1、概述
SINAMICS S120是西門(mén)子的一款高端驅動(dòng)器，設計用于機械和設備工程的復雜應用，以及廣泛的運動(dòng)控制任務(wù)。產(chǎn)品組合涵蓋的功率范圍廣，控制方式豐富，可用于各種驅動(dòng)任務(wù)：
1）過(guò)程工業(yè)中的簡(jiǎn)單泵類(lèi)和風(fēng)機應用
2）離心機、壓力機、擠壓機、升降機、傳送帶和運輸設備等單軸驅動(dòng)
3）紡織機、薄膜機和造紙機以及軋鋼設備的多軸驅動(dòng)系統
4）機床、包裝和印刷設備使用的高動(dòng)態(tài)伺服驅動(dòng)裝置
SINAMICS S120驅動(dòng)器的各種控制方式是整個(gè)變頻器功能的核心。其負責電機的各種物理指標的連續控制，比如電流、扭矩、轉速，位置等?？刂品绞焦ぷ鞯男Ч胶?，則相關(guān)設備工作運行的速度越快和精度越高，從而對生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率產(chǎn)生顯著(zhù)影響。
2、S120驅動(dòng)器控制方式
S120驅動(dòng)器的控制方式從電機的內部計算方式上，可以分為：
1）開(kāi)環(huán)控制：V/F控制
2）閉環(huán)控制：矢量控制（無(wú)編碼器矢量控制SLVC / 帶編碼器矢量控制VC）
3）閉環(huán)控制：伺服控制
可以針對不同的應用，選擇S120的不同控制方式。本文為大家介紹一下這些控制方式及其特點(diǎn)，供大家參考。
3、S120驅動(dòng)器控制方式及特點(diǎn)
3.1? V/F控制方式
V/F特性曲線(xiàn)控制是異步電機最簡(jiǎn)單的控制方式，該控制方式為開(kāi)環(huán)，不具備速度反饋的控制，適合動(dòng)態(tài)特性要求較低的場(chǎng)合，V/F控制方式適用于以下應用：
1）動(dòng)態(tài)性能、速度控制范圍和精度要求較低的應用
2）成組控制的驅動(dòng)結構，即多個(gè)電機連接到一個(gè)電機模塊進(jìn)行控制
3）調試過(guò)程盡可能簡(jiǎn)單快、速的場(chǎng)合，并且需要減少參數的復雜性的情況
在 V/F控制中，電壓幅值 V 被指定為實(shí)際電機頻率 f 的函數，該函數可以按不同的特性曲線(xiàn)類(lèi)型定義，即V/F控制中的特征曲線(xiàn)是可調的。最常見(jiàn)的特征曲線(xiàn)類(lèi)型是具有恒定扭矩的線(xiàn)性特征曲線(xiàn)或泵和風(fēng)扇的拋物線(xiàn)特征曲線(xiàn)。
在低速情況下，S120提供電壓提升功能，以避免電機在 0 V 時(shí)可能無(wú)法產(chǎn)生轉矩的現象。并且S120集成了轉差補償功能，可使異步電機的轉速實(shí)際基本保持在轉速給定上，不受負載變化的影響。
3.2? 矢量控制
矢量控制的名稱(chēng)來(lái)源于：電機可以基于其等效電路圖中的數據建立一個(gè)電機模型，電機的定子電流矢量分解為產(chǎn)生磁場(chǎng)的電流和產(chǎn)生轉矩的電流，并分別加以控制。這樣就可以將異步電機等效為直流電機來(lái)控制，因而獲得與直流調速系統同樣的靜、動(dòng)態(tài)性能。在矢量模式下，電機的速度和扭矩可以精確的控制，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(diǎn)是電機模型的精確計算或者說(shuō)是電機參數的最準確的辨別。參數準確才可以通過(guò)這種控制方式在精度和控制質(zhì)量方面達到最佳結果。在矢量控制中，控制的精度和質(zhì)量?jì)?yōu)先于控制的動(dòng)態(tài)特性。
矢量控制有2個(gè)版本 -無(wú)編碼器矢量控制（SLVC）和帶編碼器的矢量控制（VC）。
帶編碼器矢量控制的特點(diǎn)：
1）最佳的速度精度、扭矩精度和扭矩紋波
2）轉速可在閉環(huán)中降至 0 Hz（靜止狀態(tài)）?
3）可在額定轉速范圍內保持恒定轉矩
4）相對于不帶編碼器的轉速控制，帶編碼器矢量控制由于直接測量轉速并且作用于電流矢量的觀(guān)測，驅動(dòng)的動(dòng)態(tài)特性顯著(zhù)提升
5）非DRIVE-CliQ電機通常需要進(jìn)行參數靜態(tài)以及動(dòng)態(tài)辨識
6）適用于速度調節、負荷平衡、轉矩控制等場(chǎng)合
3.3? 無(wú)編碼器矢量控制
在'無(wú)編碼器矢量控制'中，控制中的變量'速度'的實(shí)際值不是直接測量的，而是通過(guò)實(shí)際控制變量以及其他輔助變量計算出來(lái)的。因此，無(wú)傳感器矢量控制 （SLVC） 也稱(chēng)為頻率控制，因為實(shí)際速度是根據電機中的實(shí)際頻率和從電壓和電流測量的電流模型等方式計算得來(lái)的。
在控制精度和動(dòng)力特性方面，SLVC不如使用編碼器的矢量控制。
用于模型計算的電流和電壓等變量受干擾等因素的影響，需要使用軟件中的濾波算法進(jìn)行處理，在轉矩控制方面會(huì )存在不足，并且對計算時(shí)間和實(shí)際值的準確性有影響，因此也會(huì )影響動(dòng)態(tài)效果。
并且由于低速下模型無(wú)法足夠精確地得到相關(guān)的物理信息，因此在低頻范圍內矢量控制會(huì )從閉環(huán)切換為開(kāi)環(huán)。
3.4? 伺服控制
伺服控制同樣基于電機的等效電路圖的數據，即通過(guò)矢量模型控制連接到伺服控制模式下的電機。因此伺服控制也是矢量控制，區別在于伺服控制中會(huì )對矢量模型進(jìn)行優(yōu)化，在減少對控制精度和質(zhì)量影響的前提下，提高計算的速度，以達到高動(dòng)態(tài)響應的目標。
永磁同步電機應優(yōu)先選擇伺服控制模式。
伺服控制模式的應用場(chǎng)合和特點(diǎn)為：
1）適合具有高動(dòng)態(tài)運行控制特性的應用
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PLC的等時(shí)同步模式配合，實(shí)現動(dòng)態(tài)伺服控制功能
4）可以達到非常高的輸出頻率，計算周期短
5）可以通過(guò)一鍵優(yōu)化的方式進(jìn)行速度和位置控制器的優(yōu)化
6）適用于準確、快速定位，以及有位置同步等場(chǎng)合