MM440的能耗制动
MM4变频器VDC直流电压控制器的解释和各种制动方式的使用
[精] 主题：关于MM4变频器中Vdc直流电压控制器的解释和各种制动方式的使用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。
西门子变频器MM 440操作手册
危险 本手册以及变频器上带有“警示标志”的“危险”是指，如果不遵守有关要求，不采取相应 措施，就会造成死亡或严重的人身伤害。
警告
本手册以及变频器上带有“警示标志”的“警告”是指，如果不遵守有关要求，不采取相应 措施，就存在有可能造成死亡或严重人身伤害的潜在危险。
注意
本手册以及变频器上带有“警示标志”的“注意”是指，如果不遵守有关要求，不采取相应 措施，就存在导致轻度或中等程度人身伤害的潜在危险。
注意
本手册以及变频器上不带“警示标志”的“注意”是指，如果不遵守有关要求，不采取相应 措施，就存在导致财产损失的潜在危险。
提示
本手册中的“提示”是指，如果使用者对提示的问题不加注意，就可能出现不希望有的结果 或状态。
说明 本手册中的“说明”是指出有关产品的重要信息，手 册中的黑体字部分是要特别加以注意的 问题。
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功能框图
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二进制互联连接（BiCo）功能
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通讯
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高级操作板（ AOP ）
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编码器
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制动电阻
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选件安装图
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A
B
附录
C
D
E
F
更多的信息可在互联网上查阅，网址： http：//www.siemens.de/micromaster
核准的西门子软件和培训标准是： DIN ISO 9001，注册登记号：2160-01
的所有权利。
们完全一致。我们将定期检查本手册中涵盖的内容，并在以后修订
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西门子公司的手册都是用无氯纸张印刷的，这种纸张的生产原料来
MM440西门子变频器
(3）模拟量输出端子。（12）、（13）端为模拟量1 (AOUTI）输出端子，其中 （12）端为模拟量输出1“+”端，（13）端为模拟量输出1“-”端；（26）、 （27） 端为模拟量2 (AOUT2）输出端子，其中（26）端为模拟量输出2 ”+” 端，（27）端为模拟量输出2“-”端。 (4）多功能数字量（继电器）输出端。（18）～（20） 端为继电器1 输出端， 其中（18）端、（20）端为常闭触点，（19）、（20） 端为常开触点， （20） 端为公共端；（21）、（22） 端为继电器2 输出端，（21）、（22） 端为常开触点，（22）端为公共端；（23）～（25） 端为继电器3 输出端， （23）、（25）端为常闭触点，（24）、（25） 端为常开触点，（25）端 为公共端。继电器1 、继电器2 、继电器3 的功能可以由参数P731 、P732 、 P733 等设置。 ( 5 ）电动机热保护输人端。（14）、（15）端为电动机热保护输人端。 ( 6 ) RS485 通信端口。（29）、（30） 端为RS485 通信端口。
变频器面板操作方法:
（1）将参数P0010设置值由缺省值 0 改为 30 数值的操作步骤。 1）变频器通电后，操作面板显示0.O0。
2) 按“P” 键访问参数，操作面板显示r0O00 。
