SINAMICS G120 和 SINAMICS G120D 的能量回收

在变频器的紧凑性和高能效方面，西门子树立的全新标准：所采用的技术具有世界一流水准，在更小、更轻和成本低得多的变频器中提供了再生回馈功能。

所提供的变频器采用了高效馈电技术

下列变频器采用了高效馈电技术：

• SINAMICS G120（集成在 PM250 和 PM260 功率单元中）
• SINAMICS G120D

因采用高效馈电技术而实现潜在节约

下表介绍了该技术与常规二象限变频器相比之下的优点。

三个技术标准特别重要：

• 再生式反馈
  • 100 % 制动功率回馈，允许连续制动。这在使用制动电阻器时是不可能的。
  • 无需配置制动电阻器。
  • 无需外部部件的安装和散热监视等。
• 无功功率失真极低
  • 不会产生任何高峰电流消耗，电流波形几乎是正弦波；因此只需很小的变压器额定功率，无功功率失真降低。
  • 为了使采用常规直流回路的变频器达到这样的低谐波电流（进线谐波），需要使用一个 u_K = 6 % 的进线电抗器。
  • 这样就可使电流消耗降低大约 22 %，相当于将电源系统中的损耗降低大约 40 %。
  • 因此降低了电源系统的负荷。
• 通过无功功率补偿，提高了功率因数 cos φ
  • 输入略微为容性时 ≅ 0.95（容性）
  • 补偿相同电源上电机和其它感性负载的无功功率。
  • 整个系统的功耗降低。在一个由一台带电机变频器和相同电源上的另外一台电机组成的系统中，总功耗降低高达 12 %。

进线电源条件

采用高效馈电技术的变频器与标准变频器相比谐波成分大大降低（因此无功电流分量较低）。高达 11 次的谐波（包括 11 次谐波）明显低于相关标准中的规定值。这些相关谐波小于相关标准 (EN 61000-3-12) 中所规定的谐波幅度的一半。

经验证明，这种技术可在世界范围内使用。的例外：在带有单独发电机的“孤立电网”中（不带线路连接），必须使用一个外部电容器来降低谐振。必须根据特定系统的要求对电容器的规格进行设计。

电网短路功率 S_{K line} 与变频器视在功率 S_inverter之间的允许比值：:

S_{K line} ≥ 100 × S_inverter ，根据 u_K ≤ 1 %

• 以 100% 制动功率实施连续制动
• 通过电机在发电机模式中运行时的再生反馈来实现能量节约
• 省去了制动电阻器、电源电抗器和制动斩波器
• 无需成本较高的制动电阻器配置，不用进行费时的布线
• 与常规紧凑型变频器相比，所需的空间大大减少
• 输入功率降低高达 22 %
• 制动过程中不生成额外热量
• 节省成本
• 节省空间

当一个应用涉及到需要频繁改变速度或旋转方向的运动或者要求以电动方式制动质量时，带有再生反馈功能的变频器对生产企业和设备制造商而言，都是极具吸引力的驱动解决方案。

这也适用于带有垂直运动的应用或带有高惯性矩的驱动负载：

• 输送车辆的驱动
• 剧院的舞台机械设备
• 起重机
• 重负荷运输系统/输送机
• 自动仓储系统
• 离心机
• 再生能源（电力、风力发电）
• 制动测试系统
• 鼓形粉碎机/旋转屏
• 垂直负载吊装
• 工业清洗机器
• 往复输送装置/升降机系统/圆形皮带
• 轧机/输送皮带
• 卷绕机

对于需要长时间施加高制动功率的应用而言，使用“有效整流技术”在很多情况下是很有意义的，该技术可以降低成本和所需的空间。

控制单元执行变频器的闭环控制功能。除了闭环控制功能外，还具有其他功能，可通过参数设置用于具体应用。CU240D-2 控制单元取代了 CU240D 控制单元，从而两个型号都可与 PM250D 功率模块一起运行。

CU250D-2 可用于实现对驱动器有定位要求的应用。这种扩展开辟了它们在举升、回转、平移或旋转应用中的应用。定位功能与 SINAMICS S110 伺服驱动器的定位功能类似。
此时必须注意两点：

• 可实现矢量控制 (VC) 和无编码器矢量控制 (SLVC)（但不是伺服控制）
• 使用一个编码器(HTL/SSI)或两个编码器(速度控制 HTL，定位控制 SSI) 进行定位

控制单元分为不同型号：

• CU240D-2 DP
• CU240D-2 DP-F
• CU240D-2 PN
• CU240D-2 PN-F
• CU240D-2 PN-F PP （推拉）
• CU240D-2 PN-F FO（光纤）
• CU250D-2 DP-F
• CU250D-2 PN-F
• CU250D-2 PN-F PP（推拉）
• CU250D-2 PN-F FO（光纤）

推拉型包含一种用于 24 V DC 电源电压和 PN 通信的替代连接方法。

CU240D-2 DP 控制单元

CU240D-2 PN 控制单元

CU250D-2 DP-F 控制单元

CU250D-2 PN-F 控制单元

CU250D-2 PN-F PP 和 CU250D-2 PN-F FO 控制单元

Safety Integrated 功能

安全功能“安全转矩关闭”(STO)（根据 IEC 61508 SIL 2、EN ISO 13849 1 PL d 和 Category 3 进行认证）已集成到 CU240D 2 系列的标准型号中（CU240D 2 DP 和 CU240D 2 PN）。可通过 PROFIsafe 或通过安全输入将其激活。

通过 CU240D‑2 系列的故障安全型号（CU240D‑2 DP‑F xx 和 CU240D‑2 PN‑F xx）以及整个 CU250D‑2 系列，故障安全型 SINAMICS G120D 变频调速柜提供了 5 个根据 IEC 61508 SIL 2、EN ISO 13849‑1 PL d 及 Category 3 进行了认证的安全功能：

• 全转矩断开 (STO)
  功能用于防止驱动器产生运动
• 安全停止 1 (SS1)
  功能用于连续监视一个安全制动斜坡
• 安全限制转速 (SLS)
  功能用于防止超过某个转速限值的危险移动
• 安全方向 (SDI)
  此功能可确保变频器只能在所选方向上旋转。
• 安全转速监控 (SSM)
  此功能在变频器在低于特定转速/进给速度下运转时发出信号。

这些通过可 PROFIsafe 或通过安全输入来激活。另外，还提供了一个安全输出。

这些安全功能都不需要电机编码器，因此更加偏移且更易于实现。现有系统也可通过安全技术来更新，不需要改变电机或机械系统。

安全转矩关闭 (STO) 功能可不受限制地用于所有应用。SS1、SLS、SSM 和 SDI 功能只能在变频器关闭后负载绝不能加速的应用场合使用。因此，它们不适用于涉及拉拽负荷的应用（如举升设备和绞车）。