變頻器調(diào)速電動機的設(shè)計說明

1、 變頻調(diào)速電機的設(shè)計 摘要在這個經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的社會，隨著電力電子技術(shù)、計算機技術(shù)和自動控制技術(shù)的發(fā)展，交流調(diào)速代替DC調(diào)速已經(jīng)成為現(xiàn)代電氣傳動的主要發(fā)展方向，這使得交流變頻調(diào)速系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)電機傳動領(lǐng)域。許多國外企業(yè)會在生產(chǎn)中應(yīng)用變頻技術(shù)。此外，由于PLC功能強大、使用方便、可靠性高，常被用作數(shù)據(jù)采集和設(shè)備控制。工作中發(fā)現(xiàn)身邊很多設(shè)備都應(yīng)用了變頻技術(shù)，在接觸中感受到了變頻技術(shù)的重要性。通過調(diào)節(jié)電機的速度來達(dá)到節(jié)能增產(chǎn)的效果，在未來必然更加重要。變頻器和可編程控制器以其優(yōu)越的調(diào)速、啟停性能、高效率、高功率因數(shù)和顯著的節(jié)電效果，廣泛應(yīng)用于大中型交流電動機，被公認(rèn)為最有前途的調(diào)速控制。關(guān)鍵詞:電

2、氣傳動，變頻技術(shù)，調(diào)速目錄 TOC o 1-3 h z u 第一章導(dǎo)言.一 HYPERLINK ./././C:/Users/Administrator/Desktop/%E8%AE%BA%E6%96%87%E7%9A%84%E9%82%A3%E4%BA%9B%E4%BA%8B/%E6%96%B0%E5%BB%BA%E6%96%87%E4%BB%B6%E5%A4%B9/%E5%8F%98%E9%A2%91%E5%99%A8%E8%AE%BA%E6%96%87%E6%BB%B4%E5%9B%9B%E6%AC%A1%E4%BF%AE%E6%94%B9%E7%89%88%20-%20.doc l _

3、RefHeading_Toc277588813%23_Toc277588813 1.1交流變頻調(diào)速發(fā)展歷史綜述.一 HYPERLINK ./././C:/Users/Administrator/Desktop/%E8%AE%BA%E6%96%87%E7%9A%84%E9%82%A3%E4%BA%9B%E4%BA%8B/%E6%96%B0%E5%BB%BA%E6%96%87%E4%BB%B6%E5%A4%B9/%E5%8F%98%E9%A2%91%E5%99%A8%E8%AE%BA%E6%96%87%E6%BB%B4%E5%9B%9B%E6%AC%A1%E4%BF%AE%E6%94%B9%E7%

4、89%88%20-%20.doc l _RefHeading_Toc277588814%23_Toc277588814 1.2逆變器的結(jié)構(gòu)和功能.一 HYPERLINK ./././C:/Users/Administrator/Desktop/%E8%AE%BA%E6%96%87%E7%9A%84%E9%82%A3%E4%BA%9B%E4%BA%8B/%E6%96%B0%E5%BB%BA%E6%96%87%E4%BB%B6%E5%A4%B9/%E5%8F%98%E9%A2%91%E5%99%A8%E8%AE%BA%E6%96%87%E6%BB%B4%E5%9B%9B%E6%AC%A1%E4%B

5、F%AE%E6%94%B9%E7%89%88%20-%20.doc l _RefHeading_Toc277588815%23_Toc277588815 1.3.二、逆變器的關(guān)鍵技術(shù)。第二章變頻器調(diào)速.四 HYPERLINK ./././C:/Users/Administrator/Desktop/%E8%AE%BA%E6%96%87%E7%9A%84%E9%82%A3%E4%BA%9B%E4%BA%8B/%E6%96%B0%E5%BB%BA%E6%96%87%E4%BB%B6%E5%A4%B9/%E5%8F%98%E9%A2%91%E5%99%A8%E8%AE%BA%E6%96%87%E6%

6、BB%B4%E5%9B%9B%E6%AC%A1%E4%BF%AE%E6%94%B9%E7%89%88%20-%20.doc l _RefHeading_Toc277588816%23_Toc277588816 2.1變頻調(diào)速原理.四 HYPERLINK ./././C:/Users/Administrator/Desktop/%E8%AE%BA%E6%96%87%E7%9A%84%E9%82%A3%E4%BA%9B%E4%BA%8B/%E6%96%B0%E5%BB%BA%E6%96%87%E4%BB%B6%E5%A4%B9/%E5%8F%98%E9%A2%91%E5%99%A8%E8%AE%B

7、A%E6%96%87%E6%BB%B4%E5%9B%9B%E6%AC%A1%E4%BF%AE%E6%94%B9%E7%89%88%20-%20.doc l _RefHeading_Toc277588817%23_Toc277588817 2.2逆變器的控制模式.5 HYPERLINK ./././C:/Users/Administrator/Desktop/%E8%AE%BA%E6%96%87%E7%9A%84%E9%82%A3%E4%BA%9B%E4%BA%8B/%E6%96%B0%E5%BB%BA%E6%96%87%E4%BB%B6%E5%A4%B9/%E5%8F%98%E9%A2%91%

