西门子SIMOVERTS变频软起动器工作原理

某厂35000m³/h空分设备中，驱动空气压缩机的15300kW无刷励磁同步电动机采用西门子（SIEMENS）的SIMOVERT S系列变频装置作为起动设备，实现同步电动机的变频软起动。

该变频器为“交-直-交”、“高-低-高”的设备配置方案，主要的功能结构如下：

1.功率变换部分

功率部分的运行模式：

每个系统的功率部分由电网换相式网侧整流器（LCC），直流环节部分（含电抗器），电动机侧逆变器（MCC）组成。控制方式为速度闭环（外环）控制叠加电流闭环（内环）控制的双闭环控制方式（图4-10）。电网侧整流器的电流闭环控制使电动机获得一定的运行电流和转矩。

电动机侧逆变器向电动机定子绕组供给梯形波电流。电动机端电压是电动机阻抗上的压降、感抗上的压降与电动机反电动势（EMF）三者的矢量合成。反电动势（EMF）是由于转子旋转变化的磁场在定子上感应产生。反电动势（EMF）的大小由电动机内合成磁场的强度和频率决定。

电动机低速阶段，电动机端电压中，电动机阻抗上的压降、感抗上的压降所占比重较大，电动机端电压与电动机反电动势（EMF）差别较大；电动机转速升高后，电动机端电压中EMF所占比例逐渐升高。此时，励磁电流保持恒定，EMF与电动机速度成正比。这个线性关系在弱磁运行方式下，达到一定速度时向上偏起，故而弱磁运行时，不需变频器输出电压额外升高就可使速度升起。

2.控制部分(www.xing528.com)

该变频器的闭环控制（见图4-10）采用全数字式SIMA-DYN D数字控制系统，配以电量检测转换器件、功率器件，构造了速度外环叠加电流内环的双闭环控制环，控制电动机的变频起动全过程。

图4-10 闭环控制原理

当速度设定值或实际值改变时（如负载波动造成），速度控制器输出改变，该值成为紧接于其后的电流环的设定值。电流控制器的输出值经触发装置调整整流器（LCC）的触发角度，触发角度的变化、调整了变频器的直流电压和直流电流，电动机转矩随着直流电流的变化而改变，在电动机转矩的作用下，电动机的转速发生了改变，直到负载转矩和电动机转矩平衡。

3.辅助设备

升、降压变压器，将变频器的输入、输出电压与电网电压和电动机进行匹配。