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西門子單電機模塊技術介紹
概述
“電壓保護功能”用于電機 1FE1...-....1-.... 和 2SP1 電機主軸，EMF 等級 Û > 820 V ～ 2000 V（Veff 570 V ～ 1400 V） 以便發生故障時限制驅動系統的 DC 鏈路電壓。
一旦當電機處于轉速時線電壓發生故障，或者驅動系統脈沖因電源故障被取消，則同步電機會給直流母線提供再生的高電壓。
VPM 檢測直流鏈路電壓是否太高（大于 820 V DC），并短路三根電機供電電纜，從而使電機減速運行。通過 VPM 和電機短路可使電機中的剩余功率轉化成熱量。
集成
VPM 可與 SINAMICS S120 或 SIMODRIVE 611 數字/通用 HRS 和 1FE1 電機以及 2SP1 電機主軸配合使用。
VPM 必須安裝在電機和驅動系統之間，離驅動器系統的距離為 1.5m。與 VPM 組合使用時，必須使用 6FX8 屏蔽電機供電電纜。
運行 1FE1/2SP1 電機（采用 SINAMICS S120）的前提條件：
SINAMICS S120
SINUMERIK 840D sl 軟件版本 1.3 及更高
運行 1FE1/2SP1 電機（采用 SIMODRIVE 611 數字/通用 HRS）的前提條件：
SIMODRIVE 611 數字型，帶性能控制或
SIMODRIVE 611 通用型 HRS，軟件版本 3.3
SINUMERIK 840D 電源線 軟件版本 4.4 及更高
概述
由于帶有分開的電源裝置和控制單元，SINAMICS S120 變頻調速柜系統可完美地滿足大量不同驅動任務的要求。
控制單元根據要控制的驅動器數量和所需性能級別進行選擇，而電源裝置的額定值必須要滿足系統的電能要求。控制單元和電源裝置之間的連接可非常簡便地使用數字系統接口 DRIVE?CLiQ 來完成。
控制裝置
控制單元 CU310-2 PN
控制單元 CU320-2 PN
CU310?2 DP 和 CU310?2 PN 控制單元
CU310 2 控制單元用于控制單機傳動裝置。標配有一個 PROFIBUS 接口 (CU310 2 DP) 或一個 PROFINET 接口 (CU310 2 PN) 以及一個 TTL/HTL 編碼器分析電路。
控制單元 CU320?2
CU320?2 控制單元用于多個傳動裝置。此時，以下設備可通過控制單元 CU320?2 運行。
- V/f 模式下*多 12 個轉動裝置，或
- 伺服或矢量控制模式下組多 6 個傳動裝置。
CU320-2 控制單元可用于在多個傳動裝置間建立連接，并實現簡單工藝功能。
電源模板
*簡單的 SINAMICS S120 傳動系統由一個 CU310 2 控制單元和一個變頻裝置組成。變頻裝置中集成有一個進線整流器、一個直流回路和一個用于為電機供電的逆變器。
帶有 CU310 2 控制單元的塊型電源模塊和 BOP20 基本操作面板
電源模塊針對不能將電能回饋至電源的驅動器而設計。制動過程中產生的能量通過制動電阻器而被轉換為熱量。
變頻裝置也可通過 CU320-2 控制單元、SIMOTION D4x5 2 或 CX32 2 Controller Extension 來運行，例如，在向一個多軸傳動組中添加了一個單機傳動裝置之后。在這種情況下，塊型功率模塊必須配備 CUA31/CUA32 控制單元適配器。該多軸傳動組通過 DRIVE CLiQ 連接到 CU320 2 控制單元、SIMOTION D4x5 2 或 CX32 2 Controller Extension。使用 DRIVE-CLiQ 電纜可以將裝機裝柜型功率模塊直接連接到控制單元。
電機模塊
電機模塊中集成了一個直流環節和一個用于為電機供電的逆變器。
CU320?2 控制單元、電源模塊和兩個書本型電機模塊
逆變裝置設計用于多軸傳動。多個電機模塊是通過一條共用直流母線相互連接的。由于多個電機模塊共用同一個直流環節，因此它們可相互交換能量，即如果一個以發電機模式運行的電機模塊產生了電能，該電能就可被以電機模式運行的另一個電機模塊使用。由電源模塊為電壓源直流鏈路提供電源電壓。
電源模塊
電源模塊可產生一個直流電壓，用于通過電壓源直流鏈路向電機模塊供電。
基本電源模塊
基本整流柜僅為整流供電工作而設計，即，它無法將再生能量回饋給電網。若產生再生能量，例如，驅動裝置制動時，必須通過一個制動模塊和一個制動電阻器，將制動能量轉換成熱。如果基本電源模塊用作饋電，必須安裝相匹配的電源電抗器。為了確保符合 EN 61800 3 標準的類別 C2 所規定的限值，還可以安裝一個進線濾波器 EN 61800?3。