3) 按“▲”键直到操作面板显示P0010。 4) 按“P ”键进人参数数值访问级，操作面板显示参数缺省值O 。
(2)OFF2：按此键两次或1 次但时间较长，电动机将在惯性作用下自由停车。此 功能总是“使能”的。
4.改变电动机的转动方向 按此键可以改变电动机的转动方向。电动机的反向用负号表示或用闪烁的小数 点表示。缺省值运行时、此键是被封锁的。为了使此键的操作有效，应设定 P07OO=1
西门子MM440变频器常用参数设置111111111111111111
•«施耐德变频器Altivar31常用参数设置西门子MM440变频器常用参数设置一 2nd, 2010 by 起重机①参数号②参数功能③参数范围④参数说明/注释⑤起重常用设置值⑥默认设置值①P0000───②驱动装置显示───③无───④显示P0005设置的参数值───⑤无───⑥无①P0003───②用于定义用户参数访问的等级───③0~4───④1标准级3专家级───⑤根据需要选择───⑥无①P0005───②显示选择───③2~4000───④21频率25电压27电流───⑤一般选择21───⑥21①P0010───②调试参数过滤器───③0~30───④1快速调试30工厂的设定值───⑤P0010、P3900恢复为0───⑥0①P0295───②冷却风扇断电延迟时间───③0~3600───④这个时间以秒计───⑤180秒为宜───⑥0①P0304───②电动机的额定电压───③10~2000───④名牌数据实际为准───⑤380伏───⑥230伏①P0305───②电动机的额定电流───③0.01~10000───④名牌数据实际为准───⑤电流叠加A1+A2───⑥3.25A①P0307───②电动机的额定功率───③0.01~2000───④名牌数据实际为准───⑤功率叠加P1+P2───⑥0.75kw①P0308───②电动机额定功率因数───③0.0~1.0───④名牌数据实际为准───⑤cosφ───⑥0①P0311───②电动机的额定速度───③(0~40000)───④名牌数据实际为准───⑤980/1380───⑥0①P0700───②选择命令源───③(0~6)───④选择数字的命令信号源───⑤2代表由端子排输入───⑥2①P0701───②数字输入1的功能───③0~99───④选择数字1功能───⑤1───⑥1①P0702───②数字输入2的功能───③0~99───④选择数字2功能───⑤2───⑥12①P0703───②数字输入3的功能───③0~99───④选择数字3功能───⑤17───⑥9①P0704───②数字输入4的功能───③0~99───④选择数字4功能───⑤17───⑥9①P0705───②数字输入5的功能───③0~99───④选择数字5功能───⑤29───⑥15①P0706───②数字输入6的功能───③0~99───④选择数字6功能───⑤17───⑥15①P0732───②数字输出2的功能───③0~4000───④电动机抱闸投入───⑤52C───⑥52.7①P0733───②数字输出3的功能───③0~4000───④电动机抱闸投入───⑤52C───⑥0①P0970───②工厂复位───③0~1───④0代表禁止复位1代表参数复位───⑤根据需要决定───⑥无①P1000───②频率设定值的选择───③0～77───④3代表固定频率───⑤3───⑥2①P1004───②固定频率4───③-650～650───④快速频率的设定───⑤50───⑥50①P1080───②最低频率───③0～650───④设定马达最低频率───⑤20HZ───⑥0①P1082───②最高频率───③0～650───④设定马达最高频率───⑤50HZ───⑥50①P1120───②斜坡上升时间───③0～650───④斜坡函数曲线不带平滑圆弧时电动机从静止状态加速到最高频率P1082所用时间，如果设定的斜坡时间太短，就有可能导致变频器过流而跳闸───⑤4.0秒───⑥10s①P1121───②斜坡下降时间───③0～650───④同上───⑤3.0秒───⑥10s①P1130───②斜坡上升曲线的起始段