變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計 畢業(yè)論文 開題報告.doc

吉林化工學(xué)院信息與控制工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計開題報告變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計Designs of Frequency Conversion Speed Regulation System學(xué)生學(xué)號： 06510233 學(xué)生姓名： 專業(yè)班級： 自動0602 指導(dǎo)教師： 職 稱： 講 師 起止日期：2010.3.82010.3.22 吉 林 化 工 學(xué) 院Jilin Institute of Chemical Technology吉林化工學(xué)院信控學(xué)院畢業(yè)設(shè)計開題報告1課題來源及選題的目的和意義課題的來源：自選課題選題的目的及意義：通常在工業(yè)生產(chǎn)、產(chǎn)品加工制造業(yè)中風(fēng)機設(shè)備主要用于鍋爐燃燒系統(tǒng)、烘干系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)等場合，根據(jù)生產(chǎn)需要對爐膛壓力、風(fēng)速、風(fēng)量、溫度等指標(biāo)進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)以適應(yīng)工藝要求和運行工況。而最常用的控制手段則是調(diào)節(jié)風(fēng)門、擋板開度的大小來調(diào)整受控對象。這樣，不論生產(chǎn)的需求大小，風(fēng)機都要全速運轉(zhuǎn)，而運行工況的變化則使得能量以風(fēng)門、擋板的節(jié)流損失消耗掉了。在生產(chǎn)過程中，不僅控制精度受到限制，而且還造成大量的能源浪費和設(shè)備損耗。從而導(dǎo)致生產(chǎn)成本增加，設(shè)備使用壽命縮短，設(shè)備維護(hù)、維修費用高居不下。泵類設(shè)備在生產(chǎn)領(lǐng)域同樣有著廣闊的應(yīng)用空間，提水泵站、水池儲罐給排系統(tǒng)、工業(yè)水（油）循環(huán)系統(tǒng)、熱交換系統(tǒng)均使用離心泵、軸流泵、齒輪泵、柱塞泵等設(shè)備。而且，根據(jù)不同的生產(chǎn)需求往往采用調(diào)整閥、回流閥、截止閥等節(jié)流設(shè)備進(jìn)行流量、壓力、水位等信號的控制。這樣，不僅造成大量的能源浪費，管路、閥門等密封性能的破壞；還加速了泵腔、閥體的磨損和汽蝕，嚴(yán)重時損壞設(shè)備、影響生產(chǎn)、危及產(chǎn)品質(zhì)量。 風(fēng)機、泵類設(shè)備多數(shù)采用異步電動機直接驅(qū)動的方式運行，存在啟動電流大、機械沖擊、電氣保護(hù)特性差等缺點。不僅影響設(shè)備使用壽命，而且當(dāng)負(fù)載出現(xiàn)機械故障時不能瞬間動作保護(hù)設(shè)備，時常出現(xiàn)泵損壞同時電機也被燒毀的現(xiàn)象。 近年來，出于節(jié)能的迫切需要和對產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高的要求，加之采用變頻調(diào)速器（簡稱變頻器）易操作、免維護(hù)、控制精度高，并可以實現(xiàn)高功能化等特點；因而采用變頻器驅(qū)動的方案開始逐步取代風(fēng)門、擋板、閥門的控制方案。 變頻調(diào)速技術(shù)的基本原理是根據(jù)電機轉(zhuǎn)速與工作電源輸入頻率成正比的關(guān)系：式中n、f、s、p分別表示轉(zhuǎn)速、輸入頻率、電機轉(zhuǎn)差率、電機磁極對數(shù)通過改變電動機工作電源頻率達(dá)到改變電機轉(zhuǎn)速的目的。變頻器就是基于上述原理采用交-直-交電源變換技術(shù)，電力電子、微電腦控制等技術(shù)于一身的綜合性電氣產(chǎn)品。2本課題所涉及的內(nèi)容國內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述從總體上看我國變頻調(diào)速技術(shù)水平較國際先進(jìn)水平差距10 15年。國外現(xiàn)狀：在大功率交-交變頻（循環(huán)變流器）調(diào)速技術(shù)方面，法國阿爾斯通已能提供單機容量達(dá)3萬kW的電氣傳動設(shè)備用于船舶推進(jìn)系統(tǒng)。在大功率無換向器電機變頻調(diào)速技術(shù)方面，意大利ABB公司提供了單機容量為6萬kW的設(shè)備用于抽水蓄能電站。在中功率變頻調(diào)速技術(shù)方面，德國西門子公司Simovert A電流型晶閘管變頻調(diào)速設(shè)備單機容量為10 2600 kVA和Simovert P GTO PWM變頻調(diào)速設(shè)備單機容量為100 900 kVA，其控制系統(tǒng)已實現(xiàn)全數(shù)字化，用于電力機車、風(fēng)機、水泵傳動。在小功率交流變頻調(diào)速技術(shù)反面，日本富士BJT變頻器最大單機容量可達(dá)700 kVA，IGBT變頻器已形成系列產(chǎn)品，其控制系統(tǒng)也已實現(xiàn)全數(shù)字化。 國內(nèi)已經(jīng)有較多的變頻器生產(chǎn)廠，但大部分的產(chǎn)品都是VF控制和電壓空間矢量控制變頻器，使用在調(diào)速精度和動態(tài)性能要求不高的負(fù)載上應(yīng)該沒有問題。