西门子6FC5357-0BB34-0AE0

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SINUMERIK 840D/DE NCU 573.4 Pentium III 不带系统软件 存储器：NC 2.5MB，PLC 96KB PROFIBUS-DP 准备

1                     SINAMICS G120的效率优化功能

什么是效率优化

效率优化是在矢量控制中负载较轻时，为提高电机效率，降低电机励磁损耗而采取的弱磁控制。可以降低电机损耗，减少电机噪声。

效率优化适用于变转矩负载或轻载应用，与V/F控制中的ECO功能类似，目的均为降低电机磁通，提高电机效率

图1 效率优化曲线  

G120的效率优化功能

与效率优化有关的参数如下表所示：

表1 与效率优化有关的参数    

图2 效率优化部分的功能图

从功能图可以看出：在弱磁段，经过P1580修改的磁通与弱磁控制器输出的值是二者取小的关系。  

当P1580=0时，效率优化功能禁用，如图3。

图3 效率优化未激活时的磁通变化

1段转速为1000rpm/min；2段转速为1800rpm/min，紫色曲线为磁通

从曲线可以看出，如果不使能效率优化功能，在恒转矩段，磁通r84=100%

在恒功率段，磁通按照弱磁曲线降低，在1800rpm/min时，磁通为90%*P1570

当P1580≠0时，变频器按照上图实现不同的效率优化效果，如图4。          

图4 效率优化激活时（P1580=10%）的磁通变化    

1段转速为1000rpm/min，2段转速为1800rpm/min，紫色曲线为磁通

从曲线可以看出，如果使能效率优化功能之后，

在恒转矩段，磁通经过按照图2-1的曲线优化之后为95%*P1570。

在恒功率段，经过P1580优化后的磁通要高于弱磁控制器输出的磁通，因此磁通为90%*P1570

效率优化功能总结

l  效率优化功能可以降低不*负载范围内的电机损耗 ，减少电机发出的噪音

l  效率优化是一种主动弱磁的手段，以达到节能效果

l  只有在动态响应要求较低的应用中，例如：水泵和风机，才推荐使用该功能。

l  效率优化功能优化后的磁通量会与弱磁控制器输出的磁通量比较，较小的值起作用

l  效率优化功能会对弱磁产生影响，推后进入恒功率段的点 

问：如何解决G120变频器使用二进制方式多段速在速度切换时DI触点的动作配合不同步造成的速度波动？

答：可使用格雷二进制码方式的多段速解决此问题。

配备CU240B/E-2 和PM240的G120变频器具备多段速给定功能，多段速的给定分为两种：直接给定和二进制给定。
在直接给定方式时，变频器的终速度给定值是由多四个DI对应的速度值之和来决定的，此种应用多用于总的段速较少的情况下，例如只有4个固定速度，较少出现段速切换的速度波动。但是在选择二进制方式给定时，往往会在换档间隙出现设定值的波动，为此我们可以采用格雷码二进制方式来避免这种波动。

在使用二进制给定时，变频器多支持15个速度，在从0速到15速的切换过程中，变频器可能需要同时改变变频器多个DI的状态。
以图2-1所示的应用为例，配置三个DI输入作为多段速信号源，除0速外，一共有7个段速。升速操作时需要从0速档依次增加到7速档，降速操作时，从7速档依次降低至0速档。

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图2-1 多段速控制接线示例

使用二进制方式多段速的相关参数设置为：
P1070= 1024
P1001= 50
P1002= 100
P1003= 200
P1004= 300
P1005= 400
P1006= 500
P1007= 600
P1016= 2
P1020= 722.3
P1021= 722.4
P1022= 722.5
正常升降速操作时，例如：从3档（多段速DI状态011）切换到4档（多段速DI状态100），多段速DI的三个位全都发生了变化，如果按图1的接线方式，需要S1，S2，S3三个开关的状态同时改变状态。由于手动操作不可能*同时改变三个开关的状态，此时在换挡的间隙如果有配合不严密，就会造成给定速度的波动。
此时的多段速切换波形如图2-2所示：

图2-2 普通二进制方式下的速度切换波形图示

我们看到，多段速切换间隙会有波动，例如在3档变4档时，由于DI3，DI从1变为0，但是由DI5从0变为1没有与DI3，DI4保持*同步，所以出现了瞬间的000状态，速度设定值发生了波动，影响到负载驱动。6档变5档时，4档变3档时，以及2档变1档时也都出现了类似的波动情况。

为避免二进制方式的固定速度切换时出现的波动，我们可以使用各类二进制码方式对速度进行给定。格雷二进制码的特点是从0000~1111的依次步进时，每次只变化一个位。如表3-1所示为四位5二进制码与格雷二进制码的对照。

表3-1 四位二进制码与格雷二进制码对照表

如果我们引入格雷二进制码方式，从3档切换到4档，就是从010切换到110，此过程只需要切换DI5的状态即可，由于只改变了S3的状态，因此不存在需要跟其他开关配合的问题，保证了速度不会产生波动。

此例使用各类二进制码方式的多段速相关参数设置为：

P1070= 1024
P1001= 50
P1003= 100
P1002= 200
P1006= 300
P1007= 400
P1005= 500
P1004= 600
P1016= 2
P1020= 722.3
P1021= 722.4
P1022= 722.5

使用格雷二进制码的多段速切换状态如图3-1所示，看到段速的依次切换不再有突变。

图3-1 格雷二进制码方式多段速切换的波形图

特别是在手动逐级切换速度的场合，使用各类二进制码方式设计主令开关时序，可以提高设备速度平滑性。