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西门子S71200PLC模块
变频器旁路功能
通常在电气传动系统中，变频器驱动电机运行，当变频器发生故障，或者由于工艺需求，电机转为工频运行的过程，叫做旁路，旁路功能应用不当，容易引发炸机。
<图1-1 变频器旁路示意图>
01.变频器旁路应用分类
1) 变频器同步旁路功能：
指变频驱动电机向工频电网切换过程中，变频器输出频率、幅值相位与电网一致的条件下，变频器输出侧接入电网，即变频器存在输出侧反向供电的状态。
2) 变频器非同步旁路功能：
指变频驱动电机过程中，电机从变频器输出切断，然后电机投入到工频电网运行的过程。
02. 同步旁路
1) 同步旁路应用，必须确认变频器输出相序与工频电网一致，否则投切过程容易发生炸机事故。变频器输出正相序为U、V、W，需要确认工频电网的接入相序，可以用相序仪、示波器等测量仪器确认。
<图1-2 示波器测量电网相序>
2) 同步旁路应用，必须确认变频器输出相位与工频电网一致，否则投切过程容易发生炸机事故。
<图1-3 示波器测量电网、变频器相位>
3) 同步旁路应用，必须加装输出电抗器，而且输出电抗器的阻抗压降在10%左右，这里电抗器的作用平衡变频与工频的电压差，限制旁路瞬间产生的冲击电流。不加电抗器，或者电抗器阻抗压降过小，都容易导致投切过程中发生炸机事故。
4) 同步旁路应用，变频器接触器和工频接触器的状态返回信号，必须取自于接触器本身，不得经过中间继电器转换，进一步减少触点动作的延时情况，规避触点粘连情况，防止由于投切动作错乱，出现炸机情况。
5) 同步旁路应用，尽量避开电网上临时工作的电焊机、电炉等设备，否则造成网侧波形畸变，导致变频器检测到的频率相位幅值不准确，造成炸机事故。
6) 同步旁路应用，作为同步信号发出的三个必要条件（频率、幅值、相位），设置窗口范围不能太大，太大容易出现工频接触器投入瞬间，出现大的冲击电流，可能导致IGBT损坏炸机。
03.非同步旁路
01
非同步旁路动作时序：
变频器停机（封锁脉冲输出）、断开输出接触器、闭合工频接触器，如果在变频器运行过程中，强行断开输出接触器，断开过程中接触器触点产生电弧，进而高电压加在IGBT上，可能导致IGBT损坏炸机。
02
非同步旁路对电机功率限制：
通常三相异步电机直接启动的电流为电机额定电流的5-7倍，尽管变频器已经将电机拖动到高速，避开了机械冲击，但是电机由于剩磁的影响，此时电机会感应出比较高的电压，加之相位不确定，此时工频接触器投入，冲击电流可能会很大， 需要充分考虑电机投入工频瞬间的冲击电流，即电网容量，严重情况，可能导致整个供电系统出问题。
03
非同步旁路开关器件的选择：
工频接触器需要能够分断满载运行的电机，否则容易导致接触器触点粘连、拉弧损坏。
04
非同步旁路应用需要增设变频工频接触器机械联锁，否则在两个接触器动作过程中，可能出现变频器反向供电情况，可能导致变频器炸机。
05
非同步旁路应用，必须确认工频相序与变频输出相序一致，否则导致工频接触器闭合瞬间出现过大的冲击电流，可能损坏开关和线路。
06
非同步旁路应用，工频转变频过程，需要激活捕捉再启动功能，由变频器搜索当前电机转速，然后速度跟踪上去；如果按照正常启动，从0Hz 开始升速，输出旋转磁场的速度与电机实际转速相差很大，变频器会出现过流趋势和过压趋势，出现过流过压故障，甚至导致IGBT损坏。
注意事项：
01西门子S71200PLC模块
由于非同步旁路应用，没有做相应电气参数的检测，该功能操作过程中存在不确定性，而同步旁路功能，实时检测电网参数，能够做到同步投切，基本没有电流冲击，建议采用同步旁路功能。
02
变频器使用过程中应遵守常规的EMC规范。
03
严格按照同步旁路规范进行设计、调试。
产品介绍
SIMATIC MICRO-DRIVE是安全**低电压范围内(直流24-48V)的新型伺服驱动系统。由SIMATIC MICRO-DRIVE、灵活选用的电机以及其连接电缆组成。其扩展了西门子伺服产品系列，可提供**低电压，实现面向未来的高效运动控制解决方案。
目前有两种产品供选择
01
独立型：SIMATIC MICRO-DRIVE PDC
? 结构尺寸50 mm PDC100/F: 硬件接线实现STO，功率100W
? 结构尺寸90 mm PDC1000/F: 通过PROFIsafe 实现集成的安全功能，功率1000W
02
ET200 SP 驱动模块型：SIMATIC MICRO-DRIVE F-TM ServoDrive
? 结构尺寸20 mm：硬件接线实现STO，功率280 W
多才多艺，无缝集成