工業(yè)應(yīng)用中絕大部分都是這種負(fù)載，變頻器在這種場合應(yīng)用最重要的要求是可靠性，國產(chǎn)變頻器占國內(nèi)市場份額不高的主要原因是產(chǎn)品品質(zhì)不過硬。VF控制和電壓空間矢量控制變頻器比矢量控制變頻器從技術(shù)上來看要簡單得多，由于國內(nèi)廠家大部分都是手工作坊式的生產(chǎn)，工藝欠佳，檢測手段有限，品質(zhì)的一致性和穩(wěn)定性難以保證。同樣是VF控制的變頻器，國外的產(chǎn)品比國內(nèi)的產(chǎn)品品質(zhì)要好，這可能是生產(chǎn)工藝方面的差距。差距最大的是半導(dǎo)體功率器件的制造業(yè)，至今在國內(nèi)這仍是一個空白。3本課題有待解決的主要關(guān)鍵技術(shù)問題變頻調(diào)速技術(shù)作為高新技術(shù)、基礎(chǔ)技術(shù)和節(jié)能技術(shù)，已經(jīng)滲透到經(jīng)濟領(lǐng)域的所有技術(shù)部門中，而主要有待解決關(guān)鍵技術(shù)有如下:（1）.三相交流電動機的控制方案。（2）主電路的設(shè)計和外圍配件的選擇。（3）控制電路的設(shè)計和外圍配件的選擇。（4）變頻器的控制方法。（5）調(diào)速系統(tǒng)的仿真實現(xiàn)4課題研究的內(nèi)容和實施方案（主要包括研究內(nèi)容、擬采用的研究方法、技術(shù)路線、預(yù)期成果、所采取方案的可行性分析等） 課題的內(nèi)容為：利用交流變頻原理設(shè)計了交-直-交電壓型SPWM變頻器，逆變電路運用了IGBT模塊，仿真出波形，達(dá)到預(yù)期的結(jié)果，驗證此方案的可行性。變頻調(diào)速系統(tǒng)主要由整流器、中間直流環(huán)節(jié)和逆變器等組成，（1） 調(diào)速系統(tǒng)控制方案確定（2） 主電路設(shè)計（3） 控制電路設(shè)計（4） 仿真實現(xiàn)。課題要求為(1)熟悉交流調(diào)速原理(2)掌握電氣控制原理(3)掌握變頻調(diào)速原理(4)掌握仿真軟件的基本使用方法5完成本課題的工作計劃及進(jìn)度安排(包括文獻(xiàn)查閱、外文翻譯、開題報告、方案設(shè)計與實現(xiàn)、計算與實驗、論文撰寫等)設(shè)計總共16周。具體安排如下：2010.03.012010.03.07：調(diào)研、收集資料（書籍和案例）、外文翻譯；2010.03.082010.03.22：撰寫開題報告2010.03.232010.03.30：完成系統(tǒng)需求分析，畫出需求分析框圖和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，最后確定方案；2010.04.012010.05.18：控制系統(tǒng)的具體實現(xiàn)；2010.05.192010.06.02：系統(tǒng)調(diào)試和修改；2010.06.012010.06.12：論文撰寫、裝訂與提交，準(zhǔn)備答辯。6參考文獻(xiàn)（開題報告中參考文獻(xiàn)數(shù)量一般應(yīng)在812篇左右，建議其中，外文不少于3篇，學(xué)術(shù)期刊類文獻(xiàn)不少于5篇）1 易繼鍇江祥賢侯媛彬.電氣傳動自動控制原理與設(shè)計M.北京:北京工業(yè)大學(xué)出版社，1997.10-92 張燕賓著.SPWM變頻調(diào)速應(yīng)用技術(shù)M.北京：機械工業(yè)出版社，2005.97-1323 李鳳閣，佟為明等主編. 電氣控制與可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)M. 北京：機械工業(yè)出版社, 2008.182-241 4王樹編著.變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用M.北京：機械工業(yè)出版社,2005.110-1685劉松編著.電力拖動自動控制系統(tǒng)M.北京：清華大學(xué)出版社, 2006.51-61.6李天義 異步電機矢量控制系統(tǒng)的節(jié)能研究J -電力電子技術(shù)2009(7) 7 董訥.李楠 異步電動機輕載節(jié)能控制系統(tǒng)研究 J -機電工程技術(shù)2009(7)8 羅海福等.一種參數(shù)模糊自適應(yīng)模糊PID的設(shè)計與仿真J.自動化與儀器儀表，2001,95(3):13 9 Bose B K.Patel N R.Rajashekara K A neuro- fuzzy-based on-Line efficiency optimization control of a stator flux-oriented direct vector-controlled induction motor drive 1997(2) 10 Matsuse K Katsuta Fast rotor flux control of vector controlled induction motor operating at maximum efficiency for electric vehicles 199611 Rowan T M.Lipo T A A quantitative analysis of induction motor performance improvement by SCR voltage control 1983(3)7指導(dǎo)教師審閱意見指導(dǎo)教師（簽字）： 年 月 日8系主任或指導(dǎo)小組意見系主任或指導(dǎo)小組組長（簽字）： 年 月