产品功能

这里简要介绍了SINAMICS S120支持的V/f控制、矢量控制和伺服控制，还包括矢量控制下的速度控制与转矩控制。

控制方式

V/f控制

V/f 控制用于简单传动的标准解决方案：

---用于联动装置

---用于电机额定功率小于 25% 的变频器额定功率

---用于调试过程中的测试运行

矢量控制

矢量控制的优势：

---高稳定性运行，无论负载波动或给定值变化

---给定值变化时能快速响应（→ 优异的控制特性）

---负载波动时能够快速调节（→ 优异的抗干扰性）

---能以最大转矩进行加速和制动

---转矩的闭环控制，制动转矩值与当前转速无关

---零速时也可以输出最大制动转矩

---闭环控制的范围：转速大于 1% 额定转速

带编码器的矢量控制（VC）：

---要求高转速精度

---要求高动态响应（给定变化或负载扰动时）

---要求转矩的调节范围大于 1:20

不带编码器的矢量控制（SLVC）：

---用于大功率、独立运行的异步电机

---适合各种动态响应要求

---转速调节范围在 1:20 之内（> 5% 额定转速）

------实际磁通或即电机的实际转速仅通过一个电机模型

------电机模型借助电流和电压进行计算

------在0 Hz 左右的低频区内，模型无法足够精确地计算出电机转速。因此在低频范围内矢量控制会从闭环切换为开环

不带编码器的运行在多数情况下可以实现高性能、稳定运行的矢量控制，如果需要在小于 1% 的额定转速下调速或更高精确度的要求，需要使用带编码器的矢量控制

SLVC 或 VC 时可通过参数 p1501 切换至转矩控制，或直接通过参数 p1300 设置。转矩控制时，需要通过转矩设定值仅在转矩控制时生效，附加转矩在转矩控制和转速控制时都生效。

为了限制电机轴上的输出转矩，保护机械设备的安全，转矩设定值的限制可以通过三种实现方式：

---转矩限幅（正反两个方向）

---电流限幅：默认值为变频器额定电流的1.5倍

---功率限幅（电动运行、发电运行）

电机的矢量控制需要借助电机模型来计算磁通矢量，因此需要对电机的参数（等效电路图）进行准确计算，这一过程可以通过SINAMICS S120的电机数据辨识来完成。它包括以下三个过程：

---电机数据计算：根据电机铭牌计算电机参数

---静态辨识：电机等效电路图数据的识别与计算

---动态辨识

------旋转磁场测量：动态优化矢量的磁场模型

------速度环优化：速度调节器PI系数优化

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伺服控制

伺服控制用于高精度、高动态的电机运行（带电机编码器），下面的表格为伺服控制与适量控制的比较。

主题	伺服控制	矢量控制
典型应用	具有高动态运行控制特性的驱动具有高转速精度和转矩精度的驱动（伺服同步电机）和等时同步的 PROFIdrive 实现角同步机床和周期性生产机械	具有高转速精度和转矩精度、采用转速控制和转矩控制的驱动，特别是在没有编码器的运行中
动态响应	高	中等
可以连接的电机	同步伺服电机永磁同步电机异步电机转矩电机	同步电机（包含转矩电机）永磁同步电机异步电机磁阻电机（仅适用于 V/f 控制）外部励磁的同步电机提示：不可连接 1FT6、1FK6 和 1FK7 系列的同步电机
无编码器的转速控制	支持，从 10 % 电机额定转速起生效，在此转速下为开环控制运行	支持，对异步电机（ASM）和永磁同步电机（PEM）从静止状态起生效
无编码器的转矩控制	不支持	支持，从 10 % 电机额定转速起生效，在此转速下为开环控制运行
异步电机的弱磁区域	≤ 16 x 弱磁起始转速（带编码器） ≤ 5 x 弱磁起始转速（不带编码器）	≤ 5 x 电机额定转速
闭环控制中的最大输出频率	31.25 μs / 16 kHz 时为 2600Hz 62.5 μs / 8 kHz 时为 1300 Hz 125 μs / 4 kHz 时为 650 Hz 250 μs / 2 kHz 时为 300 Hz	250 μs / 4 kHz 400 μs / 5 kHz 时为 300 Hz 500 μs / 4 kHz 时为 240 Hz
功率单元的并联	不支持	书本型：不支持装机装柜型：支持
一个控制单元可以控制的驱动最大数量	1 电源 + 6 驱动（在电流控制器采样率为125 μs 及转速控制器采样率为125 μs 时） 1 电源 + 3 驱动（在电流控制器采样率为62.5 μs 及转速控制器采样率为62.5 μs 时） 1 电源 + 1 驱动（在电流控制器采样率为31.25 μs 及转速控制器采样率为 62.5 μs 时）混合运行，125 μs 下的伺服控制和 V/f 控制，最多 11 驱动	1 电源 + 3 驱动（在电流控制器采样时间为250 μs 及转速控制器采样时间为1 ms 时） 1 电源 + 6 驱动（在电流控制器采样时间为400 μs / 500 μs 及转速控制器采样时间为 1.6 ms/2 ms 时） V/f 控制：1 电源 + 12 驱动（在电流控制器采样时间为500 μs 及转速控制器采样时间为2000 μs 时）混合运行，500 μs 下的矢量控制和 V/f 控制，最多 11 驱动

关于伺服控制的详细介绍，请参见《SINAMICS S120 驱动功能手册》第三章内容。

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