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框架規(guī)格為 FSA、FSB 和 FSC 的 SINAMICS G120 示例，每個變頻器帶有電源、控制單元和基本操作員面板

框架規(guī)格為 FSD、FSE 和 FSF 的 SINAMICS G120 示例，每個變頻器帶有電源、控制單元和基本操作員面板

SINAMICS G120 示例，機架規(guī)格 FSGX，帶電源模塊

模塊性

SINAMICS G120 是一種由各種功能單元組成的模塊化變頻器系統(tǒng)。主要單元為

• 控制單元 (CU)
• 電源模塊 (PM)

在幾種可選的不同控制模式下，控制單元負(fù)責(zé)對電源模塊和所連接的電機進(jìn)行控制和監(jiān)視。它可與局部或中央控制器和監(jiān)視設(shè)備進(jìn)行通訊。

電源模塊向電機供電的功率范圍 0.37 kW ～ 250 kW（0.5 hp ～ 400 hp）。通過控制單元中的微處理器控制功率模塊。采用脈寬調(diào)制的先進(jìn) IGBT 技術(shù)可用于實現(xiàn)高度可靠和靈活的電機運轉(zhuǎn)。全面保護功能為電源模塊和電機提供高級別保護。

此外，還可提供大量的附加組件，如：

• 用于進(jìn)行參數(shù)化、診斷、控制和復(fù)制驅(qū)動參數(shù)的智能操作員面板(IOP)
• 基本操作面板（BOP），用于參數(shù)化、診斷、
• 控制和復(fù)制驅(qū)動器參數(shù)
• A 級和 B 級線路濾波器
• 線路電抗器
• 制動電阻器
• 正弦波濾波器
• 輸出電抗器

安全集成

SINAMICS G120 標(biāo)準(zhǔn)變頻器為安全相關(guān)應(yīng)用提供了多種不同型號。所有電源模塊都已針對安全集成 (Safety Integrated) 進(jìn)行設(shè)計。通過結(jié)合帶有適當(dāng)故障安全型控制單元的功率模塊可以創(chuàng)建安全集成驅(qū)動器。

SINAMICS G120 故障安全型變頻器提供四種安全功能，通過 EN 954-1 標(biāo)準(zhǔn) 3 類和 IEC 61508 標(biāo)準(zhǔn) SIL 2 認(rèn)證：

• 安全轉(zhuǎn)矩關(guān)閉 (STO)，防止驅(qū)動器主動運動
• 安全停止 1 (SS1) 功能用于連續(xù)監(jiān)視一個安全制動斜坡
• 安全限制轉(zhuǎn)速 (SLS) 功能用于防止超過某個轉(zhuǎn)速限值的危險移動
• 安全制動控制 (SBC)，用于驅(qū)動斷電狀態(tài)下仍處于活動狀態(tài)的電機制動器，例如，電機止動閘

功能“安全停止 1”和“安全限制轉(zhuǎn)速”都無需使用電機傳感器或編碼器來執(zhí)行，執(zhí)行成本非常低。尤其現(xiàn)有系統(tǒng)也可通過安全技術(shù)來更新，不需要更改電機或機械系統(tǒng)。

“安全限速”和“安全停止 1”功能不能在使用起重裝置和絞車的情況下穿設(shè)負(fù)載。

更多信息請參閱“安全集成”一節(jié)中“要點”部分。

有效的饋電技術(shù)

PM260 電源模塊通過這項技術(shù)，連接到標(biāo)準(zhǔn)變頻器、且于發(fā)電機模式下工作的電機所產(chǎn)生的能量可反饋到電源系統(tǒng)。由于不需要制動電阻、制動斬波器和電源電抗器等組件，因此可以避免控制柜的額外冷卻和額外空間要求。另外，大大降低了接線和工程與組態(tài)成本。同時，還可以大量節(jié)省能耗和運行成本。

更多信息請參閱“高效橫進(jìn)技術(shù)”一節(jié)中的“要點”部分。

革新的冷卻方法電子模塊的表面漆層

創(chuàng)新的冷卻概念和鍍層電子模塊大大提高了設(shè)備的工作壽命和使用時間。這些特性基于以下原則：

• 使用外部散熱片極大地降低了功耗
• 電子模塊不位于空氣管道內(nèi)
• 針對控制單元采取標(biāo)準(zhǔn)的對流冷卻
• 來自風(fēng)扇的所有空氣的都流經(jīng)散熱器

STARTER調(diào)試工具

STARTER 調(diào)試工具簡化了 SINAMICS G120 變頻器的調(diào)試和維護。通過相關(guān)驅(qū)動解決方案的操作指導(dǎo)說明以及全面、用戶友好的功能，可快速、輕松地調(diào)試設(shè)備。