圆弧时间───③0～40───④避免突变性的响应，从而使机械设备免受有害的冲击作用───⑤0.5秒───⑥0①P1131───②斜坡上升曲线的结束段圆弧时间───③0～40───④避免突变性的响应，从而使机械设备免受有害的冲击作用───⑤0.5秒───⑥0①P1132───②斜坡下降曲线的起始段圆弧时间───③0～40───④避免突变性的响应，从而使机械设备免受有害的冲击作用───⑤0.3秒───⑥0①P1133───②斜坡下降曲线的结束段圆弧时间───③0～40───④避免突变性的响应，从而使机械设备免受有害的冲击作用───⑤0.3秒───⑥0①P1215───②抱闸制动使能───③0～1───④0代表禁止电动机抱闸制动；1代表使能电动机抱闸制动；如果用P0731、P0732、P0733数字输出功能投入使用，制动继电器在点1打开，而在点2闭合───⑤1───⑥0①P1216───②抱闸制动释放的延迟时间───③0～20───④启动时不用斜坡函数曲线，立即输出f_min───⑤0───⑥1①P1217───②斜坡曲线结束后的抱闸时间───③0～20───④斜坡曲线下降到点2后，变频器以最小频率P1080运行的时间───⑤0───⑥1①P1237───②动力制动的工作/停止周期，定义制动电阻的工作/停止时间的比率───③0～5───④0代表禁止动力制动；1代表工作/停止时间的比率为5%；2代表工作/停止时间的比率为10%；3代表工作/停止时间的比率为20%；4代表工作/停止时间的比率为50%；5代表工作/停止时间的比率为100%；───⑤1───⑥0①P1300───②变频器的控制方式───③0～23───④控制电动机的速度和变频器的输出电压之间的相对关系，0代表行线性特性的V/F控制；1代表带磁通电流控制Fcc的V/F控制；20代表无传感器的矢量控制───⑤20───⑥0①P1800───②脉冲频率───③2～16───④设定变频器功率开关的调制脉冲频率，这一脉冲频率每级可以改变2KHZ.最低的脉冲频率取决于p1082即最大频率和P0310即电动机的额定功率，电动机频率的最大值P1082限定为脉冲调制频率P1800───⑤2───⑥4①P1910───②选择电动机数据是否自动检测───③0～20───④设置为3时，随后显示A0541.启动变频器，自动检测磁化曲线，稍后变频器停止，完成检测───⑤3───⑥0①P1960───②速度控制器的优化───③0～1───④矢量控制时做，当速度优化器优化功能投入时p1960=1，报警信号A0542将被激活。
西门子变频器说明书
＝1 定义参数访问等级为标准级
＝30 进入工厂复位准备状态
＝1 将参数复位到出厂设定值
等待状态（等待时间因变频器功率 等级而不同）
操作完成后，显示P0970
复位完成
此时P0970＝0，P0010＝0
在参数复位完成后，需要进行快速调试的过程。根据电机和负载具体特性，以及变频器的控制方 式等信息进行必要的设置之后，变频器就可以驱动电机工作了。
4 MICROMASTER 440 简明调试指南 / 概述
MM440 的特点及技术指标：
电源电压及功率范围
输入电压 1 AC 200 至 240V ± 10% 3 AC 200 至 240V ± 10% 3 AC 380 至 480V ± 10% 3 AC 500 至 600V ± 10%
恒转矩负载下功率 0.12kW 至 3kW 0.12kW 至 45kW 0.37kW 至 200kW 0.75kW 至 75kW
13
第二节 开关量输出功能
13
第三节 模拟量输入功能
14
第四节 模拟量输出功能
15
第五节 加减速时间
15
第六节 频率限制
15
第七节 多段速功能
16
第八节 停车和制动
17
第九节 制动电阻选配
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第十节 自动再起动和捕捉再起动
19
第十一节 矢量控制
20
第十二节 本地远程控制
21
第十三节 闭环控制PID
21
0 0 1
参数组 0 1 2
第三节
调试步骤
通常一台新的MM440变频器一般需要经过如下三个步骤进行调试：
参数复位
快速调试
功能调试
