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SINAMICS系列驱动产品

在西门子变频器产品中，SINAMICS系列驱动产品是西门子变频器新的驱动平台，

其中，SINAMICSV系列产品注重基本性能，该产品坚固耐用，易于安装使用，成本低，操作简单，例如V20。SINAMICSG系列产品属于常规性能变频器，对电动机的转速的动态性能要求不太高，适用于对动态性能有基本或中等需求的场合，例如G120。SINAMICS系列是高性能变频器，有高动态性能和精度要求，适用于工厂和机械制造中苛刻的单轴和多轴应用，以及广泛的运动控制任务，应用场合为复杂，例如S110、S120和S150。SINAMICSDCM变频器适用于直流电压场合。SINAMICS中压系列变频器适用于额定功率较高的场合，交流电压等级范围为2.3～11kV。

3.1.2 SINAMICS G120系列变频器

对于 SINAMICS G系列变频器，主要包括G110、G110D、G120、G120P、G120C、G120D、G120L、G130和G150等。

其中，G120系列变频器可实现对交流异步电动机进行低成本、高精度的转速/转矩控制。从结构形式的不同，主要分为内置式变频器（例如G120、G120P、G120L）、紧凑型变频器（例如G120C）和分布式变频器（例如G120D）。

（1）G120内置式变频器

G120内置式变频器是一种包含各种功能单元的模块化变频器系统，功率范围为0.37～250kW。G120内置式变频器尤其适合用作整个工业与贸易领域内的通用变频器，例如可在汽车、纺织、印刷、化工等领域以及一般应用（如输送应用）中使用。

（2）G120P内置式变频器

G120P内置式变频器是专门针对工业环境以及供暖、通风和空调应用而设计的，适用于楼宇自动化、水处理及过程工业。功率范围为0.37～90kW（IP55），0.37～75kW（IP20）。它是一种经济、节能和易于操作的变频器，功能广泛，适用于泵、风机和压缩机，是通风风机的闭环速度控制、加热和冷却系统的循环泵、增压泵或液位控制泵等应用的理想解决方案。

（3）G120L内置式变频器

G120L内置式变频器采用模块化设计，并提供丰富的可选件以便使客户根据具体应用定制具体的传动解决方案，并可集成到电控柜中，适用于大功率变频调速系统。功率范围目前涵盖280～630kW，电源适用50Hz、380～690V三相交流电。G120L变频器可广泛用于各领域变频调速控制任务，特别是工业环境下的风机、水泵和压缩机等设备的调速应用。SI-NAMICSG120L传动系统佳适用于涉及运动、传送、泵送或对固体、液体或气体进行压缩的所有应用，特别适用于供水、污水处理、农业灌溉、集中供热/供冷、计量泵和冲洗泵、压缩机和风机等。

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按照工作原理分类，变频器可以分为V/f控制变频器、转差频率控制变频器和矢量控制变频器等。V/f控制是为了得到理想的转矩-速度特性，是基于在改变电源频率进行调速的又要保证电动机的磁通不变的思想而提出的，这种变频器采用开环控制方式，不能达到较高的控制性能。转差频率控制是一种直接控制转矩的控制方式，它是在V/f控制的4基础上，按照异步电动机的实际转速对应的电源频率，并根据希望得到的转矩来调节变频器的输出频率，从而使电动机具有对应的输出转矩，是一种闭环控制方式，可以使变频器具有良好的稳定性，并对急速的加减速和负载变动有良好的响应特性。矢量控制是通过矢量坐标电路控制电动机定子电流的大小和相位，以达到对电动机的励磁电流和转矩电流分别进行控制，进而达到控制电动机转矩的目的。

按照用途分类，变频器可以分为通用变频器、高性能专用变频器、高频变频器、单相变频器和三相变频器等。

变频技术的诞生背景是对交流电动机无级调速的广泛需求。随着工业自动化程度的不断提高，变频器得到了非常广泛的应用。与直接连接电网运行交流异步电动机相比，变频调速系统具有以下优点。

（1）不产生起动冲击电流

由于变频器控制电动机起动时是从0Hz开始逐渐提高，而不是突然将50Hz交流电加到电动机上，起动时没有冲击电流。

（2）实现灵活的软起动和制动

可以对变频器设置上升时间和下降时间，实现任意的软起动和制动。

（3）节能

在某些时候，电动机不需要全功率运行，可通过变频器设置或调节需要的工作功率，从而实现节能。

（4）提高生产效率

通过变频器调节电动机转速，通常可以提高生产效率。

（5）实现可控制动

直接接电网运行的三相交流异步电动机一般只能简单地关闭电源，进行机械制动或通过电路实现制动（例如能耗制动或反接制动）使电动机停下来，而通过变频器控制电动机，则可以实现可控制动。

交流异步电动机的结构

电动机是指利用电源产生机械动力的旋转机器。电动机种类较多，根据所使用的电源种类不同，分为直流电动机和交流电动机。

常用的交流电动机包括异步电动机（也称感应电动机）和同步电动机两类，而异步电动机按照绕组的相数分为单相异步电动机和三相异步电动机两类。

一般来说，作为机械和装置的动力源，多数采用三相交流异步电动机，

a）外观 b）内部结构

三相交流异步电动机主要包括定子（固定部分）和转子（旋转部分）两个基本部分。其中定子主要包括定子铁心和定子绕组（也称定子卷线或定子线圈），定子绕组分为三组，也称三相定子绕组；转子主要包括转子铁心和转子绕组，转子铁心装在转轴上。

2.2 交流异步电动机的工作原理

三相交流异步电动机的工作原理是基于定子旋转磁场和转子电流的相互作用。6

将三相交流异步电动机的三相定子绕组AX、BY和CZ通过接线盒与三相交流电源相连，每一组绕组都由三相交流电源中的一相供电，三相定子绕组AX、BY和CZ的供电电流分别用iA、iB和iC表示，每相电流的相位角相差120°。

相应地，定子绕组接通三相交流电源后，在定子绕组周围会产生旋转的磁场。应用右手螺旋定则（安培定则），图2-3表示出了相位角在0°、120°和240°三种情况下的旋转磁场的方向。该旋转磁场切割转子绕组，从而在转子绕组中产生感应电流。带感应电流的转子绕组在定子绕组旋转磁场的作用下产生电磁力，从而在电动机转轴上形成电磁转矩，驱动电动机旋转，电动机旋转方向与旋转磁场方向相同。

西门子G120变频器采用模块化设计，配置灵活，，适用于泵送、通风、压缩及移动等过程加工，在通用机械制造以及汽车、纺织和包装行业得到广泛应用。

3.1 西门子变频器产品

根据使用范围和工艺需求的不同，西门子变频器分为低压变频器、高压变频器和直流变频器。

低压变频器主要包括SINAMICS V高品质变频器系列、SINAMICSG高性能单机驱动变频器系列及SINAMICSS高性能单/多机驱动变频器系列，还有MICROMASTER通用型变频器、SIMOVERTMASTERDRIVE工程型变频器及用于SIMATIC ET200 IO站的变频器，以及SIMODRIVE变频器系统、LoherDYNAVERT专用型驱动系统及SINAMICS大功率光伏电站专用逆变单元等。

高压变频器包括适用于电压等级为2.3～11kV的各种不同SINAMICS系列变频器，例如SINAMICS系列的GH180、GM150、SM150、GL150和SL150等。