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S120驱动系统

根据控制的电机轴数，SINAMICS S120驱动系统分为以下两个大类：

DC/AC 驱动器：*的多轴应用解决方案

一个智能控制单元负责控制整个驱动器组（包括与上位控制器或HMI的通讯接口）；一个电源模块为驱动器组提供电源；一个或多个电机模块驱动电机；可选的端子模板用来连接编码器和扩展输入/输出通道。

AC/AC 驱动器：单轴应用解决方案

交流驱动器由一个控制单元和一个功率模块组成，功率模块包含整流部分及逆变部分；作为多轴系统的扩展时可以使用CU适配器； 可选的端子模板用来连接编码器和扩展输入/输出通道。

S120变频调速装置

SINAMICS S120具有0.12 - 4500 kW的超宽功率应用范围。其中单轴AC/AC驱动器分为模块型和装机机柜型；多轴DC/AC驱动器分为紧凑书本型、书本型、装机机柜型和机柜单元。

S120允许不同功率等级与控制性能的单元自由组合，所有系统组件之间都具有高度的兼容性。同时可通过简单并联就可实现功率的增容，为精确选型提供可能，其高度灵活的模块化设计完*够满足客户的各种要求。

功率单元

单轴驱动的功率模块PM340：

---结构紧凑的变频器

---两象限运行，不可向电网回馈能量

---包含组件:

------整流侧：晶闸管或二极管模块 + 预充电电路

------直流母线电容组

------逆变侧：IGBT模块

------进线滤波器，将干扰限制在 EN 61800-3 规定的 C3 类的限制范围内（仅装机装柜型）

---功率范围：

------0.12 – 0.75 kW @ 1AC 200 - 240 V

------0.37 – 250 kW @ 3AC 380 - 480 V

多轴驱动的电源模块

1.基本型电源：紧凑、经济的解决方案，用于无需能量回馈的驱动系统

---单象限运行，不可向电网回馈能量

---结构紧凑，价格经济

---包含组件:

------晶闸管或二极管模块

------直流母线电容组

------预充电电路

------进线滤波器，将干扰限制在 EN 61800-3 规定的 C3 类的限制范围内（仅装机装柜型）

2.智能型电源：不可控整流/回馈的解决方案，用于需要能量回馈的驱动系统

---四象限运行，可向电网回馈能量，采用IGBT模块可防止逆变颠覆

---无需自耦变压器

---结构紧凑，价格经济

---包含组件:

---IGBT模块

---直流母线电容组

---进线电源电压测量电路

------进线滤波器，将干扰限制在 EN 61800-3 规定的 C3 类的限制范围内（仅装机装柜型）

3.有源型电源：可控整流/回馈的解决方案，用于高动态性和高稳定性要求的驱动系统

---四象限运行，可向电网回馈能量

---直流母线电压恒定，适合于高动态响应的应用

---运行可靠性高，有一定耐受电网电压跌落能力

---包含组件:

------ALM：IGBT模块 + 直流母线电容组

------AIM：进线电抗器 + 电网净化滤波器 + 进线电源电压测量电路 + 预充电电路（仅装机装柜型） + 进线滤波器，将干扰限制在 EN 61800-3 规定的C3类的限制范围内（仅装机装柜型）

多轴驱动的电机模块

---结构紧凑的逆变器

---运行安静 / 噪声水平 67 - 73 dB

---高效的功率部件保护

---功率范围：

------1.6 – 3000 kW @ 3AC 380 - 480 V

------55 – 4500 kW @ 3AC 500 - 690 V

相关文档：
产品样本：S120运动控制系统 PM21.en

产品样本：S120变频调速装置和变频调速柜 D21.3

设备手册：S120书本型功率部件

设备手册：S120装机装柜型功率单元

设备手册：S120 AC驱动

控制单元

SINAMICS S120的控制单元用于控制整个驱动系统，包括功率模块、电源模块和电机模块等，它可以连接丰富的选件：通讯扩展板、操作面板、端子扩展模块、编码器模块等，用于控制功能的扩展。

CU320-2 DP/CU320-2 PN：用于多轴应用的控制单元

CU310-2 DP/CU310-2 PN：用于单轴应用的控制单元

操作面板

---高级操作面板 AOP30

---基本操作面板 BOP20

端子扩展板/通讯扩展板

---TB30：扩展4 x DI、4 x DO、2 x AI、2 x AO

---CBC10：CAN总线通讯

---CBE20：ProfiNET通讯

端子扩展模块

---TM31：扩展8 x DI、4 x DIO、2 x AI、2 x AO、2 x 继电器输出、1 x 温度传感器输入

---TM15：扩展24 x DIO

---TM41：扩展4 x DI、4 x DIO、1 x AI、TTL编码器

---TM54F：安全控制端子扩展

---TM120：温度传感器输入扩展

编码器模块

---SMC 10 旋转变压器适配模块

---SMC 20 值编码器适配模块

---SMC 30 增量式编码器适配模块

---SMC 40 EnDat 2.2 编码器适配模块

电压测量模块VSM10
DRIVE-CLiQ Hub 模块DMC20

相关文档：
设备手册：S120控制单元和扩展系统组件

CF卡

SINAMICS S120的控制单元必须配合CF来使用，CF卡内带有S120的固件和参数设置，固件版本可以通过订货号中的两位体现出来，目前的固件版本为V4.6。

当需要性能扩展以及扩展集成安全功能时，需要单独订购*，并在CF卡的订货号中体现出来，详情见视频《S120产品简介——功率与控制部分》

功率单元、控制单元和CF卡为SINAMICS S120驱动系统必须的三个部分，关于它们的详细介绍，请参见以下视频《S120产品简介——功率与控制部分》

系统元件

除了必需的功率部分和控制部分，SINAMICS S120传动系统还需要选配系统元件，以保证传动装置和电机的正常运行，同时减小传动装置对电源的影响。它们包括：

进线侧组件

---进线电抗器

------用于基本整流装置 uk = 2%

------用于回馈整流装置 uk = 4%

------平滑输入电流

------减少变频器对电网电能质量的影响和干扰

---进线滤波器

------与进线电抗器一起工作，当变频器运行于民用环境时，将变频器工作时产生的无线干扰限制在 EN 61800-3 规定的 C2 类的范围内

------只适用于中性点接地系统（ TN或TT电网）

直流回路组件

---制动单元制动电阻

------仅在公共直流母线高于设定阈值时开始工作

------通过制动电阻消耗再生制动能量

------自动运行，无需控制回路

------电容模块：增加直流母线电容值以补偿瞬间失电

------控制电源模块：通过公共直流母线或外部电源（3AC 380-480 V）产生 24V 输出

输出侧组件

---输出电抗器

------电机电缆长度大于 300 / 450 米 ( 屏蔽 / 非屏蔽 ) 时需要加装

------减小电机电缆的容性漏电流

------与电机电缆等效电容共同作用，减小了输出侧的电压上升率

---带VPL的dv/dt滤波器

------限制输出侧电压上升率： du/dt < 500 V/μs

------限制输出侧的线电压尖峰值

------使变频器能够驱动没有绝缘强化的电机

---正弦波滤波器

------一阶 LC 低通滤波器，使得电机线电压近似正弦波

------减小电机噪声