西门子MM440变频器的停车和制动方式
１ ＭＭ４ ４ Ｏ变频器停车方式
ＭＭ ４ ４ ０变 频 器 支 持 的停 车 方 式 包 括 Ｏ Ｆ Ｆ １ 、 Ｏ Ｆ Ｆ ２ 和Ｏ Ｆ Ｆ ３三种 。３ 种 停 车方 式 下 ， 变 频 器 的 输 出 变 化形 式 、 电 动 机 的 运 转 状 态 及 适 用 的 场 合 各 不 相 同 ＭＭ４ ４ ０变 频 器 的停 车 分 为 两 种 形 式 ： “ 自 由停 车 ” ， 就
ＭＭ ４ ４ ０变 频 器是 一种 运 行 性 能 好 、 功 能 多 样 的标 准变频器 ． 它具有 高性 能的矢量 控制技 术 ． 能 提 供 低 速 高 转矩 输 出并 具 有 良好 的动 态 特 性 ． 同 时 具 备 超 强 的过载能力 ， 成 为当前应 用范 围广 、 市 场 占有 率 较 高 的通 用 变 频 器 产 品 对 于 停 车 制 动 有 不 同要 求 的生 产 机械 ． 变 频 器停 车 和 制 动 方 式 的正 确 选 择 与 应 用 是 设 备 正 常运 行 的重 要 条 件
网和 电阻泄放等处理方式 Ｍ Ｍ４ ４ ０ 变频器 由于其整流 电路是不可逆 的 ． 因而不能像 其它能 四象 限运 行或接
有专用 Ｐ ＷＭ 有 源逆 变 能量 回馈 装 置 的 变 频 器 那 样 实 现 回馈 交 流 电 网
控制 时 ． Ｏ Ｆ Ｆ Ｉ与正转 起 动 Ｏ Ｎ命 令用 同一个端 子 输
是迅 速给电机“ 断电 ” ． 让 电机靠 自己的惯性力滑行停
车（ Ｏ Ｆ Ｆ ２ 停车 ） ；“ 制动停车” ， 就 是 按 照一 定 的斜 坡 降
频使 电动机减速停 车（ Ｏ Ｆ Ｆ １ 及Ｏ Ｆ Ｆ ２ 停 车１
西门子变频器MM440制动方式简介
西门子变频器MM440制动方式简介西门子变频器MM440相比西门子变频器MICROMASTER系列的其他成员，具有更好的技术特定和更快速的动态响应。
西门子变频器MM440性能优异，使用方便，为用户提供了良好的驱动控制解决方案，在调试过程中西门子变频器MM440为用户提供了多种制动方式，方便用户对驱动控制系统进行操作和调试。
本文下面为您介绍一下西门子变频器MM440的制动方式，供您在调试过程中参考，从而提高工作效率，确保变频器稳定进行。
西门子变频器MM440的常用制动方式有如下几种：1. OFF1西门子变频器MM440的OFF1制动方式使得变频器按照选定的斜坡下降速率减速并停止转动。
这里要求ON命令源和后续的OFF1命令必须来自同一信号源;2. OFF2西门子变频器MM440的OFF2命令使得电动机按照惯性滑行，直到最后停车。
OFF2命令可以有一个或几个信号源，并且可以设置到操作面板当中;3. OFF3西门子变频器MM440的OFF3命令使得电动机快速地减速停车。
用户在设置了OFF3的情况下，为了启动电动机，二进制输入端必须闭合。
如果OFF3为高电平，电动机才能启动并且使用OFF1或OFF2方式停车;4. 直流注入制动西门子变频器MM440的直流注入制动可以与OFF1和OFF3同时使用，向电动机注入直流电流时，电动机将快速停止，并在制动作用结束之前一直保持电动机轴静止不动。
西门子变频器MM440性能优异，是西门子变频器MICROMASTER 系列中的高端产品，用户可以根据实际控制系统的要求进行选择搭配，并可以通过操作面板进行调试。
由于西门子变频器MM440使用简单，功能强大，为用户带来了良好的体验，因此它在工业控制领域有着越来越广泛的应用。
MM440变频器介绍以及程序控制分析
MM440变频器介绍以及程序控制分析MM440变频器采用先进的开环矢量控制技术，具备良好的转矩响应和速度控制精度。
其功能强大且灵活，可以根据用户需求进行定制化配置。
同时，MM440变频器还具有过载保护、短路保护、无缓冲刹车、断电保护等多重保护功能，确保设备和工作人员的安全。
在程序控制方面，MM440变频器支持多种控制方式。
可以通过现场总线进行远程控制，如Profibus、Profinet等。
同时，MM440还支持自动化控制系统，如PLC控制和触摸屏操作。
用户可以根据实际需求，选择适合的控制方式。
在程序控制分析方面，MM440变频器的设计使得控制参数的修改相对简单。
