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1、概述

SINAMICS S120是西門子的一款高端驅動器，設計用于機械和設備工程的復雜應用，以及廣泛的運動控制任務。產品組合涵蓋的功率范圍廣，控制方式豐富，可用于各種驅動任務：

1）過程工業(yè)中的簡單泵類和風機應用

2）離心機、壓力機、擠壓機、升降機、傳送帶和運輸設備等單軸驅動

3）紡織機、薄膜機和造紙機以及軋鋼設備的多軸驅動系統(tǒng)

4）機床、包裝和印刷設備使用的高動態(tài)伺服驅動裝置

SINAMICS S120驅動器的各種控制方式是整個變頻器功能的核心。其負責電機的各種物理指標的連續(xù)控制，比如電流、扭矩、轉速，位置等?？刂品绞焦ぷ鞯男Ч胶?，則相關設備工作運行的速度越快和精度越高，從而對生產的產品質量和生產效率產生顯著影響。

2、S120驅動器控制方式

S120驅動器的控制方式從電機的內部計算方式上，可以分為：

1）開環(huán)控制：V/F控制

2）閉環(huán)控制：矢量控制（無編碼器矢量控制SLVC / 帶編碼器矢量控制VC）

3）閉環(huán)控制：伺服控制

可以針對不同的應用，選擇S120的不同控制方式。本文為大家介紹一下這些控制方式及其特點，供大家參考。

3、S120驅動器控制方式及特點

3.1 V/F控制方式

V/F特性曲線控制是異步電機最簡單的控制方式，該控制方式為開環(huán)，不具備速度反饋的控制，適合動態(tài)特性要求較低的場合，V/F控制方式適用于以下應用：

1）動態(tài)性能、速度控制范圍和精度要求較低的應用

2）成組控制的驅動結構，即多個電機連接到一個電機模塊進行控制

3）調試過程盡可能簡單快、速的場合，并且需要減少參數的復雜性的情況

在 V/F控制中，電壓幅值 V 被指定為實際電機頻率 f 的函數，該函數可以按不同的特性曲線類型定義，即V/F控制中的特征曲線是可調的。最常見的特征曲線類型是具有恒定扭矩的線性特征曲線或泵和風扇的拋物線特征曲線。

在低速情況下，S120提供電壓提升功能，以避免電機在 0 V 時可能無法產生轉矩的現(xiàn)象。并且S120集成了轉差補償功能，可使異步電機的轉速實際基本保持在轉速給定上，不受負載變化的影響。

3.2 矢量控制

矢量控制的名稱來源于：電機可以基于其等效電路圖中的數據建立一個電機模型，電機的定子電流矢量分解為產生磁場的電流和產生轉矩的電流，并分別加以控制。這樣就可以將異步電機等效為直流電機來控制，因而獲得與直流調速系統(tǒng)同樣的靜、動態(tài)性能。在矢量模式下，電機的速度和扭矩可以精確的控制，具有非常好的性能。

電機數據越準確，模型計算工作則更加精確。因此矢量模式的重點是電機模型的精確計算或者說是電機參數的最準確的辨別。參數準確才可以通過這種控制方式在精度和控制質量方面達到最佳結果。在矢量控制中，控制的精度和質量優(yōu)先于控制的動態(tài)特性。

矢量控制有2個版本 -無編碼器矢量控制（SLVC）和帶編碼器的矢量控制（VC）。

帶編碼器矢量控制的特點：

1）最佳的速度精度、扭矩精度和扭矩紋波

2）轉速可在閉環(huán)中降至 0 Hz（靜止狀態(tài)）

3）可在額定轉速范圍內保持恒定轉矩

4）相對于不帶編碼器的轉速控制，帶編碼器矢量控制由于直接測量轉速并且作用于電流矢量的觀測，驅動的動態(tài)特性顯著提升

5）非DRIVE-CliQ電機通常需要進行參數靜態(tài)以及動態(tài)辨識

6）適用于速度調節(jié)、負荷平衡、轉矩控制等場合

3.3 無編碼器矢量控制

在'無編碼器矢量控制'中，控制中的變量'速度'的實際值不是直接測量的，而是通過實際控制變量以及其他輔助變量計算出來的。因此，無傳感器矢量控制（SLVC）也稱為頻率控制，因為實際速度是根據電機中的實際頻率和從電壓和電流測量的電流模型等方式計算得來的。

在控制精度和動力特性方面，SLVC不如使用編碼器的矢量控制。