8、E5%99%A8%E8%AE%BA%E6%96%87%E6%BB%B4%E5%9B%9B%E6%AC%A1%E4%BF%AE%E6%94%B9%E7%89%88%20-%20.doc l _RefHeading_Toc277588822%23_Toc277588822 2.3變頻器調(diào)速模式.6 HYPERLINK ./././C:/Users/Administrator/Desktop/%E8%AE%BA%E6%96%87%E7%9A%84%E9%82%A3%E4%BA%9B%E4%BA%8B/%E6%96%B0%E5%BB%BA%E6%96%87%E4%BB%B6%E5%A4%B9/%E5%

9、8F%98%E9%A2%91%E5%99%A8%E8%AE%BA%E6%96%87%E6%BB%B4%E5%9B%9B%E6%AC%A1%E4%BF%AE%E6%94%B9%E7%89%88%20-%20.doc l _RefHeading_Toc277588823%23_Toc277588823 第三章變頻調(diào)試技術(shù).8 HYPERLINK ./././C:/Users/Administrator/Desktop/%E8%AE%BA%E6%96%87%E7%9A%84%E9%82%A3%E4%BA%9B%E4%BA%8B/%E6%96%B0%E5%BB%BA%E6%96%87%E4%BB%B6

10、%E5%A4%B9/%E5%8F%98%E9%A2%91%E5%99%A8%E8%AE%BA%E6%96%87%E6%BB%B4%E5%9B%9B%E6%AC%A1%E4%BF%AE%E6%94%B9%E7%89%88%20-%20.doc l _RefHeading_Toc277588824%23_Toc277588824 3.1變頻器的結(jié)構(gòu)和功能預(yù)設(shè)有.8. HYPERLINK ./././C:/Users/Administrator/Desktop/%E8%AE%BA%E6%96%87%E7%9A%84%E9%82%A3%E4%BA%9B%E4%BA%8B/%E6%96%B0%E5%BB

11、%BA%E6%96%87%E4%BB%B6%E5%A4%B9/%E5%8F%98%E9%A2%91%E5%99%A8%E8%AE%BA%E6%96%87%E6%BB%B4%E5%9B%9B%E6%AC%A1%E4%BF%AE%E6%94%B9%E7%89%88%20-%20.doc l _RefHeading_Toc277588829%23_Toc277588829 3.2操作.變頻器9的 HYPERLINK ./././C:/Users/Administrator/Desktop/%E8%AE%BA%E6%96%87%E7%9A%84%E9%82%A3%E4%BA%9B%E4%BA%8B/%

12、E6%96%B0%E5%BB%BA%E6%96%87%E4%BB%B6%E5%A4%B9/%E5%8F%98%E9%A2%91%E5%99%A8%E8%AE%BA%E6%96%87%E6%BB%B4%E5%9B%9B%E6%AC%A1%E4%BF%AE%E6%94%B9%E7%89%88%20-%20.doc l _RefHeading_Toc277588833%23_Toc277588833 第四章變頻調(diào)速電機的設(shè)計.11 HYPERLINK ./././C:/Users/Administrator/Desktop/%E8%AE%BA%E6%96%87%E7%9A%84%E9%82%A3%E

13、4%BA%9B%E4%BA%8B/%E6%96%B0%E5%BB%BA%E6%96%87%E4%BB%B6%E5%A4%B9/%E5%8F%98%E9%A2%91%E5%99%A8%E8%AE%BA%E6%96%87%E6%BB%B4%E5%9B%9B%E6%AC%A1%E4%BF%AE%E6%94%B9%E7%89%88%20-%20.doc l _RefHeading_Toc277588834%23_Toc277588834 4.1硬件設(shè)計.11 HYPERLINK ./././C:/Users/Administrator/Desktop/%E8%AE%BA%E6%96%87%E7%9A%

14、84%E9%82%A3%E4%BA%9B%E4%BA%8B/%E6%96%B0%E5%BB%BA%E6%96%87%E4%BB%B6%E5%A4%B9/%E5%8F%98%E9%A2%91%E5%99%A8%E8%AE%BA%E6%96%87%E6%BB%B4%E5%9B%9B%E6%AC%A1%E4%BF%AE%E6%94%B9%E7%89%88%20-%20.doc l _RefHeading_Toc277588838%23_Toc277588838 4.2軟件設(shè)計.14 HYPERLINK ./././C:/Users/Administrator/Desktop/%E8%AE%BA%E6

15、%96%87%E7%9A%84%E9%82%A3%E4%BA%9B%E4%BA%8B/%E6%96%B0%E5%BB%BA%E6%96%87%E4%BB%B6%E5%A4%B9/%E5%8F%98%E9%A2%91%E5%99%A8%E8%AE%BA%E6%96%87%E6%BB%B4%E5%9B%9B%E6%AC%A1%E4%BF%AE%E6%94%B9%E7%89%88%20-%20.doc l _RefHeading_Toc277588843%23_Toc277588843 摘要.20 HYPERLINK ./././C:/Users/Administrator/Desktop/%E8%