用户可以通过触摸屏或PC软件进行参数设置和调整。
相比于传统的机械控制方式，MM440变频器实现了精确的数字化控制，能够更好地满足生产过程中对电机的控制要求。
此外，MM440变频器还具有故障诊断功能。
通过监测和记录设备的运行状态和故障信息，可以快速定位和解决故障。
这不仅提高了设备的可靠性和稳定性，还减少了故障对生产过程的影响。
总的来说，MM440变频器是一款性能卓越、功能强大的变频器。
在工业控制领域中，它能够实现高效的电机控制和调节，提高生产效率和产品质量。
通过程序控制和诊断功能，它帮助用户更好地监控和管理设备，确保生产过程的稳定性和安全性。
MM440变频器参数说明
MM440变频器基本参数调整基本操作面板（BOP）上的按钮功能及说明：r0000－状态显示，LCD显示变频器当前的设定值。
①启动电动机按此键启动变频器，缺省直运行时此值是被封锁的，使此键的操作有效应设定P0700=1.◎停止电动机OFF1：按此键变频器将按选定的斜坡下降，速率减速停车，缺省值运行时此键被封锁，使此键有效：应设P0700=1.OFF2：按此键两次，（或一次但时间较长）电动机将在惯性作用下自由停车。
此功能总是使能的。
←→改变电机的运转方向按此键可以改变电动机的转动方向，电动机的反向用负号（－）表示或用闪烁的小数点表示。
缺省值运行时此键是被封锁的，使此键有效：应设定P0700=1。
Jog电动机点动在变频器无输出的情况下按此键，将使电动机启动，并按预设定的点动频率运行，释放此键时，变频器停车，如果变频器/电动机正在运行，按此键将不起作用。
Fn功能此键用于浏览辅助信息。
变频器运行过程中，在显示任何一个参数时，按下此键并保持不动2秒钟，将显示以下参数值。
1、直流回路电压（用d表示，单位：v）2、输出电流（A）3、输出频率（HZ）4、输出电压（用O表示，单位：V）5、由P0005选定的数值(如果P0005选择显示上述参数中的任何一个3，4或5，这里将不再显示)连续多次按下此键，将轮流显示以上参数。
跳转功能：在显示任何一个参数(r××××，或p××××)时短时间按下此键，将立即跳转到r0000,如果需要的话，你可以接着修改其他参数，跳转到r0000后，按此键将返回原来的显示点退出：在出现故障或报警的情况下，按Fn键可以将操作板上显示的故障或报警信息复位。
P访问参数按此键可以访问参数△－增加参数按此键即可增加面板上显示的参数值▽－减少参数按此键即可减少面板上显示的参数值基本参数的调整：P0003－访问级别0－用户定义的参数表1－标准级2－扩展级3－专家级4－维修级P0004－参数过滤器0－全部参数2－变频器参数3－电动机参数P0304－电机的额定电压P0305－电动机的额定电流P0307－电动机的额定功率P0310－电动机的额定频率P0700－选择命令源参数设置为：20－ZT的缺省设置1－键盘设置2－由端子排输入P0701－数字输入的功能参数设置为：10－禁止数字输入1－ON/OFF1(接通正转/停车命令1)2－ON/reverse/OFF1(接通正转/停车命令)P0731－数字输出1（继电器1）的功能参数设置为：52.2设定值：52.0—变频器准备52.1—变频器运行准备就绪52.2—变频器正在运行52.3—变频器故障P0733－数字输出3（继电器3）的功能参数设置为：52.3设定值：52.0—变频器准备52.1—变频器运行准备就绪52.2—变频器正在运行52.3—变频器故障P0756－ADC的类型定义模拟输入的类型，除了定义P0756参数处还要求端子板上的Dip 开关也必须设为正确的位置，Dip开关的设置如下：OFF=电压输入（10V）ON=电流输入（20mA）Dip开关的安装位置与模拟输入的对应关系如下：左面的Dip开关(Dip1)=模拟输入1WORD格式右面的Dip开关(Dip2)=模拟输入2可能的设定值：0－单极性电压输入(0至＋10V)1－带监控的单极性电压输入(0至＋10V)2－单极性电流输入（0至20mA）3－带监控的单极性电流输入（0至20mA）4－双极性电压输入（-10V至＋10）P0757－标定HDC的x1值（v/mA）,就是0V或4mA对应0频率P0761－ADC死区的宽度（V/mA）,就是P0761的值对应0频率，前提是在P0761的值高于P0757的情况下。
