2. SINAMICS 速度控制模式下的转矩限幅
速度控制模式下的转矩限幅原理
在 SINAMICS 驱动器中，速度控制模式（p1300 = 20/21）下转速环输出的是转矩设定值。转矩限幅的作用是给这个设定值加上"天花板"和"地板"，防止驱动器输出超过机械或工艺允许的转矩。限幅值通过以下参数设置：
- p1520：转矩上限（正向），单位 Nm 或 %，取决于 p1521 的参考量选择
- p1521：转矩上限参考量（0 = Nm，1 = 相对于电机额定转矩的百分比）
- p1522：转矩下限（负向），通常设为负值以允许制动转矩
- p1523：转矩下限参考量
当负载突变导致转速环要求更大转矩时，实际输出转矩被钳位在 p1520/p1522 之间，驱动器不会过载，但转速可能暂时偏离设定值——这正是限幅保护的代价与价值。
参数设置与验证步骤
以下以一台额定转矩 10 Nm 的伺服电机为例，演示完整的限幅设置与验证流程。
| 参数 | 含义 | 示例值 | 说明 |
|---|---|---|---|
| p1300 | 控制模式 | 20 | 速度控制（带编码器） |
| p1520 | 转矩上限 | 150 | 相对于额定转矩的百分比 |
| p1521 | 上限参考量 | 1 | 1 = 百分比参考 |
| p1522 | 转矩下限 | −150 | 允许反向制动转矩 |
| p1523 | 下限参考量 | 1 | 1 = 百分比参考 |
| r0080 | 实际转矩显示 | — | 实时监控用 |
关键操作：设置 p1520 = 150、p1521 = 1 后，驱动器最大输出转矩被限制在 15 Nm（10 Nm × 150%）。当负载突然增大到需要 20 Nm 时，转速环会要求更大转矩，但实际输出被钳位在 15 Nm，转速随之下降，直到负载减小或转速环重新稳定。
负载突变验证与曲线记录
使用 SINAMICS 的 Trace 功能（或 Starter/Startdrive 的测量功能）记录以下信号：
- 将 r0080（转矩实际值）和 r0063（转速实际值）加入 Trace 通道
- 设置触发条件为转速偏差超过 5% 或转矩达到限幅值
- 运行电机至稳定转速（如 1500 rpm），然后手动施加额外负载（如通过磁粉制动器）
- 观察 r0080 是否在 15 Nm 处被"削平"，同时转速出现短暂跌落
- 移除负载后，转矩回落，转速恢复至设定值
判读要点：如果 r0080 在负载突变时迅速到达 15 Nm 并保持水平，说明限幅生效；如果 r0080 超过 15 Nm 或驱动器报过载故障（F07900 等），则需检查 p1520/p1521 设置是否正确，或确认是否使用了转矩限幅的其它通道（如 p1520 被 BICO 互联覆盖）。
注意：转矩限幅值不宜设置过低，否则正常加速时也会被限幅，导致启动时间过长或转速无法达到设定值。建议先根据机械最大允许转矩确定限幅值，再留 10%~20% 余量。