16、AE%BA%E6%96%87%E7%9A%84%E9%82%A3%E4%BA%9B%E4%BA%8B/%E6%96%B0%E5%BB%BA%E6%96%87%E4%BB%B6%E5%A4%B9/%E5%8F%98%E9%A2%91%E5%99%A8%E8%AE%BA%E6%96%87%E6%BB%B4%E5%9B%9B%E6%AC%A1%E4%BF%AE%E6%94%B9%E7%89%88%20-%20.doc l _RefHeading_Toc277588844%23_Toc277588844 致謝.21 HYPERLINK ./././C:/Users/Administrator/Desk

17、top/%E8%AE%BA%E6%96%87%E7%9A%84%E9%82%A3%E4%BA%9B%E4%BA%8B/%E6%96%B0%E5%BB%BA%E6%96%87%E4%BB%B6%E5%A4%B9/%E5%8F%98%E9%A2%91%E5%99%A8%E8%AE%BA%E6%96%87%E6%BB%B4%E5%9B%9B%E6%AC%A1%E4%BF%AE%E6%94%B9%E7%89%88%20-%20.doc l _RefHeading_Toc277588845%23_Toc277588845 參考.22第一章導(dǎo)言1.1交流變頻調(diào)速發(fā)展歷史概述自1965年變頻器問世以來，已經(jīng)

18、經(jīng)歷了40多年的發(fā)展。20世紀(jì)80年代，在北美、西歐和東亞的發(fā)達(dá)工業(yè)國家廣泛使用。20世紀(jì)90年代，隨著我國各行業(yè)節(jié)能環(huán)保意識的加強，變頻器已廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域，在空調(diào)、電梯、冶金、機械、電子、石化、造紙、紡織等行業(yè)有著非常廣闊的應(yīng)用空間，極大地提高了我國工業(yè)電氣傳動水平。隨著微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、計算機和自動控制理論的發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入了一個全新的時代，在以工頻交流為主的用電場合有著越來越廣闊的應(yīng)用前景。因此，變頻控制技術(shù)是從事變頻調(diào)速設(shè)計和應(yīng)用的工程技術(shù)人員必須掌握的工程技術(shù)之一。1.2變頻器的結(jié)構(gòu)和功能結(jié)構(gòu):變頻器其實就是逆變器。首先，它把交流電變成直流電。然后，使

19、用電子元件將直流電轉(zhuǎn)換成交流電。大功率變頻器一般采用晶閘管，設(shè)置一個頻率可調(diào)的裝置。頻率可以在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，以控制電機的轉(zhuǎn)速。變頻器廣泛應(yīng)用于交流電機的調(diào)速。變頻調(diào)速技術(shù)是現(xiàn)代動力傳動技術(shù)的一個重要發(fā)展方向。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，交流變頻。該變頻器不僅調(diào)速平穩(wěn)、圓周大、效率高、啟動電流小、運行穩(wěn)定，而且節(jié)能效果明顯。因此，交流變頻調(diào)速逐漸取代了以往的轉(zhuǎn)差調(diào)速、變極調(diào)速、DC調(diào)速等傳統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng)，越來越廣泛地應(yīng)用于冶金、紡織、印染、煙機生產(chǎn)線和建筑、供水等領(lǐng)域。一般分為整流電路、平滑電路、控制電路和逆變電路。1.整流電路整流器電路的功能是將交流電源轉(zhuǎn)換成DC電源。整流器電路通常是單個整流器模塊

20、。2.平波電路平滑電路包含整流器中電源的6倍頻率脈動電壓和整流后的DC電壓。此外，逆變器產(chǎn)生的脈動電流也會使DC電壓發(fā)生變化。為了抑制電壓波動，電感和電容被用來吸收脈動電壓(電流)。一般通用逆變電源的DC部分對主電路有余量，所以省略電感，平滑電路用簡單電容濾波。3.控制電路目前采用16位或32位單片機或DSP作為變頻調(diào)速器的控制核心，從而實現(xiàn)全數(shù)字控制。變頻器是一種輸出電壓和頻率可調(diào)的調(diào)速裝置。提供控制信號的電路稱為主控制電路，控制電路由以下電路組成:頻率和電壓運算電路、主電路的電壓和電流檢測電路、電機的速度檢測電路。運行電路的控制信號送到“驅(qū)動電路”與逆變器和電機的“保護(hù)電路”進(jìn)行通信。變頻

21、器采用的控制模式，即速度控制、抑制控制、PID或其他模式。4逆變器電路與整流電路相反，逆變電路將DC電壓轉(zhuǎn)換成所需頻率的交流電壓，并在一定時間內(nèi)導(dǎo)通和關(guān)斷上橋和下橋的功率開關(guān)器件。因此，在輸出端U、V和W可以獲得相位差為120電角度的三相交流電壓.功能:1.變頻與節(jié)能變頻器的節(jié)能主要表現(xiàn)在風(fēng)機和水泵的應(yīng)用上。為了保證生產(chǎn)的可靠性，各種生產(chǎn)機械在設(shè)計為動力驅(qū)動時，都有一定的余量。當(dāng)電機不能滿負(fù)荷運行時，多余的轉(zhuǎn)矩除了滿足功率驅(qū)動的要求外，還增加了有功功率的消耗，造成了電能的浪費。風(fēng)機、水泵等設(shè)備的傳統(tǒng)調(diào)速方法是通過調(diào)節(jié)入口或出口擋板和閥門的開度來調(diào)節(jié)送風(fēng)量和供水量。輸入功率大，在擋板和閥門的截流