西门子低压变频器介绍
西门子低压变频器介绍在进行变频器选型前，首先确定要采用哪个系列的变频器。
每个系列的变频器都有其特点，了解了这些特点，才能选到最合适的那台变频器。
老系列（1）MicroMaster4，MM4，廉价之选，单象限工作MM420/430/440三个子系列。
MM420的IO数量少，不支持矢量控制，无自由功能块可使用。
功率范围小。
MM430专为风机水泵设计，不支持矢量控制。
功率范围大，在恒压供水等场合有很实用的功能。
MM440是矢量控制变频器，有制动单元，有自由功能块，功能相对强大。
（2）SIMOVERT MasterDrives, 6SE70，工程型变频器，成功之作。
在冶金行业很有统治力。
控制板采用CUVC，可以完美的实现变频器速度、力矩控制的功能，可四象限工作。
15年前的产品了，CPU运算能力有限。
新系列SINAMICS系列变频器（3）G120系列变频器，可以看作是MicroMaster4升级版，在结构和功能上都作了改进。
与MM4不同的是，G120不是一体机，而是分为CU和PM两部分。
而且PM250和PM260创新的采用F3E技术，实现变频器的四象限运行。
高端的CU还集成了安全功能。
（4）S120系列变频器，可以看作是6SE70的升级版，在结构和功能上都作了改进。
控制板采用CU320，各组件之间使用DRIVE_CLiQ接口进行通讯，自动组态带DRIVE_CLiQ接口的设备。
变频器功能十分强大，开放了很多用户接口。
可使用DCC进行编程。
操作面板AOP30的功能也十分强大，比BOP强多了。
以上四种产品，是西门子低压变频器市场上最为常见的变频器。
也是进行工程选的首选。
为了长远考虑，建议使用新系列变频器，即SINAMICS系列变频器。
因为老系列的变频器很快就没有备件可更换了。
除此之外，SINAMICS系列变频器还有很多其他分支。
SINAMICS G120D是基于G120而大幅提升了IP防护等级的变频器。
可以到IP65，但功率范围有限。
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0 1 2 3 4 5
P brake resistor average 0 0.05 P brake Appl max 0.1 P brake Appl max 0.2 P brake Appl max 0.5 P brake Appl max 1 P brake Appl max
MM440 的动态制动
9-2
二 制动能量的简单计算 • 制动能量的产生
根据电机理论, 定子中通入同步频率ƒ1 的交流电流, 在气隙中产生顺时针旋转磁场作 用在转子上，相当于转子绕组逆时针运动切割旋转磁场，转子回路因而感应出电流 产生旋转力矩 M，方向如图 2-1 中 a 所示。经过负载的平衡，转子以 (1-s) ƒ 1 的速度 稳定旋转，转子绕组仍然逆时针以 sƒ 1 的速度切割旋转磁场。电机工作在电动机模式 下, P = M· O>0, 即运行在第一象限。 在需要变频器快速制动负载的情况下，变频器通入电机定子中的电流频率突降为ƒ1' （ƒ 1' <ƒ 1 ), 由于驱动负载存在惯性，转子的转速不能突降，而是仍然维持在原转速 上，导致转子绕组切割旋转磁场的方向改变，转子电流方向以及电磁力矩方向也因 此发生改变，如图 2-1 中 b 所示，电机工作在发电机模式下, 开始运行在第二象限， P=(-M)· O<0, 再生制动能量产生。 如果电机被负载拖动，转子转速超过变频器输入的 同步转速，同样会有上述的现象发生。
a) 正向运行时
b) 转子转速大于同步转速时
c) 转子旋转方向改变时
d) 电机四象限图
图 2-1 制动能量产生时的电机状态
MM440 的动态制动
9-3
在驱动系统下放重物的过程中，转子绕组仍然保持逆时针运动切割旋转磁场，转子 电流以及旋转力矩方向不变，但是由于切割速度过快，转子电流产生的祛磁磁场将 能量返回了定子侧，电机工作在发电机模式下 , 开始运行在第四象限，如图 2-1 中 c 所示，P=M· （-O）<0, 再生制动能量产生。
