工業(yè)鍋爐鼓風(fēng)機變頻器調(diào)速系統(tǒng)

1、 沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計論文 摘要風(fēng)機設(shè)備主要用于鍋爐的燃燒系統(tǒng)、其他設(shè)備的烘干系統(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、溫度等指標進行控制和調(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)流損失的形式消耗掉了。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、維修費用高居不下。為此，需要采用多項措施實現(xiàn)對離心風(fēng)機的自動控制，以使系統(tǒng)的各種性能達到合理的要求。 

2、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PLC和變頻器易操作、易維護、控制精度高，并可以實現(xiàn)高功能化等特點，采用基于PLC的變頻器驅(qū)動方案開始逐步取代風(fēng)門、擋板、閥門的控制方案。從而大大的降低生產(chǎn)成本，減少能量損耗和對環(huán)境的污染，為企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。 關(guān)鍵字：鍋爐；PLC；變頻器21目錄1 緒論12 原理及結(jié)構(gòu)設(shè)計22.1 變頻器工作原理22.2 變頻器的結(jié)構(gòu)與功能22.2.1 變頻器的結(jié)構(gòu)22.2.2 變頻器的控制方式32.2.3 變頻器的功能42.3 使用變頻調(diào)速的目的52.4 鼓風(fēng)機變頻調(diào)速節(jié)能原理62.5 鼓風(fēng)機變頻調(diào)速的主電路62.6

3、主電路器件的選擇73 變頻器選擇及參數(shù)設(shè)置103.1 變頻器的控制方式103.2 控制方式的合理選用113.3 選型原則123.4 PLC及壓力傳感器的選擇133.5 MM430變頻器特性143.6 電動機參數(shù)設(shè)置實例144 PLC程序設(shè)計16結(jié)論20參考文獻211 緒論變頻器是將工頻電源轉(zhuǎn)換成任意頻率、任意電壓交流電源的一種電氣設(shè)備，變頻器的使用主要是調(diào)整電機的功率、實現(xiàn)電機的變速運行。變頻器的組成主要包括控制電路和主電路兩個部分，其中主電路還包括整流器和逆變器等部件。變頻器的誕生源于交流電機對無級調(diào)速的需求，隨著晶閘管、靜電感應(yīng)晶體管、耐高壓絕緣柵雙極型晶閘管等部件的出現(xiàn)，電氣技術(shù)有了日新

4、月異的變化，變頻器調(diào)速技術(shù)也隨之發(fā)展，特別脈寬調(diào)制變壓變頻調(diào)速技術(shù)更是讓變頻器登上了新的臺階。變頻器的工頻電源一般是50Hz或60Hz，無論是在家用領(lǐng)域或生產(chǎn)領(lǐng)域，工頻電源的頻率和電壓都是恒定不變的。以工頻電源工作的電機在調(diào)速時可能會造成功率的下降，而通過變頻器的調(diào)整，電機在調(diào)速時就可以減少功率損失。變頻器的種類繁多，按照變頻器的用途不同可以分為通用變頻器、高性能專用變頻器、高頻變頻器、單相變頻器和三相變頻器等；按照變頻器工作原理分類可分為V/f控制變頻器、轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器和矢量控制變頻器等。變頻技術(shù)是應(yīng)交流電機無級調(diào)速的需要而誕生的。20世紀60年代以后，電力電子器件經(jīng)歷了SCR(晶閘管)

5、、GTO(門極可關(guān)斷晶閘管)、BJT(雙極型功率晶體管)、MOSFET(金屬氧化物場效應(yīng)管)、SIT(靜電感應(yīng)晶體管)、SITH(靜電感應(yīng)晶閘管)、MGT(MOS控制晶體管)、MCT(MOS控制晶閘管)、IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)、HVIGBT(耐高壓絕緣柵雙極型晶閘管)的發(fā)展過程，器件的更新促進了電力電子變換技術(shù)的不斷發(fā)展。20世紀70年代開始，脈寬調(diào)制變壓變頻(PWMVVVF)調(diào)速研究引起了人們的高度重視。20世紀80年代，作為變頻技術(shù)核心的PWM模式優(yōu)化問題吸引著人們的濃厚興趣，并得出諸多優(yōu)化模式，其中以鞍形波PWM模式效果最佳。20世紀80年代后半期開始，美、日、德、英等發(fā)達國家的

6、VVVF變頻器已投入市場并獲得了廣泛應(yīng)用。2 原理及結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1 變頻器工作原理變頻器就是把工頻電源(50Hz或60Hz)變換成各種頻率的交流電源，以實現(xiàn)電機的變速運行的設(shè)備。而這其中控制電路完成對主電路的控制，整流電路將交流電變換成直流電，直流中間電路對整流電路的輸出進行平滑濾波，逆變電路將直流電再逆成交流電（及核心控制電路實現(xiàn)：交-直-交的過程）。而變頻技術(shù)是應(yīng)交流電機無級調(diào)速的需要而誕生的。而其工作原理用公式來表達的話便是：n60 f(1s)/p （2.1）式中n異步電動機的轉(zhuǎn)速；f異步電動機的頻率；s電動機轉(zhuǎn)差率；p電動機極對數(shù)。由式(2.1)可知，轉(zhuǎn)速n與頻率f成正比，只要改變頻率

