變頻器調(diào)速畢業(yè)論文

1、基于PLC的三相交流異步電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計指導(dǎo)教師：鄭高安姓名：楊駿捷班級：機(jī)電09-2班學(xué)號：200931072本課題設(shè)計的背景 目前，變頻調(diào)速已被公認(rèn)為是最理想、最有發(fā)展前景的調(diào)速方式之一，采用變頻器構(gòu)成變頻調(diào)速傳動系統(tǒng)的主要目的，一是為了滿足提高勞動生產(chǎn)率、改善產(chǎn)品質(zhì)量、提高設(shè)備自動化程度、提高生活質(zhì)量及改善生活環(huán)境等要求；二是為了節(jié)約能源、降低生產(chǎn)成本。用戶根據(jù)自己的實際工藝要求和運(yùn)用場合選擇不同類型的變頻器。隨著變頻技術(shù)的不斷發(fā)展，交流電動機(jī)變頻技術(shù)也日趨完善，各種復(fù)雜控制技術(shù)在變頻器技術(shù)中逐步應(yīng)用，使變頻器的性能不斷提高，而且應(yīng)用范圍也越來越廣。變頻器現(xiàn)不但在傳統(tǒng)的電力拖動系統(tǒng)中

2、得到了廣泛的應(yīng)用，而且?guī)缀跻呀?jīng)擴(kuò)展到了工業(yè)生產(chǎn)的所有領(lǐng)域，尤其在空調(diào)、洗衣機(jī)、電冰箱等家電產(chǎn)品中的應(yīng)用。本設(shè)計的主要內(nèi)容 本次設(shè)計就是基于PLC的變頻器調(diào)速系統(tǒng)。將現(xiàn)在應(yīng)用最廣泛的PLC和變頻器綜合起來主要功能實現(xiàn)了變壓變頻調(diào)速。電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，加減速以及快速制動等。 (1) 根據(jù)控制要求選定變頻調(diào)速的控制方式；(2) 設(shè)計變頻調(diào)速系統(tǒng)的硬件和軟件；(3) 變頻器調(diào)試系統(tǒng)安裝與調(diào)試； (4)對變頻器和PLC進(jìn)行選型；設(shè)計方案的確定一、控制方式:開環(huán)控制是最簡單的一種控制方式，它所具有的特點是，控制量與被控制量之間只有前向通路而沒有反向通路。 二、PLC的選型：采用的是西門子S7-200 CPU2

3、24 AC/DC/RLY 的PLC三、變頻器選型：采用的是西門子MM420變頻器，主要采用U/F控制四、電動機(jī)選型：籠型的三相交流異步電動機(jī)，型號：WDJ26；電壓：380V；接法：三角形接法；轉(zhuǎn)速：1430r/min; 功率：40W電流：0.2A；頻率：50HZ；絕緣等級：E。S7-200 PLC 介紹S7-200的可靠性高，可以用梯形圖語句表功能塊圖三種語言來編程。它的指令豐富，指令功能強(qiáng)，易于掌握，操作方便，內(nèi)置有高速計數(shù)器、高速輸出、PID控制器、RS-485通信/編程接口、PPI通信協(xié)議、MPI通信協(xié)議和自由端口模式通信功能，最大可以擴(kuò)展到248點數(shù)字量I/O或35路模擬量I/O，最

4、多有30多KB的程序和數(shù)據(jù)存儲空間。MM420變頻器主電路部分1.整流器：它的作用是把工頻電源變換成直流電源。2.逆變器：與整流器的作用相反，逆變器是將直流功率變換為所要求頻率的交流功率。逆變器的結(jié)構(gòu)形式是利用6個半導(dǎo)體開關(guān)器件組成的三相橋式逆變器電路。通過有規(guī)律的控制逆變器中主開關(guān)的導(dǎo)通和斷開，可以得到任意頻率的三相交流輸出波形。3.平波回路（中間直流環(huán)節(jié)）：由于逆變器的負(fù)載為三相交流異步電動機(jī)，屬于感性負(fù)載。無論三相交流異步電動機(jī)處于電動狀態(tài)還是發(fā)電狀態(tài)，起始功率因數(shù)總不會等于1。因此，在中間直流環(huán)節(jié)和三相交流異步電動機(jī)之間總會有無功功率的交換，這種無功能量要靠中間直流環(huán)節(jié)的儲能元件電容器