MM440 的动态制动
9-1
MM440 的动态制动
一 引言
在电网-变频器-电机-负载构成的驱动系统中，能量的传递是双向的。电动机工作模 式时，电能从电网经由变频器传递到电机，转换为机械能带动负载，负载因此具有 动能或势能；当负载释放这些能量以求改变运动状态时，电机被负载所带动，进入 发电机工作模式，向前级反馈已转换为电形式的能量，这些能量被称为再生制动能 量，可以通过变频器返回电网，或者消耗在变频器系统的制动电阻中。如图 1-1 所 示。
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A=
1 2 × 3.14 × 2900 RPM × 0.4kgm 2 + 0.015kgm 2 × × 0.865 = 16.536 KJ 2 60s
(
)
2
一个周期内的平均制动功率：
PbrakeApplaverage =
A t cycleAppl
1
2
工作/停止 周期监控
报警信号 A0535
图 3-2 动态制动的操作方式
当再生制动能量迫使直流回路电压达到 UDC chopper 时，制动单元自动投入运行，由 监控系统为斩波器选择适当的占控比，制动能量被制动电阻吸收。 • 如果制动能量少于在制动电阻上消耗的能量( P brake resistor=VDC2 /Rmin) ，那么直流回 路电压会很快下降到 UDC chopper 之下，制动单元会在开通 2ms 之后自动关闭，占 控比的选择在通路 1 上完成。 若直流回路电压再次达到 UDC chopper ，该过程将被 重复。 如果制动能量多于此时在制动电阻上消耗的能量，那么尽管制动自动已经投入运 行，直流回路电压仍然会继续上升，由监控系统选择的占控比也快速线性增加， 直到占控比为 1（通道 1），斩波器持续开通，制动电阻在此其间持续吸收制动 能量。为了保护此时的制动电阻不会因吸收了过多能量而过热损坏，必须事先根
•
制动能量的简单计算 例1 某客户将 MM440 应用在升降驱动设备上，并要求在 6.25 秒内以 0.4m/s 的 速度下 放 500kg 的重物,每 30s 重复一次该过程，应当如何计算制动功率？
n
M brake Appl
s P Pmax Paverage
6.25s 30s
重物的势能为： A= m× g× h =500kg×9.81×(0.4m/s×6.25s)=12263J 最大 功率为： P brake Appl max = A/s = 12263J/6.25s = 1962W 平均 功率为： P brake Appl average ＝ 1962W× 6.25s / 30s= 392.4W
P brake Appl max < P brake resistor max 第一个条件满足
一个制动周期内的平均制动功率： P brake Appl average =1.1kW 负载工作周期内的制动电阻连续功率： P brake resistor average =0.65 kW
P brake Appl average > P brake resistor average 第二个条件不满足
=
16 .536 kJ = 1. 1kW 15 s
三 MM440 制动单元的基本工作原理 • 制动单元激活电压与直流回路故障电压 按照上述的计算方法得出的再生制动能量将反馈到变频器的内部，造成直流回路 上电压泵升。为了避免变频器因直流回路过电压 F0002 而跳闸，当电压上升到临 界点 UDC chopper 时，制动单元就被激活，并按照预先规定的负载工作周期将 制动能量消耗在外接制动电阻上，拉动直流回路电压下降。如果制动能量过大， 未能在规定时间内得到散逸，那么直流回路电压将继续上升，直到 F0002 跳闸。 如图 3-1 所示。