• 模塊化確保了面向未來驅(qū)動器概念的靈活性。
  • 運行期間可更換模板（熱插拔）
  • 插入式端子
  • 模塊可輕松更換，從而使系統(tǒng)的維護十分方便。
  • 安全功能更加便于將驅(qū)動器集成到安全相關(guān)機器與設(shè)備中
• 可通過采用 PROFIdrive Profile 4.0 的 PROFINET 或 PROFIBUS 進(jìn)行通訊
  • 接口數(shù)量減少
  • 工廠范圍內(nèi)的工程與組態(tài)
  • 安裝簡單
• 由于采用革新電路設(shè)計（直流鏈路減少的雙向輸入整流器），在使用電源模塊 PM250 和 PM260 時，可將一個負(fù)載的能量回饋到電源系統(tǒng)。這種回饋能力提供了巨大的節(jié)約潛力，這是由于不再需要將所產(chǎn)生的能量在一個制動電阻器中轉(zhuǎn)換為熱量。
• 當(dāng)使用 PM260 電源模塊時，對于相同的額定功率，創(chuàng)新的 SiC 半導(dǎo)體技術(shù)使得變頻器比帶有可選正弦波濾波器的標(biāo)準(zhǔn)變頻器更小。創(chuàng)新冷卻概念與鍍層電子模塊提高了其堅固性和工作壽命
  • 外部散熱片
  • 電子部件不位于空氣管道內(nèi)
  • 完全通過對流進(jìn)行冷卻的控制單元
  • 最重要組件的附加涂層
• 使用可選的基本操作員面板或可選的 MMC 存儲卡，可簡便更換單元，并快速復(fù)制參數(shù)。
• 通過采用高脈沖頻率，可實現(xiàn)低噪音電機運轉(zhuǎn)
• 緊湊、節(jié)省空間的設(shè)計,可通過軟件參數(shù)方便地適應(yīng) 50 Hz 或 60 Hz 電機（IEC 或 NEMA 電機）
• 通過數(shù)字量輸入（僅控制單元 CU240）實現(xiàn) 2/3 線制通用控制（靜態(tài)/脈沖信號）
• 通過 SIZER、STARTER 和 Drive ES 等統(tǒng)一工程工具進(jìn)行組態(tài)與調(diào)試：確保快速組態(tài)和方便地調(diào)試 – STARTER 集成在帶有 Drive ES Basic 的 STEP 7 中，具有集中數(shù)據(jù)存儲和全集成通訊的所有優(yōu)點。
• 全球范圍的認(rèn)證：CE、UL、cUL、c-tick 和安全集成 IEC 61508 SIL 2

SINAMICS G120 非常適合

• 作為所有工業(yè)和商業(yè)應(yīng)用中的一個通用驅(qū)動解決方案
• 例如在汽車、紡織、印刷和化學(xué)工業(yè)中使用
• 用于高端應(yīng)用，如在輸送系統(tǒng)中

SINAMICS G120 標(biāo)準(zhǔn)變頻器是用于標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動器的模塊化變頻器。每臺 SINAMICS G120 由功率模塊和控制單元這兩個操作單元組成。每個控制單元均可與每個電源模塊組合使用。

模塊選型指南

控制裝置

控制單元執(zhí)行變頻器的閉環(huán)控制功能。除閉環(huán)控制外，還具有一些附加功能，可針對特定應(yīng)用以參數(shù)化的形式進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整。

兩個控制單元系列可用于 SINAMICS G120，對應(yīng)于它們的軟件包（CU230 和 CU240）。每個控制單元包含一個規(guī)定的 I/O 數(shù)量結(jié)構(gòu)、一個專門的現(xiàn)場總線接口以及可能的附加安全功能。以下控制單元和附件可用于標(biāo)準(zhǔn) SINAMICS G120 變頻器：

CU230 控制單元

CU230P-2 控制單元專門針對泵、風(fēng)機和壓縮機應(yīng)用而設(shè)計。可使用以下三種類型：

• CU230P-2 HVAC
• CU230P-2 DP
• CU230P-2 CAN

CU240 控制器

幾種控制單元可分為不同型號：

• CU240E
• CU240S
• CU240S DP
• CU240S DP-F
• CU240S PN
• CU240S PN-F

功率模塊

SINAMICS G120 標(biāo)準(zhǔn)變頻器可使用下列功率模塊：

PM240 功率模塊

PM240 電源模塊（0.37 kW ～ 250 kW/0.5 hp ～ 400 hp）具有一個集成制動斬波器（對于機架規(guī)格 FSGX，外部），是專門針對沒有能量再生能力的驅(qū)動器設(shè)計的。通過外部連接的制動電阻器將制動過程中產(chǎn)生的發(fā)電機電能轉(zhuǎn)換為熱量。