22、過程中消耗了大量的能量。采用變頻調(diào)速時，如果流量要求降低，可以通過降低泵或風(fēng)機的轉(zhuǎn)速來滿足要求。2.功率因數(shù)補償節(jié)省能源無功不僅增加了線損和設(shè)備發(fā)熱，更重要的是功率因數(shù)的降低導(dǎo)致電網(wǎng)中有功功率的減少。線路中消耗了大量的無功功率，導(dǎo)致設(shè)備利用效率低下，浪費嚴(yán)重。采用變頻調(diào)速裝置后，由于變頻器濾波電容的作用，降低了無功損耗，增加了電網(wǎng)有功功率。3、軟啟動節(jié)能電機硬啟動對電網(wǎng)有嚴(yán)重影響，也會對電網(wǎng)容量要求過高。啟動時產(chǎn)生的大電流和振動會對擋板和閥門造成很大的損壞，對設(shè)備和管道的使用壽命極為不利。但使用變頻節(jié)能裝置后，利用變頻器的軟啟動功能，啟動電流從零開始，最大值不超過額定電流，從而降低對電網(wǎng)的沖擊

23、和對供電容量的要求，延長設(shè)備和閥門的使用壽命。節(jié)省了設(shè)備的維護(hù)成本。1.3變頻器主要研究容量和關(guān)鍵技術(shù)(1)高壓大電流技術(shù):動靜態(tài)均壓技術(shù)(6kV、10kV電路中3寸晶閘管串聯(lián)，動靜態(tài)均壓系數(shù)大于0.9)；均流技術(shù)，大功率晶閘管并聯(lián)均流技術(shù)，均流系數(shù)大于0.85)；電涌吸收技術(shù)(在10kV和6kV電路中)；光控和電磁觸發(fā)技術(shù)(電/光、光/電轉(zhuǎn)換技術(shù))；導(dǎo)熱散熱技術(shù)(主要解決導(dǎo)熱散熱好、電流輸出大的技術(shù)，如熱管散熱技術(shù))；高壓大電流系統(tǒng)的保護(hù)技術(shù)(大電流電阻、電磁力結(jié)構(gòu)、絕緣設(shè)計)；等效負(fù)載模擬技術(shù)。(2)新型電力電子器件應(yīng)用技術(shù):關(guān)斷驅(qū)動技術(shù)；雙PWM逆變技術(shù):循環(huán)變換器/電流型AC-DC-A

24、C (CC/CSI0)變換器技術(shù)(12脈波變頻技術(shù))；同步電機交流勵磁變速運行技術(shù):軟開關(guān)PWM變換器技術(shù)。(3)全數(shù)字自動控制技術(shù):參數(shù)自設(shè)定技術(shù)；過程自優(yōu)化技術(shù)；故障自診斷技術(shù)；物體自我識別技術(shù)。(4)現(xiàn)代控制技術(shù):多變量解耦控制技術(shù)；矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)；適應(yīng)性技術(shù)。變頻器速度調(diào)節(jié)2.1變頻調(diào)速原理變頻調(diào)速是通過改變電機定子繞組的供電頻率來達(dá)到調(diào)速的目的。常用的三相交流異步電動機的結(jié)構(gòu)如圖1所示。由定子鐵芯和繞組組成，轉(zhuǎn)子繞組做成籠式(見圖2)，俗稱鼠籠式電機。當(dāng)定子繞組通上三相交流電時，在定子和轉(zhuǎn)子之間的氣隙中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，與轉(zhuǎn)子繞組相對運動，使轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電勢和感應(yīng)電流，與

25、旋轉(zhuǎn)磁場相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使電機旋轉(zhuǎn)。電機磁場的轉(zhuǎn)速稱為同步轉(zhuǎn)速，用n1表示:N1=60f/p(r/min)(2.1)，其中:F為三相交流電源的頻率，一般為50Hz。p-磁極數(shù)。當(dāng)p=1時，n1 = 3000r轉(zhuǎn)/分；在p=2時，n1 = 1500r轉(zhuǎn)/分鐘?？梢钥闯?，磁極對P越多，轉(zhuǎn)速n1越慢。轉(zhuǎn)子的實際轉(zhuǎn)速n比磁場的同步轉(zhuǎn)速n1稍慢，所以稱為異步電機。這種差異由滑移s表示:s =n1-n/n1100%(2.2)加上，當(dāng)動力轉(zhuǎn)子還沒有轉(zhuǎn)動時，n=0，那么S = 1；在啟動后的極端情況下，n=n1，則s=0，即s從0變化到1。S = (1 6)%一般異步電動機在額定負(fù)載下。從綜合式(2.1

