ1沿着六角形轨迹移动时其幅值在一定程度上也有变化。当电动机空载时，由于处于稳态ψ1与ψ2的夹角与转距T在W1t=0、π/6、π/3时为零，而当W1T≠0、π/6、π/3时，δ不为零，它与上面提到的ψ1幅值变化一起引起低频转距脉动，其频率为定子电压基波的6倍，当电动机带负载时对应于一个恒定的δ均值，低频转距脉动将叠加于恒定转距均值之上。
4 系统低频特性改善措施
4.1 启动转距的提升
由于系统在低频时R1上的压降影响,使系统的启动转距随W1下降而减小,为此变频器设有转距提升功能,该功能可以调整低频区域电动机的力矩,使之与负荷配合,增大启动转距。可选择自动转距提升和手动转距提升模式，其原理是提升定子电压也就相应提高了启动转距，但提升电压设置过高，将导致电流过大引起电动机饱和、过热或过电流跳闸。如1336PLUS系列变频器的转距提升功能，可自动调整提升电压，以产生所需的电压，可根据预定转距所需的电流来选择提升电压，转距提升在控制电流的同时使电动机处于最佳运行状态，在选择手动转距提升时，要结合实际情况来设定转距提升值。
4.2 改善低频转距脉动
变频器构成的交流调速系统的低频转距脉动直接影响系统动态特性,不论是变频器的生产厂和系统集成的工程技术人员,都在尽力于改善低频区脉动这一技术问题.如采用磁通控制方式、正弦波PWM控制方式，它不是按照调制正弦波和载波的交点来控制GTR的导通和关断，而是始终使异步电动机的磁通接近正弦波，旋转磁场的轨迹是圆形来决定GTR的导通规律。在很低的频率下，保证异步电动机在低速时旋转均匀，从而扩大了变频调速范围，抑制异步电动机的振动和噪声。其圆形旋转磁场的实现，是通过检测磁通使控制环节随时判断实际磁通超过误差范围与否，来改变GTR的工作模式，从而保证旋转磁场的轨迹呈圆形，以减少转距脉动。
4.3 圆周PWM方法降低转距脉动
“圆周”的含义是指定子磁链ψ1空间矢量在高斯平面中沿着一个非常接近于圆周的多边形，其以降低电动机脉动转距为目的来确定电压脉冲的宽度和位置。三相逆变器为全波桥式结构，如其运行在这样一种方式下，当交流输出端(a、b、c)之一在任何时候接通直流母线(应同时接到另一个直流母线上),这一原理从图1(a)中可以明显表示清楚。显然交流输出端接到直流母线方式有六种，这就导致定子电压U1的空间矢量有六个位置，这六个位置如图1(b)所示，图1(b)中六种开/关状态对应着U1的六种位置，图中粗线位置表示开关1、3、6处于开的位置，投影所产生的瞬时相电压如下： Va=Vb=1/3Vdc Vc=-2/3Vdc 其余类推，符号Va、Vb、Vc代表三相输出电压的瞬时相电压值，假如Ia+Ib+Ic=0由空间矢量在A、B、C轴上的垂直投影就可得到Va、Vb、Vc，除以上六种开/关状态外，还有使开关1、3、5或2、4、6同时关断两种状态，在这种情况下，交流输出端a、b、c接到同一电位上，U1及Ua、Ub、Uc顺次变为零，将这种运行方式应用到一个三电平PWM逆变器上可获得与两电平PWM相比而言较低的谐波成分。
PWM形式是一种斩波准方波调制，负载上的相电压由矩形段和零电压段(U1=0时)组成，在每个电压脉冲时刻，矢量ψ1以恒定线速度移动，而在零电压段保持静止，然而由于矢量ψ2以恒定角速度W1转动，ψ1和ψ2间的夹角δ就出现了，因此电压斩波是引起高频转距脉动的主要原因，频率与输出电压矩脉冲频率相同。这是由于PWM自身固有的，实际上高频转矩脉动是很难消除的，并叠加于低频转矩脉动之上。为消除系统的低频转矩脉动可从以下两种方式开展工作。
(1) 在电压脉冲中间点的时刻,矢量ψ1、ψ2间的夹角δ在稳态运行时对于所有脉冲应保持恒定，消除由δ变化而产生的对低频转矩(频率为6F1)的影响，在空载情况下δ=0尽管ψ1的幅值变化，低频转矩脉动仍然将被完全消除。
(2) 在恒定的负载时(δ-cost≠0)仅仅ψ1幅值的变化引起低频转矩脉动,而负载引起ψ2幅值的变化可以忽略,因此必须获得一个比较接近于圆周的ψ1矢量轨迹。 圆周PWM是利用空载矢量ψ1的空间位置来确定电压脉冲的中间点,即晶闸管导通段及零电压段的合理组合,可以产生幅值变化可以忽略不计的ψ1,此原理如图1所示,ψ1停止时刻(即零电压段)用圆点标出,确定电压脉冲位置使它们对称,如图中各横坐标的中间点,脉冲宽度(即持续时间)与横坐标长度相对应,所要求的输出电压来确定.自然电压波形周期由ψ1矢量沿多边形转一周所需的时间确定。采用此方法在保持输出电压由零到最大值可变的同时，可有效的消除低频转矩脉动。

电阻远传压力表信号到变频器

1.用变频器10V供电时,选用的表是否0-6V还是0-10V.0-6V需接5V电源也可10V供电时串250欧电阻或7805稳压块变为5V,0-10V的表不用处理.当然也有0-6V的表直接用10V供电,虽然暂时没问题,但会使表的寿命影响.(大部分是0-6V,0-350欧的表)
2.给变频器0-10V电压输入时,先串250欧电阻在接电阻远传压力表.具体阻值可以用万用表测定后选用,有偏差没关系,只要不超的太远,可以通过变频器来设定修正.
3.给变频器0-20MA电流输入时,先接压力表并且压力表输出信好的那一根线上串250欧电阻.
4.通过7805稳压块稳压块时,可直接接.
5.也可通过变送器变为4-20MA,或选用有0-400欧输入4-20MA输出的数显仪(该造价比变送器和压力传感器要低,同时在控制柜上可以显示压力值,且可以设定报警参数.)
6.压力传感器(包括两线制4-20MA远传压力表),用于精度较高的场合,但价格高且需24V电源,有的变频器无24V电源的.
7.若选用电阻远传压力表,请选用防震的(内有油做阻尼液).(300-400元),否则易坏.
8.一般恒压控制选用电阻远传压力表就足够了.