某科技园区的锅炉进行变频改造采用的方案。采用西门子MM4系列变频器，控制锅炉鼓风与引风，实现手动开环/自动闭环运行。

  控制对象:包括6吨蒸汽锅炉，鼓风电机和引风电机等。

  设备参数:客户现场的电机参数:鼓风电机功率:5.5KW引风电机功率18.5KW

  控制目的:改造并组成良好的燃烧工况，提高锅炉燃烧效率，降低能耗减少排污。

  变频控制系统设计工作原理：

  本系统可实现开/闭环运行：

  1.引风控制：

  通过炉膛上的负压变送器将炉膛压力标准电信号送入引风变频器PID控制器的反馈通道,经处理后与设定炉膛负压力比较,经过PID控制器产生运算信号,此信号控制引风变频器调节电机转速,使炉内负压稳定在设定值,从而达到自动跟踪鼓风保持炉膛负压恒定目的。引风电机速度随着炉膛负压值的变化而变化。即保证锅炉燃烧部分的自动运行。

  2.鼓风控制：

  通过蒸汽管道上的压力变送器将所需蒸汽压力标准电信号送入鼓风变频器PID控制器的反馈通道,经处理后与设定蒸汽压力值比较,经过PID控制器产生运算信号,此信号控制鼓风变频器调节电机转速,使蒸汽管道上压力基本稳定在设定值,从而达到自动跟踪蒸汽管道上压力。

  3.由于原锅炉为非节能型燃烧方式，控制风量靠人工操作风道挡板，蒸汽压力单靠人工控制燃烧不好。因此电机全速运转产生的风量不能全部使用，采用挡板截流造成约30%的电能损耗。使用变频器可根据生产需求任意调整电机速度，使输出风量可以调节，提高生产工效并且节能降耗。

  变频器采用西门子MM430系列。控制系统的起动方式为外部远程人工控制。

  调速方式：

  1:为操作工人根据生产情况由外部远程升速/降速按钮实现对电机的速度控制。

  2：变频器通过端子BICO连接切换为自动PID运行方式。

  3：系统还可实现全开环运行，通过控制柜或现场操作箱上的启停按钮和电位器实现人工控制和调速。

  系统的主要连锁：

  1.鼓风机运行条件：只有当引风机投入运行后，鼓风机才允许启动运行。

  2.变频和工频连锁。变频运行与原旧工频运行，连锁控制系统。

  3.当变频系统在运行过程中出现故障时,发出声、光报警信号,提醒值班人员适时处理。系统构成：

1、锅炉变频改造控制系统原理

配置：GGD控制柜体2200×1000×600一台

鼓风变频功率:MM430-7.5KW引风变频功率MM430-22KW 变频控制柜技术参数及性能特点：

1.主要技术参数：

(1)主回路电源：三相五线制。380V+10%。

(2)控制回路电压：220V

(3)负压压力传感器调节范围：以保证建立充分燃烧系统为准。

(4)蒸汽压力传感器调节范围：以生产所需实际为准。

2.系统性能特点：

(1)具备运行方式选择开关：实现变频和工频互锁，工频运行为原控制系统，变频与工频由转换开关转换，并具有互锁保护功能。(2)具备变频方式下的--本地/远程--选择开关：实现本地电位器人工调速。变频器PID闭环调速方式。

(3)变频软启动：电机通过变频器启动，电机电压采用数字自动斜坡补偿技术，电机缓步升速时系统机械冲击小，能显著延长电控元件及风机机械的寿命。

(4)具有完善的电机，及变频器自身保护功能：电机欠电压、再生过压、过流、过载、短路、过热保护等。

(5)具有电源电压、电机电流等柜体仪表显示功能。变频器运行工作状态指示灯显示功能。并能将变频器速度和电机运行电流以0—20mA标准模拟量形式传输给DCS监控系统。