26、)和式(2.2)可以得出:N = 60F (1-S)/P (2.3)三相異步電動機的結(jié)構(gòu)如圖2.1所示:圖2.1三相異步電動機結(jié)構(gòu)圖1-機器底座；2-定子鐵芯；3-定子繞組；4-轉(zhuǎn)子鐵芯；5轉(zhuǎn)子繞組籠型電動機的轉(zhuǎn)子繞組如圖2.2所示:圖2.2籠型電機轉(zhuǎn)子繞組圖1-銅環(huán)；2-銅條從式(2.3)可以看出，對于成品電機來說，極對P已經(jīng)確定，轉(zhuǎn)差率S變化很小，所以電機轉(zhuǎn)速N與電源頻率f成正比，因此改變輸入電源的頻率就可以改變電機的同步轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到異步電機調(diào)速的目的。2.2變頻器的控制模式轉(zhuǎn)差頻率控制轉(zhuǎn)差頻率控制就是通過控制轉(zhuǎn)差頻率來控制轉(zhuǎn)矩和電流。轉(zhuǎn)差頻率控制需要檢測電機的速度，形成速度閉環(huán)。調(diào)速器

27、的輸出是轉(zhuǎn)差頻率，然后將電機轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)差頻率之和作為變頻器的給定頻率。與U/f控制相比，它的加減速特性和限制過電流的能力都有所提高。另外它有速度調(diào)節(jié)器，利用速度反饋形成閉環(huán)控制，速度靜態(tài)誤差小。然而，要實現(xiàn)自動控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)控制，仍然不能達(dá)到良好的動態(tài)性能。矢量控制矢量控制，也稱為磁場定向控制。它是由西德的F.Blasschke等人在20世紀(jì)70年代初首先提出的，并通過對比DC電機和交流電機來闡述這一原理。因此，交流電機和等效的DC電機是先驅(qū)。矢量變頻調(diào)速方法是在三相坐標(biāo)系下比較異步電動機的定子交流電流Ia、Ib、Ic。通過三相到兩相變換，等效為兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電流Ia1和Ib1，再根據(jù)轉(zhuǎn)

28、子磁場通過定向旋轉(zhuǎn)變換，等效為同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的DC電流Im1和It1(Im1等效為DC電機的勵磁電流，It1等效為DC電機的電樞電流)。然后，通過模仿DC電機的控制方法得到DC電機的控制量，通過相應(yīng)的坐標(biāo)逆變換實現(xiàn)對異步電機的控制。隨著矢量控制方法的出現(xiàn)，異步電機變頻調(diào)速在電機調(diào)速領(lǐng)域處于全面主導(dǎo)地位。然而，矢量控制技術(shù)需要正確估計電機參數(shù)，如何提高參數(shù)的精度一直是研究的課題。直接轉(zhuǎn)矩控制轉(zhuǎn)矩控制的優(yōu)勢在于轉(zhuǎn)矩控制是控制定子磁鏈，本質(zhì)上不需要速度信息，對除定子電阻外的所有電機參數(shù)都具有魯棒性。引入的定子磁鏈觀測器可以方便地估計同步速度信息，因此便于實現(xiàn)無速度傳感器控制，稱為無速度傳感器直接轉(zhuǎn)

29、矩控制。2.2.4恒定扭矩負(fù)載大多數(shù)負(fù)載具有恒轉(zhuǎn)矩特性，但對速度精度和動態(tài)性能的要求一般不高，如擠出機、攪拌機、傳送帶、工廠有軌電車、起重機的平移機構(gòu)、起重機的升降機構(gòu)和啟閉機等。可以選擇V/f控制方式的變頻器，但最好是帶恒轉(zhuǎn)矩控制功能的變頻器。要求控制系統(tǒng)具有良好的動靜態(tài)性能由于控制對象不同，性能指標(biāo)不同，變頻器的選擇和配置遠(yuǎn)不如上面所列。要熟練應(yīng)用，要在工程實踐中仔細(xì)摸索。變頻器的控制方式代表了變頻器的性能和水平。在工程應(yīng)用中，根據(jù)不同的負(fù)載和不同的控制要求，合理選擇變頻器，實現(xiàn)資源的最佳配置具有重要意義。2.3變頻器的調(diào)速方式變頻調(diào)速是通過改變輸入交流電機的功率頻率來調(diào)節(jié)交流電機的輸出速

30、度。交流電機的輸出速度由以下公式確定:n=60f(1S)/p(2.4)其中n是電機的輸出速度；F輸入電源頻率；S電機的轉(zhuǎn)差率；p-電機的極性數(shù)。由式(2.4)可知，電機的輸出轉(zhuǎn)速與電機的輸入工頻、轉(zhuǎn)差率和極數(shù)有關(guān)，所以交流電機的直接調(diào)速方法主要有變極調(diào)速(調(diào)節(jié)P)、轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速或串級調(diào)速或反饋電機(調(diào)節(jié)S)和變頻調(diào)速(調(diào)節(jié)F)。變頻器從電網(wǎng)接收50Hz交流電，通過適當(dāng)?shù)膹娭妻D(zhuǎn)換方法，將輸入的交流電轉(zhuǎn)換成頻率和幅值可調(diào)的交流電，輸出給交流電機，從而實現(xiàn)交流電機的變速運行。將工頻交流電轉(zhuǎn)換成變頻交流電輸出的轉(zhuǎn)換方法主要有兩種:一種叫直接轉(zhuǎn)換法，也叫交-交變頻法。它通過可控整流和可控逆變，直接將輸