四 制动电阻的计算以及选型 • 西门子制动电阻的说明 西门子 MICROMASTER 变频器产品样本 DA51.2 中列出的制动电阻只是按照 P1237=1 即 5% 的工作负载周期来进行设计的。例如： 订货号为 6SE6400-4BC050AA0 的制动电阻，最小阻值为 180Ω ，可以承受最大直流回路电压为 420V ，因 此该制动电阻可在 12 秒内连续开通，吸收 P brake resistor max =U dc max 2 /R min =980W 的最大制动功率。12 秒后，仅能承担 5% 的最大制动功率，即约 50W 的连续导 通功率，直到 240 秒后制动电阻得到充分的冷却，方可再次承担 12 秒的最大制 动功率。 • 制动电阻的选择与校验 为 MM440 变频器配置制动电阻，需要满足二个条件： 1) 2) 制动电阻最大功率 P brake resistor max >= 最大制动功率 P brake Appl max 负载工作周期内的制动电阻连续功率 P brake resistor average >= 制动周期内的平均制动功率 P brake Appl average
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例2
某驱动负载需要从 2900RPM 的速度降至为 0，其驱动数据见表 1，如何 计算反馈回变频器直流侧的制动能量？
电动机额定功率 电动机效率 电动机额定转速 电动机转动惯量 负载转动惯量 电动机最高运行转速 制动时间 负载工作周期
Pmotor N=5.5 KW ηmotor =0.865 N motor N = 2925 RPM J motor =0.015kgm2 J load =0.4 kgm2 nmax =2900RPM t brake appl =5s t cycle appl =15s
•
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据制动电阻的制动能力选择适当的持续工作时限 t chopper on。当持续工作时限达 到时，切换到通道 2，占控比自动被修正为 P1237 中设定的值以减少制动能量进 入制动电阻，令其有充分的时间冷却，此时直流回路电压将有所回升。其过程如 图 3-3 所示。可见，如果电阻值选择的太小，或者 P1237 的值选择不当，会造成 制动能量因吸收不净而导致的直流回路电压继续上升，而制动电阻会因过热而损 坏。
(
)
一个周期内产生的最大制动功率：
PbrakeApplMax = M brake • ω • η motor = 25.2 N ⋅ m ×
一个周期内的总制动能量：
2900 RPM × 2π × 0.865 = 6.6kW 60s
2
1 1 2πnmax A = • J • ω 2 = • ( J motor + J load ) • • η motor 2 2 60
n motor n max
5s M brake appl
t
15 s P brake P brake P brake
MAX
t
average
t
产生的制动转矩：
M brake Appl = − J
dω ω − ω2 = (J motor + J load ) • 1 dt Tbrake 2900 RPM × 2π = 0.4kgm2 + 0.015kgm2 × = 25.2 N 制动能量的产生经常出现在下面几种场合里： • • • 起重设备的重物下放过程 大惯量负载设备的快速减速过程 游梁式抽油机的驴头下放过程等等。
西门子变频器 MM440 由三部分构成，整流部分，直流回路部分，逆变部分。当 MM440 作为驱动转换源而处在上述的制动过程时，制动能量将通过其逆变部分返回到直流回 路，由于整流部分由不可控的二极管组成，制动能量无法回到电网，造成直流回路电压 泵升，进而导致 MM440 因直流回路电压过高（F0002）而停机。为避免上述情形的发 生，MM440 提供了动态制动功能，即在直流回路上安装一个制动单元，再配以适当的 制动电阻，将制动能量在该电阻上以热能的形式消散。A-F 尺寸的 MM440 已将制动单 元集成在变频器内部，只需选配制动电阻，安装在 MM440 端子 B+ B- 上，然后调整相 应的参数即可，而功率相对较大的 FX、GX 尺寸 MM440 内部没有集成制动单元，需要 从 SIMOVERT MASTERDRIVES 的产品目录里选配相应的制动单元以及制动电阻。 本章将介绍制动能量的简单计算以及 MM440 制动单元的基本工作原理，帮助您实现西 门子 MM440 变频器制动电阻的正确选型。