7、f即可改變電動機的轉(zhuǎn)速，當(dāng)頻率f在050Hz的范圍內(nèi)變化時，電動機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬。變頻器就是通過改變電動機電源頻率實現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的，是一種理想的高效率、高性能的調(diào)速手段2.2 變頻器的結(jié)構(gòu)與功能2.2.1 變頻器的結(jié)構(gòu)變頻器是由電力電子半導(dǎo)體器件(整流模塊和功率模塊：IGBT)電子器件(阻容件、集成電路開關(guān)電源)和微處理器(CPU)等組成。變頻器實際上就是一個逆變器.它首先是將交流電變?yōu)橹绷麟?然后用電子元件對直流電進行開關(guān).變?yōu)榻涣麟?一般功率較大的變頻器用可控硅.并設(shè)一個可調(diào)頻率的裝置.使頻率在一定范圍內(nèi)可調(diào).用來控制電機的轉(zhuǎn)數(shù).使轉(zhuǎn)數(shù)在一定的范圍內(nèi)可調(diào).變頻器廣泛用于交流電機的調(diào)速中.

8、變頻調(diào)速技術(shù)是現(xiàn)代電力傳動技術(shù)重要發(fā)展的方向，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，交流變頻技術(shù)從理論到實際逐漸走向成熟。變頻器不僅調(diào)速平滑，范圍大，效率高，啟動電流小，運行平穩(wěn)，而且節(jié)能效果明顯。因此，交流變頻調(diào)速已逐漸取代了過去的傳統(tǒng)滑差調(diào)速、變極調(diào)速、直流調(diào)速等調(diào)速系統(tǒng)，越來越廣泛的應(yīng)用于冶金、紡織、印染、煙機生產(chǎn)線及樓宇、供水等領(lǐng)域。一般分為整流電路、平波電路、控制電路、逆變電路等幾大部分。 1.整流電路整流電路的功能是把交流電源轉(zhuǎn)換成直流電源。整流電路一般都是單獨的一塊整流模塊.2.平波電路平波電路在整流器、整流后的直流電壓中含有電源6倍頻率脈動電壓，此外逆變器產(chǎn)生的脈動電流也使直流電壓變動，為了

9、抑制電壓波動采用電感和電容吸收脈動電壓(電流)，一般通用變頻器電源的直流部分對主電路而言有余量，故省去電感而采用簡單電容濾波平波電路。3.控制電路現(xiàn)在變頻調(diào)速器基本系用16位、32位單片機或DSP為控制核心，從而實現(xiàn)全數(shù)字化控制。變頻器是輸出電壓和頻率可調(diào)的調(diào)速裝置。提供控制信號的回路稱為主控制電路，控制電路由以下電路構(gòu)成:頻率、電壓的“運算電路”，主電路的“電壓、電流檢測電路”，電動機的“速度檢測電路”。運算電路的控制信號送至“驅(qū)動電路”以及逆變器和電動機的“保護電路”。變頻器采取的控制方式，即速度控制、轉(zhuǎn)拒控制、PID或其它方式4.逆變電路逆變電路同整流電路相反，逆變電路是將直流電壓變換為

10、所要頻率的交流電壓，以所確定的時間使上橋、下橋的功率開關(guān)器件導(dǎo)通和關(guān)斷。從而可以在輸出端U、V、W三相上得到相位互差120°電角度的三相交流電壓。2.2.2 變頻器的控制方式1.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)差頻率控制需要檢出電動機的轉(zhuǎn)速，構(gòu)成速度閉環(huán)，速度調(diào)節(jié)器的輸出為轉(zhuǎn)差頻率，然后以電動機速度與轉(zhuǎn)差頻率之和作為變頻器的給定頻率。與U/f控制相比，其加減速特性和限制過電流的能力得到提高。另外，它有速度調(diào)節(jié)器，利用速度反饋構(gòu)成閉環(huán)控制，速度的靜態(tài)誤差小。然而要達到自動控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)控制，還達不到良好的動態(tài)性能。2.矢量控制矢量控制，也稱磁場定向控制。它