31、入的工頻電強制轉(zhuǎn)換成所需頻率的交流輸出，故稱交-交變頻法。另一種稱為間接變頻模式，也稱為交流-DC-交流變頻模式。它先將輸入的工頻交流電通過全控/半控/不控整流轉(zhuǎn)換成直流電，再通過逆變單元將直流電轉(zhuǎn)換成頻率和幅值可調(diào)的交流電。變頻調(diào)試技術(shù)3.1變頻器的結(jié)構(gòu)和功能預(yù)置3.1.1三相異步電動機變頻開環(huán)調(diào)速實驗盤三相異步電動機變頻開環(huán)調(diào)速實驗面板如圖3.1所示:圖3.1三相異步電動機變頻開環(huán)調(diào)速實驗面板圖清除所有操作設(shè)置步驟如下:1)按MODE鍵進(jìn)入?yún)?shù)的給定模式，p.2)旋轉(zhuǎn)M旋鈕，使功能代碼變?yōu)锳LLC。3)按SET鍵，讀出原始數(shù)據(jù)。4)按下旋轉(zhuǎn)M旋鈕，將數(shù)據(jù)更改為l。5)按SET鍵寫入給定。此

32、時，ALLC和1交替閃爍，表示參數(shù)清除成功。按下設(shè)置鍵，再次顯示設(shè)置值。按SET兩次顯示下一個參數(shù)。6)如果參數(shù)清除成功，將恢復(fù)出廠設(shè)置。參數(shù)預(yù)置變頻器運行前，通常需要根據(jù)負(fù)載和用戶的要求為變頻器預(yù)設(shè)一些參數(shù)，如上下限頻率、加減速時間等。例如，預(yù)設(shè)頻率指令的上限為50Hz。根據(jù)用戶手冊，上限頻率的功能代碼為Pr.1，設(shè)置步驟如下:1)按MODE鍵進(jìn)入?yún)?shù)的給定模式，p.2)旋轉(zhuǎn)M旋鈕，使功能代碼Pr.l3)按SET鍵，讀出原始數(shù)據(jù)。4)旋轉(zhuǎn)M旋鈕，將數(shù)據(jù)更改為50.00。5)按SET鍵寫入給定，上限頻率設(shè)置成功。3.1.4給定頻率的修改例如，將給定頻率修改為40Hz。1)按MODE鍵進(jìn)入頻率設(shè)

33、置模式，將顯示0.00。2)旋轉(zhuǎn)M旋鈕，使頻率為40Hz。3)按SET鍵寫入給定，給定頻率修改成功。3.2變頻器的操作調(diào)試PU點動操作1)按MODE鍵進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置模式，p.將會顯示。2)旋轉(zhuǎn)M旋鈕，使功能代碼Pr.15(點動頻率設(shè)定)。3)按SET鍵讀取原始數(shù)據(jù)，將M旋鈕旋至25.00。4)按SET鍵寫入給定。5)按兩次SET鍵顯示下一個參數(shù)Pr.16(點動時加減速時間的設(shè)定)，或按MODE鍵設(shè)定參數(shù)，然后將M旋鈕轉(zhuǎn)到功能碼PR.16。6)按設(shè)置鍵，讀出原始數(shù)據(jù)。7)點動時，旋轉(zhuǎn)M旋鈕設(shè)置加減時間。8)按SET鍵寫入給定。9)按PU/EXT鍵進(jìn)入PU點動操作模式。此時，PU燈亮，顯示JOG。1

34、0)按住REV或FWD鍵旋轉(zhuǎn)電機，松開鍵停止電機。PU寸動試運行成功。外部點動操作1)按模式鍵設(shè)置參數(shù)設(shè)置模式p.2)預(yù)設(shè)點動頻率Pr.15為10.00。3)預(yù)設(shè)點動加減時間Pr.16為6s。(注:點動運行的加速時間和減速時間不能單獨設(shè)定)。4)旋轉(zhuǎn)M旋鈕，直到Pr.79的設(shè)定值為2，并選擇外部運行模式。5)保持啟動信號(變頻器正反轉(zhuǎn)的控制端子STF或STR)開啟，即STF或STR接至公共點SD，點動運行。外部點動接線圖如圖3.2所示:圖3.2外部點動接線圖變頻器的PU操作PU:就是用變頻器的面板直接輸入給定的頻率和啟動信號。1)按模式鍵設(shè)置參數(shù)設(shè)置模式p.2)旋轉(zhuǎn)M旋鈕將參考頻率參數(shù)3預(yù)設(shè)為