非調節型電源模塊 (Smart Line)
非調節型電源模塊可供電，并可返回再生能量到供電系統。只有在驅動系統在掉電后需要控制減速時（即能量不能儲存），才需要使用制動模塊和制動電阻器。如果非調節型電源模塊用作饋電，必須安裝相匹配的電源電抗器。為了確保符合 EN 61800 3 標準的類別 C2 所規定的限值，還可以安裝一個進線濾波器 EN 61800?3。
調節型電源模塊 (Active Line)
調節型電源模塊可供電，并可返回再生能量到供電系統。只有在驅動系統在掉電后需要控制減速時（即能量不能儲存），才需要使用制動模塊和制動電阻器。但是，與基本電源模塊和非調節型電源模塊相比，調節型電源模塊可產生可調直流電壓，而不管電網波動如何。在這種情況下，電源電壓必須保持在容許的電壓公差范圍內。調節型輸入模塊從電源吸收波形基本上是正弦波的電流，限制了任何有害諧波成分。
為了操作有源整流裝置，必須使用具有適當額定值的有源濾波裝置。為了確保符合 EN 61800 3 標準的類別 C2 所規定的限值，還可以安裝一個進線濾波器 EN 61800?3。
有關組態采用 SINAMICS S120 的傳動系統的詳細信息，請參見“系統說明 – 規格設計”。
電源模塊、電機模塊和輸入模塊分為書本型、緊湊書本型、塊型和機架型：
- 塊型和裝機裝柜型功率模塊，
- 書本型、緊湊書本型和機架型電機模塊和輸入模塊。
冷卻方式
根據具體結構型式，有兩個冷卻方式可供采用：
內部空氣冷卻
在這種標準解決方案中，來自驅動部件的電子電路和功率部分的功率損耗通過自然冷卻或布置到控制柜內部的強迫通風冷卻系統來排除。
液體冷卻
對于液冷型變頻調速裝置，散熱器上安裝有功率半導體器件，冷卻介質從該散熱器中流過。裝置產生的大部分熱量由冷卻介質吸收，并可散到控制柜外面。
定制應用
不同形式的設備可作為一種完整系統解決方案來購買。用戶可利用傳動裝置專家的專有知識，無需花費寶貴的時間來計算具體應用的熱量設計要求。尤其是在液冷型變頻調速裝置的應用中，用戶可獲得技術上可靠的解決方案，并可降低其工程成本。該系統解決方案可擴展為具有冷卻系統和溫度/冷凝控制的成套控制柜。
我們可根據要求提供詳細信息。
能效
SINAMICS S120 變頻調速柜可對各個軸的電能進行回收并在多軸配置的直流回路中使用，并且可將能量回饋到電源系統中，從而節省了能量。即使在*饋電下，控制柜中也不會產生多余熱量。由于有源整流裝置可防止產生容性和感性無功電流，因此，SINAMICS S120 還能確保電源中不會產生不必要的功率損耗，并且不會產生電流諧波。這不僅防止了對其它負載造成有害影響，同時也降低了控制柜中產生的熱量。
系統部件
系統部件分為以下類別：
- 直流鏈路組件
例如，制動模塊和制動電阻器 - 負載側功率組件
例如，電機電抗器 - 附帶系統部件
例如，終端模塊、操作員面板和通訊板 - 編碼器系統接口
用于將各種編碼器連接到 SINAMICS S120
書本型變頻調速柜
書本型單元*適合于多軸應用，它們是彼此相鄰安裝的。公共直流回路連接一種集成式連接。它們是通過一個內部空氣冷卻回路進行冷卻的。
緊湊書本型
從書本型模塊，我們針對具有很高緊湊性要求的驅動裝置開發出緊湊書本型模塊。緊湊式書本型提供了書本型的幾乎全部優點，但總高度減小，過載能力更高。它們是通過一個內部空氣冷卻回路進行冷卻的。
塊型
塊型模塊*適合單軸應用，僅具有電源模塊。
CU310-2 可直接進行卡裝。它們是通過一個內部空氣冷卻回路進行冷卻的。
通過推穿型，電源模塊散熱片延伸穿過控制柜的后面板，從而有利于冷卻。推穿型應該用于控制柜內部產生的功率損耗量必須*小化的應用中。
裝機裝柜型變頻調速柜
輸出功率更高的裝置（約 100 kW 或更高）采用變頻調速裝置結構。它們分為整流裝置、電源模塊和逆變裝置。機架型模塊是通過一個內部空氣冷卻回路進行冷卻的?？梢葬槍μ厥鈶茫ㄈ鐢D出過程或船舶工程）訂購水冷式設備。CU310?2 控制單元可被集成到電源模塊中。
產品目錄 D 21.3 中提供了液冷型變頻器的其它信息。
變頻調速柜
除產品目錄中列出的變頻器外，SINAMICS S120 變頻調速柜是一個適用于多機傳動的模塊化機柜系統，該系統采用集中整流供電和公共直流母排。通常應用于紙加工機械、軋機、試驗臺或升降機等領域。空冷型變頻調速柜的總額定功率可高達 4500 kW，而水冷型可高達 5700 kW。
系統的主要組成部分：
- 進線柜
- 基本電源模塊
- 非調節型電源模塊 (Smart Line)
- 有源整流柜，包括有源濾波柜
- 集中制動柜
- 電機模塊
- 輔助電源柜
