1、概述
SINAMICS S120是西門子的一款高端驅動器，設計用於(yu) 機械和設備工程的複雜應用，以及廣泛的運動控製任務。產(chan) 品組合涵蓋的功率範圍廣，控製方式豐(feng) 富，可用於(yu) 各種驅動任務：
1）過程工業(ye) 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(chuan) 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係統
4）機床、包裝和印刷設備使用的高動態伺服驅動裝置
SINAMICS S120驅動器的各種控製方式是整個(ge) 變頻器功能的核心。其負責電機的各種物理指標的連續控製，比如電流、扭矩、轉速，位置等。控製方式工作的效果越好，則相關(guan) 設備工作運行的速度越快和精度越高，從(cong) 而對生產(chan) 的產(chan) 品質量和生產(chan) 效率產(chan) 生顯著影響。
2、S120驅動器控製方式
S120驅動器的控製方式從(cong) 電機的內(nei) 部計算方式上，可以分為(wei) ：
1）開環控製：V/F控製
2）閉環控製：矢量控製（無編碼器矢量控製SLVC / 帶編碼器矢量控製VC）
3）閉環控製：伺服控製
可以針對不同的應用，選擇S120的不同控製方式。本文為(wei) 大家介紹一下這些控製方式及其特點，供大家參考。
3、S120驅動器控製方式及特點
3.1 V/F控製方式
V/F特性曲線控製是異步電機最簡單的控製方式，該控製方式為(wei) 開環，不具備速度反饋的控製，適合動態特性要求較低的場合，V/F控製方式適用於(yu) 以下應用：
1）動態性能、速度控製範圍和精度要求較低的應用
2）成組控製的驅動結構，即多個(ge) 電機連接到一個(ge) 電機模塊進行控製
3）調試過程盡可能簡單快、速的場合，並且需要減少參數的複雜性的情況
在 V/F控製中，電壓幅值 V 被指定為(wei) 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(yi) ，即V/F控製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(chan) 生轉矩的現象。並且S120集成了轉差補償(chang) 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 矢量控製
矢量控製的名稱來源於(yu) ：電機可以基於(yu) 其等效電路圖中的數據建立一個(ge) 電機模型，電機的定子電流矢量分解為(wei) 產(chan) 生磁場的電流和產(chan) 生轉矩的電流，並分別加以控製。這樣就可以將異步電機等效為(wei) 直流電機來控製，因而獲得與(yu) 直流調速係統同樣的靜、動態性能。在矢量模式下，電機的速度和扭矩可以精確的控製，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製方式在精度和控製質量方麵達到最佳結果。在矢量控製中，控製的精度和質量優(you) 先於(yu) 控製的動態特性。
矢量控製有2個(ge) 版本 -無編碼器矢量控製（SLVC）和帶編碼器的矢量控製（VC）。
帶編碼器矢量控製的特點：
1）最佳的速度精度、扭矩精度和扭矩紋波
2）轉速可在閉環中降至 0 Hz（靜止狀態）
3）可在額定轉速範圍內(nei) 保持恒定轉矩
4）相對於(yu) 不帶編碼器的轉速控製，帶編碼器矢量控製由於(yu) 直接測量轉速並且作用於(yu) 電流矢量的觀測，驅動的動態特性顯著提升
5）非DRIVE-CliQ電機通常需要進行參數靜態以及動態辨識
6）適用於(yu) 速度調節、負荷平衡、轉矩控製等場合
3.3 無編碼器矢量控製
在'無編碼器矢量控製'中，控製中的變量'速度'的實際值不是直接測量的，而是通過實際控製變量以及其他輔助變量計算出來的。因此，無傳(chuan) 感器矢量控製 （SLVC） 也稱為(wei) 頻率控製，因為(wei) 實際速度是根據電機中的實際頻率和從(cong) 電壓和電流測量的電流模型等方式計算得來的。
在控製精度和動力特性方麵，SLVC不如使用編碼器的矢量控製。
用於(yu) 模型計算的電流和電壓等變量受幹擾等因素的影響，需要使用軟件中的濾波算法進行處理，在轉矩控製方麵會(hui) 存在不足，並且對計算時間和實際值的準確性有影響，因此也會(hui) 影響動態效果。
並且由於(yu) 低速下模型無法足夠精確地得到相關(guan) 的物理信息，因此在低頻範圍內(nei) 矢量控製會(hui) 從(cong) 閉環切換為(wei) 開環。
3.4 伺服控製
伺服控製同樣基於(yu) 電機的等效電路圖的數據，即通過矢量模型控製連接到伺服控製模式下的電機。因此伺服控製也是矢量控製，區別在於(yu) 伺服控製中會(hui) 對矢量模型進行優(you) 化，在減少對控製精度和質量影響的前提下，提高計算的速度，以達到高動態響應的目標。
永磁同步電機應優(you) 先選擇伺服控製模式。
伺服控製模式的應用場合和特點為(wei) ：
1）適合具有高動態運行控製特性的應用
2）適合具有高轉速精度和轉矩精度的應用（伺服同步電機帶編碼器）
3）適合與(yu) PLC的等時同步模式配合，實現動態伺服控製功能
4）可以達到非常高的輸出頻率，計算周期短
5）可以通過一鍵優(you) 化的方式進行速度和位置控製器的優(you) 化
6）適用於(yu) 準確、快速定位，以及有位置同步等場合