(6)变频器故障报警指示及开关量传输、远程复位功能。

  高压变频器的种类繁多，其分类方法也多种多样。按着中间环节有无直流部分，可分为交交变频器和交直交变频器；按着直流部分的性质，可分为电流型和电压型变频器；按着有无中间低压回路，可分为高高变频器和高低高变频器；按着输出电平数，可分为两电平、三电平、五电平及多电平变频器；按着电压等级和用途，可分为通用变频器和高压变频器；按着嵌位方式，可分为二极管嵌位型和电容嵌位型变频器等等。

  由于西门子变频器在市场的一个庞大的销售量，在使用中必然会碰到许多问题，以下我们就西门子变频器的一些常见故障在这里和广大使用者做一个探讨：西门子变频器应该是进入市场较早的一个，所以有些老的产品象MICROmaster，MIDI MASTER仍有大量的用户在使用，我们先就这两个系列产品的常见故障做一分析。

  对于MICRO MASTER系列变频器我们常见的故障就是通电无显示，该系列变频器的开关电源采用了一块UC2842芯片作为波形发生器，该芯片的损坏会导致开关电源无法工作，从而也无法正常显示，此外该芯片的工作电源不正常也会使得开关电源无法正常工作。

  对于MIDI MASTER系列变频器我们较常见的故障主要有驱动电路的损坏，以及IGBT模块的损坏，MIDI MASTER的驱动电路是由一对对管去驱动IGBT模块的，而这对管也是容易损坏的元器件，损坏原因常由于IGBT模块的损坏，而导致高压大电流窜入驱动回路，导致驱动电路的元器件损坏。

  对于6SE70系列变频器，由于质量较好，故障率明显降低，我们经常会碰到的故障现象有F008（直流电压低），由于是直接通过电阻降压来取得采样信号，所以故障F008的出现主要是由于采样电阻的损坏而导致的。此外我们还会碰到F025，F026，F027，关于输入相缺失的报警，故障原因一是由于6SE70系列本身带有输入相检测功能，输入检测电路的损坏会导致输入缺相报警，如排除此故障原因，报警信号还不能消除，那故障很有可能就是CU板的损坏了。

  此外F011（过电流）故障也是一个常见的故障，电流传感器的损坏是引起此故障的原因，此外我们在维修中经常会碰到驱动电路和开关电源上的一些贴片的滤波电容的损坏也会引起 F011报警。 我们要特别注意由于这种原因而引起的故障报警。

  在我们日常使用变频的过程中，如果遇到西门子变频器故障，我们就要在上电之前，先用万用表检查一下整流桥和IGBT模块有没有烧，线路板上有没有明显烧损的痕迹。

下面就来为大家讲解一下具体检查的步骤：

  西门子变频器

  ①用万用表（好是用模拟表）的电阻1K档，黑表棒接变频器的直流端（-）极，用红表棒分别测量变频器的三相输入端和三相输出端的电阻，其阻值应该在5K-10K之间，三相阻值要一样，输出端的阻值比输入端略小一些，并且没有充放电现象。

  ②反过来将红表棒接变频器的直流端（ ）极，黑表棒分别测量变频器三相输入端和三相输出端的电阻，其阻值应该在5K-10K之间，三相阻值要一样，输出端的阻值比输入端略小一些，并且没有充放电现象。否则，说明模块损坏。这时候不能盲目上电，特别是整流桥损坏或线路板上有明显的烧损痕迹的情况下尤其禁止上电，以免造成更大的损失。

  如果以上测量西门子变频器故障结果表明模块基本没问题，可以上电观察。

  、上电后面板显示［F231］或［F002］（MM3变频器），这种故障一般有两种可能。常见的是由于电源驱动板有问题，也有少部分是因为主控板造成的，可以先换一块主控板试一试，否则问题肯定在电源驱动板部分了。