35、50Hz，然后按set確定。3)旋轉(zhuǎn)M旋鈕，直到Pr.79的設(shè)定值為0，并選擇PU或PU/外部切換模式。4)按MODE鍵返回未確定頻率或監(jiān)控界面0.00。在PU模式下，旋轉(zhuǎn)M旋鈕調(diào)節(jié)要設(shè)置的頻率，如30Hz，按SET寫入給定值。5)按下FWD(或REV)鍵啟動電機。第四章變頻調(diào)速電機的設(shè)計4.1硬件設(shè)計4 . 1 . 1 PLC的選擇FR-S500系列的實體圖如圖4.1所示:圖4.1 FR-S500系列實物圖簡介:(段間距不變)功率周長:0.2-1.5KW(單相200V FR-S520S系列)。0.4-3.7KW(三相400V FR-S540系列)。自動扭矩提升，實現(xiàn)6Hz時150%扭矩輸出。

36、數(shù)字表盤，設(shè)置簡單快捷。靈活的PWM用于低噪聲操作。15段速度、PID、4-20mA輸入和漏源轉(zhuǎn)換等。FR-S5K-R型，可提供RS-485通信功能，該型號可通過電纜連接至FR-PU04面板。FR-S500系列三菱變頻器的功能參數(shù)如表4-1所示:表4-1 FR-S500系列三菱變頻器功能參數(shù)表控制制造特別的自然控制方式可選V/F控制或自動扭矩提升控制(靈活PWM控制/高載波頻率PwM控制)輸出頻率范圍0.5至120赫茲(啟動頻率在0至60赫茲之間變化)設(shè)置頻率分辨率模擬輸入最大設(shè)定頻率的L/500(當(dāng)輸入DC5V時)和1/1000(當(dāng)輸入DC10V和DC4至20mA時)數(shù)字輸入0.1赫茲(低于

37、100赫茲)，1赫茲(高于100赫茲)頻率準(zhǔn)確度模擬輸入(2510)時最大輸出頻率的1%數(shù)字輸入設(shè)置輸出頻率的0.5%(使用設(shè)置旋鈕)牽入轉(zhuǎn)矩10%(在6赫茲時)，在使用自動扭矩提升的情況下加速/減速時間設(shè)置0.0.1至999秒(加減速時間可單獨設(shè)定)，可選擇直線或S形加減速模式。制動轉(zhuǎn)矩再生(注1)0.2K-150%，0.4K，0.75K-100%，1.5K-50%DC制動工作頻率(0-120赫茲)、工作時間(0-10秒)和工作電壓(0-15%)輸入信號設(shè)置頻率信號(0-5(10)VDC)；4-20mA，帶刻度盤的數(shù)字設(shè)置，啟動信號，錯誤復(fù)位，多速選擇，第二功能。選擇、輸出停止、電流輸入選擇

38、、外部熱繼電器輸入、Pu操作/外部操作切換運行功能上下限頻率設(shè)定、變頻運行、外部熱繼電器選擇、瞬時斷電后重啟、正反轉(zhuǎn)運行保護(hù)、滑差補償、運行。模式選擇、PID控制、計算機連接操作(RS-485)(注5)輸出信號運行功能可以從以下信號中選擇開路集電極的輸出:頻率到達(dá)、頻率檢測、過載報警、零電流檢測、輸出電量。流量，PID上限，PID下限，PID的正負(fù)效應(yīng)，就緒，最小誤差，以上信號可以通過一個觸點(1C touch)輸出點，230伏交流電0.3安，30伏直流電0.3安)指示儀器您可以選擇輸出頻率和電機電流之一，模擬輸出(DC0-5V，lmA)保護(hù)報警功能過流開路(加速、減速、恒速)，再生過電壓開路

39、(加速、減速、恒速)，電壓不足(注2)，過載斷開(電子過流保護(hù))、防失速、散熱片過熱、風(fēng)扇故障(注4)、PU脫落(注5)、啟動時連接。接地錯誤保護(hù)(注7)、外部熱繼電器輸入(注6)、重試次數(shù)溢出、通信錯誤(注5)、CPU錯誤。戒指位置環(huán)境溫度和濕度-10150(無凍結(jié))，(-1040企業(yè)密閉結(jié)構(gòu)規(guī)范)，90%RH以下(無結(jié)露)儲存溫度(注3)-20攝氏度至+65攝氏度環(huán)境房間(應(yīng)無腐蝕性氣體、可燃?xì)怏w、油霧、灰塵等。)海拔、振動最高海拔，低于1000米，低于5.9米/S2(0.6攝氏度)(JIS C 0911標(biāo)準(zhǔn))在實現(xiàn)異步電動機變頻調(diào)速的過程中，經(jīng)常使用計算機或單片機，這就要求用戶具有較高的

40、計算機技術(shù)水平?？删幊踢壿嬁刂破?PLC)是一種常用的工業(yè)數(shù)控方法。PLC采用與繼電器控制電路圖非常接近的梯形圖作為編程語言。它具有繼電器電路清晰直觀、易于開發(fā)、易于修改程序、對用戶計算機水平幾乎沒有要求等特點。在對使用環(huán)境要求不高的情況下，利用PLC實現(xiàn)異步電動機的變頻調(diào)速，不僅技術(shù)上可行，而且成本低廉，易于推廣。變頻器參數(shù)的設(shè)置變頻器的參數(shù)設(shè)置如表4-2所示:表4-2變頻器參數(shù)設(shè)置表顯示器/按鈕功能評論運行顯示運行期間開/關(guān)。照明:正在運行。慢速閃爍(1.4秒/次):反向運行閃光熄滅(0.2S/次):不工作。PU顯示器在PU操作模式下點亮電腦連續(xù)運行時，閃爍緩慢。使用3位LED進(jìn)行監(jiān)控表示

