西门子S120变频器书本型进线模块预充电回路和接线方式

西门子S120变频器书本型进线模块预充电回路和接线方式 西门子S120变频器书本型进线模块预 充电回路和接线方式 1 预充电回路概述SINAMICS S120系列为电压源型变频器，直流回路采用电容做储能滤波元件。当使用二极管整流时，主回路上电的瞬间，直流母线之间相当于短路，为避免瞬间冲击电流对功率器件造成损坏，需要通过预充电回路对电容充电，逐步建立直流母线电压。SINAMICS S120的整流模块称为进线模块Line Module。S120的进线模块包括基本型进线模块BLM(Basic Line Module)、非调节型进线模块SLM(Smart Line Module)以及调节型进线模块ALM(Active Line Module)，它们所采用的功率器件不尽相同，因此预充电回路以及主回路的接线方式也有所不同，下面逐一进行介绍。 2 书本型BLM的预充电回路及接线方式BLM为6脉动、不可控整流单元不可控整流模块，根据功率不同，所采用的整流器件也有所不同。 2.1 20kW及40kW书本型BLM这两档功率的BLM模块采用二极管整流，内部集成了预充电回路，如图1所示，通过预充电电阻对直流母线电容充电。 图1 20kW及40kW书本型BLM的预充电回路 由于在预充电的过程中，预充电电阻以热能的方式消耗能 量，因此不能频繁地合分闸(应间隔3分钟以上)，以避免预充电电阻过热损坏。图2所示为BLM的典型接线方式，其上电为:(1)主开关合闸的同时，通过其辅助触点闭合使能BLM;(2)通过开关量或者通讯报文控制P840参数启动BLM;(3)经过P862中设置的延时时间后，BICO参数r863.1置位，可将此参数连接至 CU上的一个DO点，用来控制主回路接触器合分闸;(4)主接触器的辅助触点可接至CU的DI点，作为合闸的反馈信号;(5)合闸后，电流流过预充电电阻，预充电过程持续约1秒钟，完成后，内部逻辑控制旁路接触器吸合，电流从主回路流入。注意:如果不通过P840来启动BLM，而只是通过外部逻辑接通主回路，直流回路电压也能建立，但是此时旁路接触器并没有闭合，当电机模块启动、负载增大时，预充电电阻上的电压降也随之增大，导致直流母线欠电压故障，预充电电阻也可能过热损坏。 图2 BLM的典型接线方式 2.2 100kW书本型BLM该模块采用晶闸管整流，如图3所示，通过改变晶闸管导通角(相角控制)对直流母线电容充电，因此不需要预充电电阻和旁路接触器。主回路上电后，变频器控制晶闸管导通角逐渐增大，直至完全导通，预充电过程完成进入正常运行阶段。 图3 100kW书本型BLM的主回路简图 100kW书本型BLM的典型接线图和20kW/40kW的BLM一样，上电流程也一样，如2.1节所述。不同的是，我们必须通过P840参数启动，才能触发晶闸管整流，否则直流母线没有电压。 3 书本型SLM的预充电回路SLM为不可控的整流回馈单元，它的功率器件包括IGBT及反并联的二极管，预充电回路与20kW/40kW书本型的BLM一样也集成在模块内部，如图4所示，同样不能频繁地合分闸(应间隔3分钟以上)，以避免预充电电阻过热损坏。 图4 书本型SLM的预充电回路 3.1 5kW及10kW书本型SLM这两档功率的SLM模块没有Drive-CLIQ接口，可以通过它上面的X21、X22端子进行控制和状态指示。图5为5kW及10kW书本型SLM的典型接线图，其上电流程为:(1)主开关合闸的同时，通过其辅助触点闭合使能SLM;(2)这两款模块没有自己的参数，也不需要通过控制P840参数启动SLM，预充电完成后旁路接触器自动合闸;(3)可以利用CU上的DO点来控制主回路接触器合分闸;(4)主接触器的辅助触点可接至CU的DI点，作为合闸的反馈信号;(5)合闸后，电流流过预充电电阻，预充电过程持续约1秒钟，完成后，内部逻辑控制旁路接触器吸合，电流从主回路流入。(6)X21的“准备好”信号和“报警”信号可连接至CU的DI点，作为电机模块运行的必 要条件，同时也可以将CU的DO点连接至X22端子来禁止SLM的回馈功能或复位故障。 图5 5kW及10kW书本型SLM的典型接线方式 3.2 16kW及以上的书本型SLM这些SLM模块的典型接线图与20kW/40kW书本型的BLM一样，上电流程也一样，如2.1所述，这里不再赘述。注意:如果不通过P840来启动SLM(16kW及以上)，而只是通过外部逻辑接通主回路，直流回路电压也能建立，但是此时旁路接触器并没有闭合，当电机模块启动、负载增大时，预充电电阻上的电压降也随之增大，导致直流母线欠电压故障，预充电电阻也可能过热损毁坏。 4 书本型ALM的预充电回路ALM为可控的整流回馈单元，它的功率器件包括IGBT及反并联的二极管，预充电回路与20kW/40kW书本型的BLM一样也集成在模块内部，如图6所示，同样不能频繁地合分闸(应间隔3分钟以上)，以避免预充电电阻过热损坏。 图6 书本型ALM的预充电回路 图7为书本型ALM以及与之匹配的接口模块AIM的典型接线图，其上电流程与20kW/40kW书本型的BLM一样，如2.1节所述，这里不再赘述，下面介绍ALM与AIM之间的接线:(1)AIM的温度信号需要接到ALM的X21端子，否则会报F06260——滤波器过温;(2)AIM中散热风扇的供电;(3)可以通过外部逻辑禁用散热风扇。 图7 ALM与AIM的接线图 注意:如果不通过P840来启动ALM，而只是通过外部逻辑接通主回路，直流回路电压也能建立，但是此时旁路接触器并没有闭合，当电机模块启动、负载增大时，预充电电阻上的电压降也随之增大，导致直流母线欠电压故障，预充电电阻也可能过热损坏。