  第二、上电后面板无显示（MM4变频器），面板下的指示灯［绿灯不亮，黄灯快闪］，这种现象说明整流和开关电源工作基本正常，问题出在开关电源的某一路不正常（整流二极管击穿或开路，可以用万用表测量开关电源的几路整流二极管，很容易发现问题。换一个相应的整流二极管问题就解决了。这种问题一般是二极管的耐压偏低，电源脉动冲击造成的。

  第三、有时显示［F0022，F0001，A0501］不定（MM4），敲击机壳或动一动面板和主板时而能正常，一般属于接插件的问题，检查一下各部位接插件。也发现有个别机器是因为线路板上的阻容元件质量问题或焊接不良所致。

  第四、上电后显示［-----］（MM4），一般是主控板问题。多数情况下换一块主控板问题就解决了，一般是因为外围控制线路有强电干扰造成主控板某些元件（如帖片电容、电阻等）损坏所至，或与主控板散热不好也有一定的关系。但也有个别问题出在电源板上。

  第五、上电后显示正常，一运行即显示过流。［F0001］（MM4）［F002］（MM3）即使空载也一样，一般这种现象说明IGBT模块损坏或驱动板有问题，需更换IGBT模块并仔细检查驱动部分后才能再次上电，不然可能因为驱动板的问题造成IGBT模块再次损坏！这种问题的出现，一般是因为变频器多次过载或电源电压波动较大（特别是偏低）使得变频器脉动电流过大主控板CPU来不及反映并采取保护措施所造成的。

  综上所述，大的原器件如IGBT功率模块出问题的比例倒是不多，因为一些低端的简单原器件问题和装配问题引发的故障比例较多，如果有图纸和零件，这些问题便不难解决而且费用不高，否则解决这些问题还是不容易的。简单的办法就是换整块的线路板！

  MicroMasterMM4系列，通用型变频器，包括MM420简易型，MM430风机水泵用，MM440矢量控制

  SINAMICSG120系列，该系列采用的是控制单元和功率模块分离的设计，功率大到250KW，以后取代MM4系列

  SINAMICSG130系列，功率大到800KW，也采用控制单元和功率模块分离的设计，控制单元采用的是和S120系列一样的CU320-2。主要用在大型单机驱动设备上。G150是以柜体的形式供货的，是采用G130变频器做成的变频柜。

  SIMOVERTMASTERDRIVES工程型变频器，就是6SE70，既有变频器，也有共直流母线的整流单元和逆变器。在冶金行业应用广泛。

  SINAMICSS120是替换6SE70的高性能变频器，支持单轴和多轴应用，控制单元CU320-2既可以做伺服控制也可以做速度控制。

  SINAMICSV10，在SNC生产，和MM420是同一级别，但是没有通讯功能。即将推出的V20，比V10多了通讯功能，和多了部分I/O。

  新的SINAMICS家族实际上涵盖了原有的变频、伺服驱动系列产品。

  G系列包括原来贴近MM4的S系列和新的-2系列。

  V系列还有如V60和V80的简单伺服。

  当然了，还有分布式的IP65的ET200IO站的变频器。

  SINAMICSSM150，具本人了解，它是一种中压的交直交变频器，它是一种组合系统，主要由功率闭环控制单元、励磁柜、热交换单元组成，它仅用于较大功率的同步电机，例如轧钢机等。SM150可以驱动感应电机和同步电机（励磁可调或者不可调），有功率器件有IGBT和IGCT，整流逆变同样的功率器件，4象限，3.3kVand4.16kV，12脉动或者24脉动整流，侧重于工艺控制，控制单元用的是SimotionD。

  MM4系列的，本身定位就是高技术品质和通用性地结合，从MICROMASTER410通用型到MICROMASTER440都体现了这一特点，用的场合很广。对工程师来讲就是 MM4安装，调试和操作控制都特别简单。基本能够满足系统的应用要求。MM440支持USS通讯，DP通讯，G120支持USS、DP、以太网方式。