41、頻率、參數(shù)序列號等。外部顯示在外部操作模式下點亮。電腦連續(xù)運行時，閃爍緩慢。使用設(shè)置按鈕更改頻率設(shè)置和參數(shù)設(shè)置。脫不下來。PU/EXT鍵切換PU/外部操作模式PU:PU操作模式EXT:外部操作模式當(dāng)使用外部運行模式(使用附加連接的頻率設(shè)置按鈕和啟動信號運行)時，請按此鍵使EXT顯示處于點亮狀態(tài)。4 . 1 . 2 FR-S500基本功能參數(shù)列表FR-S500的基本功能參數(shù)如表4-3所示:表4-3 FR-S500基本功能參數(shù)表參數(shù)名字表達(dá)設(shè)定周長單位工廠設(shè)定值0扭矩提升p0蛋白015%0.1%6% 5% 4%一個上限頻率第一親代0120赫茲0.1赫茲50赫茲2下限頻率P20120赫茲0.1赫茲0

42、HZ三基頻P30120赫茲0.1赫茲50赫茲四三速設(shè)置(高速)P40120赫茲0.1赫茲50赫茲五三速設(shè)置(中速)孕烯醇酮0120赫茲0.1赫茲30HZ六三速設(shè)置(低速)P60120赫茲0.1赫茲10HZ七加速時間P70120赫茲0.1秒5S八減速時間P80 999秒0.1秒5S4.2軟件設(shè)計工程設(shè)備的配置組態(tài)王工程瀏覽器界面如圖4.2所示:圖4.2組態(tài)王工程瀏覽器界面4.2.2創(chuàng)建監(jiān)控屏幕創(chuàng)建圖片:在項目瀏覽器左側(cè)的“項目目錄顯示區(qū)”中選擇“圖片”選項，雙擊左右側(cè)視圖中的“新建”圖標(biāo)，彈出創(chuàng)建新圖片的對話框。新屏幕屬性設(shè)置如下:名稱:風(fēng)車監(jiān)控屏對應(yīng)文件:pic00001.pic樣式:覆蓋框架

43、:厚框架圖片位置:左側(cè):0頂部:0顯示寬度:800身高:600圖片寬度:800身高:600標(biāo)題:無效變量大小:無效在對話框中單擊確定，生成一個名為“風(fēng)葉監(jiān)控中心”的屏幕。測風(fēng)中心的圖片如圖4.3所示:圖4.3風(fēng)力葉片監(jiān)控中心圖片數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫是組態(tài)王的核心部分。數(shù)據(jù)庫變量的集合被形象地稱為“數(shù)據(jù)字典”，記錄了用戶可用的所有數(shù)據(jù)變量的詳細(xì)信息。選擇項目瀏覽器左側(cè)的“數(shù)據(jù)字典”，雙擊右側(cè)的“新建”圖標(biāo)，彈出“變量屬性”對話框。變量對話框如圖4.4所示:圖4.4變量屬性對話框圖在對話框中添加變量，如下所示:變量名:速度類型IO整數(shù)敏感度:0初始值:0最小值:0最大:100原始值:0最大原始值:100轉(zhuǎn)

44、換模式:線性設(shè)備:PLC寄存器:D0數(shù)據(jù)類型:短整型采集頻率:1000毫秒讀寫屬性:只寫以類似的方式創(chuàng)建其他屬性的變量。組態(tài)王需要設(shè)置的變量如圖4.5所示。圖4.5組態(tài)王需要設(shè)置的變量屏幕命令語言命令有六種形式，區(qū)別在于命令語言執(zhí)行的時機或條件不同:應(yīng)用命令語言它可以在程序啟動、關(guān)閉或運行過程中定期執(zhí)行。如果希望定期執(zhí)行，還需要指定時間間隔。熱鍵命令語言連接到設(shè)計者指定的熱鍵，操作者可以在軟件運行期間的任何時候通過按下熱鍵來啟動該命令語言程序。事件語言指定事件發(fā)生、存在和消失時要執(zhí)行的程序。離散變量名稱或表達(dá)式可以用作事件。數(shù)據(jù)改變命令語言僅連接到變量或變量的域。當(dāng)變量或其域值的變化超出數(shù)據(jù)字典中定義的變化敏感度時，它們被觸發(fā)執(zhí)行一次。定制功能命令語言提供用戶自定義函數(shù)功能。用戶可以根據(jù)組態(tài)王的基本語法和提供的功能定義各種功能較強的功能，通過這些功能實現(xiàn)工程的特殊需求。圖像命令語言圖片的命令語言可以在圖片顯示、隱藏或圖片存在期間有規(guī)律地執(zhí)行。在定義圖片各個像素的動畫連接時，可以連接命令語言。在屏幕任意位置單擊鼠標(biāo)右鍵，從彈出的下拉菜單中選擇命令“屏幕屬性”，在屏幕屬性對話框中選擇命令語言選項，彈