SIMATIC MICRO-DRIVE 伺服驱动系统为您全面开启数字化世界。基于全集成自动化平台TIA, 驱动器和电机不仅完全集成到西门子自动化环境中，并且可以使用易操作性较强的TIA Selection Tool 和TIA Portal 进行选型和配置。覆盖整个设备制造周期的工程工具确保了工程的高效和快速调试。设备数据更是可以无缝直联基于西门子工业云平台的开放物联网操作系统。
? 可以组合的灵活系统组件
? 适用于**系统的各种证书（UL，CE等）
? IQ编码器技术可轻松调试伺服驱动系统
? 可以停用PDC制动斩波器，从而为电池操作恢复能量
? 设备数据更可以无缝直联基于西门子工业云平台的开放物联网操作系统。
? 与SIMATIC PLC控制器**配合
? 基于全集成自动化（TIA）的无缝工具范围–从使用TIA选择工具进行选择，到在TIA Portal中进行调试和服务
安全驱动，高效运行
SIMATIC MICRO-DRIVE 伺服驱动系统可以实现高级别的标准安全概念，从而为人员和机器提供大的安全性：
? PDC：安全集成功能STO，SS1，SLT，SLS，SSM
? PDC：新的SLT功能（安全限制扭矩）：安全限制扭矩监视运行中的电机电流和电机扭矩
? F-TM ServoDrive：硬接线的方式实现STO
? 使用TIA Portal可以简单地调试所有Safety Integrated功能，并通过PROFIsafe使用SIMATIC控制器进行控制
灵活多样，应用广泛
SIMATIC MICRO-DRIVE 伺服驱动系统可以搭配使用来自西门子产品合作伙伴的优质电机(Dunkermotoren, ebm-papst)和电缆(Harting, KnorrTec)。全面把握驱动系统的需求，从经过严格验证的合作伙伴中选择适合的产品来满足的应用需求。
SIMATIC MICRO-DRIVE是广泛应用在工业领域中的一种理想的驱动系统。当涉及到在制造生产尤其是创新型领域中的精准定位功能时，我们的产品都是十分具有竞争力与吸引力的。例如，在仓储小车以及高间隔货架运输系统，无人驾驶运输系统，医疗系统中的比如安全可靠的运输MRT检查台，放射影像应用中比如自动对齐天花板设备。
1 G120的ECO功能
ECO 功能（Economic）即节能模式特性，适合应用于低动态响应、恒定转速设
定值的场合。
电动机在正常运行时，气隙磁通基本不变，因此轻载时转子电流很小，受励磁电流的牵制，定子电流并没有转子电流降低得那么多。根据效率公式可以算出，在轻载时效率将急剧降低。如果电动机长期轻载运行，将无谓地消耗许多电能。
由上述分析可知，为了减少轻载时的能量损耗，关键是降低气隙磁通，这样可以同时降低铁损和励磁电流，降低定子电压可以达到这一目的。但是，如果过份降低电压和磁通，转子电流必然增大，则定子电流反而可能增加，铁损的降低将被铜损的增加填补，效率反而更差了。所以，当负载转矩一定时，轻载降压节能需要有一个佳电压值，此时效率高。
2 如何激活ECO功能
G120 变频器的 ECO 功能无法单独激活，该功能可以认为是对于V/F控制方式的一种优化。
有两种控制方式带有 ECO 功能：
P1300=4，具有 ECO 功能的线性 V/F 控制
P1300=7，具有 ECO 功能的抛物线特性 V/F 控制
3 实际效果测试
实验所用设备
1. CU250S-2 PN 控制单元 6SL3246-0BA22-1FA0 固件版本 V4.7 SP6
2. 功率单元PM240 6SL3224-0BE13-7UA0
3. 电机 西门子1LA7060-4AB10-Z
400V,0.12KW,0.42A，1350RPM
采用P1300=4的控制方式
<图1-1 激活ECO功能后的Trace曲线>
根据公式
分别计算1点和2点处的电机输入功率
P1=1.732*r72*r68*r87=1.732*191.505*0.464*0.507=78W
P2=1.732*r72*r68*r87=1.732*169.057*0.366*0.487=52W
相比投入ECO功能之前，节能26W,节能比为33.3%
从图中可以看到输出频率几乎没有变化，那么在恒定转速，恒定负载下，电机输出的机械功率Pmec =Tω不变，根据效率计算公式η=Pmec/ P,在分子不变的情况下，分母减小（P1>P2），电机效率得到了提高。
4 ECO功能小结
· ECO 功能适合应用于低动态响应、恒定转速设定值、轻负载的场合。
· ECO 功能对于抛物线特性 V/F 控制的优化效果不明显。
· 使能 ECO 功能，达到转速设定值 5s 后变频器自动降低输出电压，优化电机特性
· 当使能了 ECO 功能，变频器会使能滑差补偿，P1335 自动设置为**
· 出现较小的设定值变化时，必须提高斜坡函数发生器的公差 P1148。避免ECO 功能频繁切换
· 速度或负载突变时，有可能会因为励磁电流不足导致电机失步
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