  SIEMENS西门子常见的是MM44系列和70系列。MM44属于轻载又分420纺织、430风机水泵、440通用，70属于重载。

  变频器控制方式的选择由负荷的力矩特性所决定，电动机的机械负载转矩特性根据下列关系式决定：

  p=t n/ 9550

  式中：p——电动机功率（kw）

  t——转矩（n. m）

  n——转速（r/ min）

  转矩t与转速n的关系根据负载种类大体可分为3种［2］。

  （1）即使速度变化转矩也不大变化的恒转矩负载，此类负载如传送带、起重机、挤压机、压缩机等。

  （2）随着转速的降低，转矩按转速的平方减小的负载。此类负载如风机、各种液体泵等。

  （3）转速越高，转矩越小的恒功率负载。此类负载如轧机、机床主轴、卷取机等。

  变频器提供的控制方式有v/f控制、矢量控制、力矩控制。v/f控制中有线性v/f控制、抛物线特性v/f控制。将变频器参数p1300设为0，变频器工作于线性

  v/f控制方式，将使调速时的磁通与励磁电流基本不变。适用于工作转速不在低频段的一般恒转矩调速对象。

  将p1300设为2，变频器工作于抛物线特性v/f控制方式，这种方式适用于风机、水泵类负载。这类负载的轴功率n近似地与转速n的3次方成正比。其转矩 m近似地与转速n的平方成正比。对于这种负载，如果变频器的v/f特性是线性关系，则低速时电机的许用转矩远大于负载转矩，从而造率因数和效率的严重下降。为了适应这种负载的需要，使电压随着输出频率的减小以平方关系减小，从而减小电机的磁通和励磁电流，使功率因数保持在适当的范围内。

  可以进一步通过设置参数使v/f控制曲线适合负载特性。将p1312在0至250之间设置合适的值，具有起动提升功能。将低频时的输出电压相对于线性的v/f曲线作适当的提高以补偿在低频时定子电阻引起的压降导致电机转矩减小的问题。适用于大起动转矩的调速对象。

  变频器v/f控制方式驱动电机时，在某些频率段，电机的电流、转速会发生振荡，严重时系统无法运行，甚至在加速过程中出现过电流保护，使得电机不能正常启动，在电机轻载或转矩惯量较小时更为严重。可以根据系统出现振荡的频率点，在v/f曲线上设置跳转点及跳转频带宽度，当电机加速时可以自动跳过这些频率段，保证系统能够正常运行。从p1091至p1094可以设定4个不同的跳转点，设置p1101确定跳转频带宽度。

  有些负载在特定的频率下需要电机提供特定的转矩，用可编程的v/f控制对应设置变频器参数即可得到所需控制曲线。设置p1320、p1322、p1324确定可编程的v/f特性频率座标，对应的p1321、p1323、p1325为可编程的v/f 特性电压座标。

  参数p1300设置为20，变频器工作于矢量控制。这种控制相对完善，调速范围宽，低速范围起动力矩高，精度高达0.01%，响应很快，高精度调速都采用svpwm矢量控制方式。

  参数p1300设置为22，变频器工作于矢量转矩控制。这种控制方式是目前国际上的控制方式，其他方式是模拟直流电动机的参数，进行保角变换而进行调节控制的，矢量转矩控制是直接取交流电动机参数进行控制，控制简单，度高。

  西门子变频器F231故障的原因及处理方法

  西门子变频器上电报F231故障是输出电流测量不平衡。西门子变频器上电报F231，查电流检测电路。运行报F231，查驱动电路输出是否平衡。

  西门子变频器上电报F231是驱动部分的问题，检查下模块有没有损坏，如果模块是好的，就是驱动电路出现问题了。如Ｚ２Ｙ４等等，还有模块，如果是机器通一会电故障消失，是上面的电容坏了，ＥＣＯ就爱出现此问题，控制板坏的几率很小，一般控制板坏，显示都没有。驱动电源的容量不足也会导致这样的问题。还有三个7840检测IC，如果损坏了也会出现这样的保护。