5、或電感器來緩沖，所以中間直流環(huán)節(jié)實際上是中間儲能環(huán)節(jié)。4.控制回路 ：控制回路常由運(yùn)算電路，檢測電路，控制信號的輸入、輸出電路，驅(qū)動電路和制動電路等構(gòu)成。其主要任務(wù)是完成對逆變器的開關(guān)控制，對整流器的電壓控制，以及完成各種保護(hù)功能。控制方式有模擬控制或數(shù)字控制。MM420變頻器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖從圖中可以看出，主要組成部分包括一下幾個方面： 電路單元主電路單元包括整流器和逆變器兩個主要功率變換單位 驅(qū)動控制單元驅(qū)動控制單元主要作用是產(chǎn)生逆變器開關(guān)管的驅(qū)動信號，受中央處理單元控制 中央處理器中央處理器用來處理各種外部控制信號、內(nèi)部檢測信號以及用戶對變頻器的參數(shù)設(shè)定信號等，然后對變頻器進(jìn)行控制，是變頻器的

6、控制中心。 保護(hù)與報警單元主要通過對變頻器的電壓、電流、溫度等信號的檢測，出現(xiàn)異?；蚬收蠒r候，該單元將改變或關(guān)斷逆變器的驅(qū)動信號，使變頻器停止工作，實現(xiàn)對變頻器的自我保護(hù)。 參數(shù)設(shè)定與監(jiān)視單元該單元主要由操作面板組成，用于對變頻器的參數(shù)設(shè)定和監(jiān)視變頻器當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)三相交流異步電動機(jī)的組成三相交流異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)都由定子和轉(zhuǎn)子這兩大基本部分組成，在定子和轉(zhuǎn)子之間具有一定的氣隙。此外，還包括端蓋、軸承、接線盒、吊環(huán)等其他附件。 變頻器在調(diào)速系統(tǒng)中的優(yōu)點 1控制電機(jī)的啟動電流；2降低電力線路的電壓波動；3啟動時需要的功率更低；4可控的加速功能；5可調(diào)的運(yùn)行速度；6可調(diào)的轉(zhuǎn)矩極限；7受控的停止方

7、式；8節(jié)能；9可逆運(yùn)行控制；10減少機(jī)械傳動部件。變頻調(diào)速系統(tǒng)電路設(shè)計由圖可知通過切斷開關(guān)的通斷來控制PLC輸出點Q0.0、Q0.1、Q0.2的不同組合來控制變頻器的不同的頻率。MM420變頻器參數(shù)設(shè)定變頻器參數(shù)設(shè)定變頻器調(diào)試系統(tǒng)安裝與調(diào)試1.變頻器的安裝（1）安裝變頻器的場所應(yīng)具備以下的條件： 無易燃、易爆、腐蝕性氣體和液體，粉塵少。 結(jié)構(gòu)房或電氣室應(yīng)濕氣少、無水浸。 應(yīng)具備通風(fēng)口或換氣裝置，以排出變頻器產(chǎn)生的熱量 應(yīng)與高次諧波和無線電干擾影響的裝置隔離（2）安裝方式應(yīng)該垂直安裝，不可倒置或平放安裝。變頻器的安裝底板與背面須為耐溫材料。安裝在柜內(nèi)時，一定要注意通風(fēng)散熱。2.變頻器的布線變頻器的布線（1）主電路的布線要注意的是變頻器的輸入端和輸出端不允許接錯（2）控制電路布線要盡量遠(yuǎn)離主電路，至少在100mm以上；盡量不和主電路交叉，如果交叉，應(yīng)采取垂直交叉的方式。（3）變頻器接地 應(yīng)將接地端子與大地相接。 變頻器和其他設(shè)備或多臺設(shè)備一起接地時，每臺設(shè)備應(yīng)分別與大地相接。 盡可能縮短接地線，接地電阻應(yīng)小于或等于國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值。 如圖所示接線圖（1）變頻系統(tǒng)的供電電源與其他設(shè)備的供電電源相互獨立，或在變頻器和其他用電設(shè)備的輸入側(cè)安裝隔離變壓器，切斷諧波電流（2）在變頻器輸入側(cè)與輸出側(cè)串接合適的電抗器或安裝諧波濾波