PM250 電源模塊

PM250 電源模塊（7.5 kW ～ 90 kW/10 hp ～ 125 hp）采用了一種創(chuàng)新的電路設(shè)計，可使電源換相能量再生返回到電源中。這種創(chuàng)新的電路設(shè)計允許將發(fā)電機電能反饋回電源，因而節(jié)能。

PM260 電源模塊

PM260 電源模塊（11 kW ～ 55 kW/15 hp ～ 75 hp）也采用了一種創(chuàng)新的電路設(shè)計，可使電源換相能量再生返回到電源中。這種創(chuàng)新的電路設(shè)計允許將發(fā)電機電能反饋回電源，因而節(jié)能。PM260 功率模塊同時還配備內(nèi)置的正弦波濾波器，該濾波器可限制與變頻器運行相關(guān)的電壓和電容充電/放電電流的上升速率。

輸入側(cè)功率部件

SINAMICS G120 標(biāo)準(zhǔn)變頻器可提供以下的線路側(cè)電源組件：

電源濾波器

通過使用一個附加電源濾波器，電源模塊可達(dá)到更高的無線電干擾等級。

線路電抗器（僅 PM240 功率模塊）

線路電抗器降低了由諧波引起的系統(tǒng)擾動。這尤其適用于弱電的情況（電源短路功率 u_K > 1 %）。

建議使用的線路組件

建議使用如保險絲、斷路器等其他線路側(cè)組件（線路側(cè)組件的規(guī)格必須符合 IEC 標(biāo)準(zhǔn)）。更多關(guān)于所列熔斷器和斷路器的信息，可參見產(chǎn)品目錄 LV 1 和 LV 1 T。

直流鏈路組件

SINAMICS G120 標(biāo)準(zhǔn)變頻器可使用下列直流鏈路組件：

制動模塊（僅用于 PM240 電源模塊，F(xiàn)SGX 機架規(guī)格）

需要使用一個制動模塊和匹配的外部制動電阻，以便在發(fā)生電源故障時（例如緊急回位或緊急停止類別 1），將配有 FSGX 機架規(guī)格 PM240 電源模塊的驅(qū)動器置于可控停止?fàn)顟B(tài)，或在發(fā)電機短暫運行期間限制直流鏈路電壓。制動模塊包括功率電子器件及其相應(yīng)的控制電路。

制動電阻器（僅 PM240 功率模塊）

直流鏈路中的多余能量通過制動電阻耗散掉。制動電阻器專為與 PM240 功率模塊一起使用而設(shè)計。它們配備集成的制動斬波器（電子開關(guān)）。對于 FSGX 機架規(guī)格，提供有一個可選的插入式制動模塊。

負(fù)載側(cè)功率部件

SINAMICS G120 標(biāo)準(zhǔn)變頻器可提供以下的負(fù)載側(cè)電源組件：這意味著，在與輸出電抗器或正弦波濾波器一起操作時，可使用更長的屏蔽電機電纜，并且可延長電機使用壽命：

輸出電抗器（僅用于 PM240 和 PM250 功率模塊）

輸出電抗器降低電機繞組上的電壓加載。同時，在使用較長的電機電纜時，降低對功率單元施加附加負(fù)載的電容充電/放電電流。

正弦波濾波器（不適用于 PM260 電源模塊）

正弦波濾波器可限制變頻器運行時產(chǎn)生的電壓和電容充/放電電流的上升率。不需要輸出電抗器。

是否提供電源與直流鏈路組件，取決于所用的電源模塊。

以下電源側(cè)電源組件、直流鏈路組件和負(fù)載側(cè)電源組件（可選），均針對適當(dāng)?shù)碾娫茨�塊機架規(guī)格提供：

U = 基礎(chǔ)組件

S = 橫向支架

I = 集成

– = 不可用

F = 電源模塊，帶和不帶 A 類集成濾波器

1) 不需要電源電抗器，且電源電抗器絕不可與

PM250 或 PM260 電源模塊一起使用。

2) 電源換相能量再生功能可與 PM250

或 PM260 電源模塊一起使用。不可連接制動電阻

^不需要

³⁾ PM240 FSF 電源模塊，110 kW (150 hp) 及更高，

僅在不帶A 類集成濾波器時提供 FSGX。改為提供一種可選的側(cè)裝

A 類電源濾波器。

設(shè)計的總體介紹

變頻器包含一個電源模塊 (PM) 和控制單元 (CU) 及位于位置 1 和 2 的兩個基本組件（側(cè)視圖）

• 可以最多兩個基本組件再加上變頻器。
• 電源濾波器必須直接安裝在變頻器下面（位置 1）。
• 橫向安裝時，線路側(cè)部件必須安裝在變頻器的左側(cè)，負(fù)載側(cè)部件安裝在右側(cè)。
• 由于散熱問題，制動電阻必須直接安裝在控制柜壁上。

建議使用的變頻器、可選電源和直流鏈路部件的安裝組合