11、是70年代初由西德F.Blasschke等人首先提出，以直流電機和交流電機比較的方法闡述了這一原理。由此開創(chuàng)了交流電動機和等效直流電動機的先河。矢量控制變頻調(diào)速的做法是將異步電動機在三相坐標系下的定子交流電流Ia、Ib、Ic。通過三相-二相變換，等效成兩相靜止坐標系下的交流電流Ia1、Ib1，再通過按轉(zhuǎn)子磁場定向旋轉(zhuǎn)變換，等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的直流電流Im1、It1(Im1相當(dāng)于直流電動機的勵磁電流 ， It1相當(dāng)于直流電動機的電樞電流)，然后模仿直流電動機的控制方法，求得直流電動機的控制量，經(jīng)過相應(yīng)的坐標反變換實現(xiàn)對異步電動機的控制。3.直接轉(zhuǎn)矩控制轉(zhuǎn)矩控制的優(yōu)越性在于 ，轉(zhuǎn)矩控制是控制定

12、子磁鏈，在本質(zhì)上并不需要轉(zhuǎn)速信息，控制上對除定子電阻外的所有電機參數(shù)變化魯棒性良好，所引入的定子磁鏈觀測器能很容易估算出同步速度信息，因而能方便的實現(xiàn)無速度傳感器，這種控制被稱為無速度傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制。4.恒轉(zhuǎn)矩負載多數(shù)負載具有恒轉(zhuǎn)矩特性，但在轉(zhuǎn)速精度及動態(tài)性能等方面要求一般不高，例如擠壓機，攪拌機，傳送帶，廠內(nèi)運輸電車，吊車的平移機構(gòu)，吊車的提升機構(gòu)和提升機等。選型時可選V/f控制方式的變頻器，但是最好采用具有恒轉(zhuǎn)矩控制功能的變頻器。要求控制系統(tǒng)具有良好的動態(tài)，靜態(tài)性能2.2.3 變頻器的功能1.變頻節(jié)能變頻器節(jié)能主要表現(xiàn)在風(fēng)機、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)計配用動

13、力驅(qū)動時，都留有一定的富余量。當(dāng)電機不能在滿負荷下運行時，除達到動力驅(qū)動要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成電能的浪費。風(fēng)機、泵類等設(shè)備傳統(tǒng)的調(diào)速方法是通過調(diào)節(jié)入口或出口的擋板、閥門開度來調(diào)節(jié)給風(fēng)量和給水量，其輸入功率大，且大量的能源消耗在擋板、閥門的截流過程中。當(dāng)使用變頻調(diào)速時，如果流量要求減小，通過降低泵或風(fēng)機的轉(zhuǎn)速即可滿足要求。2.功率因數(shù)補償節(jié)能無功功率不但增加線損和設(shè)備的發(fā)熱，更主要的是功率因數(shù)的降低導(dǎo)致電網(wǎng)有功功率的降低，大量的無功電能消耗在線路當(dāng)中，設(shè)備使用效率低下，浪費嚴重，使用變頻調(diào)速裝置后，由于變頻器內(nèi)部濾波電容的作用，從而減少了無功損耗，增加了電網(wǎng)的有功功率。3.

14、軟啟動節(jié)能電機硬啟動對電網(wǎng)造成嚴重的沖擊，而且還會對電網(wǎng)容量要求過高，啟動時產(chǎn)生的大電流和震動時對擋板和閥門的損害極大，對設(shè)備、管路的使用壽命極為不利。而使用變頻節(jié)能裝置后，利用變頻器的軟啟動功能將使啟動電流從零開始，最大值也不超過額定電流，減輕了對電網(wǎng)的沖擊和對供電容量的要求，延長了設(shè)備和閥門的使用壽命。節(jié)省了設(shè)備的維護費用。2.3 使用變頻調(diào)速的目的風(fēng)機上使用變頻器的目的,常見有4種。第一種,一般工業(yè)用戶多以節(jié)能為目的。例如,電廠、工業(yè)鍋爐房的鼓、引風(fēng)機調(diào)速。第二種,以壓縮氣體為生產(chǎn)過程主要動力源的企業(yè),多以實現(xiàn)過程自動化為目的。例如,化工生產(chǎn)用的壓縮機,利用變頻器的PID調(diào)節(jié)功能或與計算

15、機接口,實現(xiàn)流量、壓力、溫度等參數(shù)的閉環(huán)控制。第三種,風(fēng)機制造廠用于產(chǎn)品試驗或模型試驗,取代液力偶合器調(diào)速,以簡化工藝過程、提高測試精度為目的。例如,1996年,沈陽鼓風(fēng)機廠建成我國風(fēng)機行業(yè)第一座通風(fēng)機變頻試車臺,用于風(fēng)機葉片拉力試驗、機械運轉(zhuǎn)試驗和超速試驗。風(fēng)機只需要裝配、調(diào)整一次,即可完成這3項試驗,極大地提高了勞動生產(chǎn)率。并且,由于變頻器采用數(shù)字控制技術(shù),解決了原來用液力偶合器調(diào)速時,風(fēng)機轉(zhuǎn)速漂移,影響測試精度問題,測試工作也變得十分簡單。第四種,環(huán)境保護需要,以降低風(fēng)機噪聲為目的。當(dāng)實際需要風(fēng)量經(jīng)常低于設(shè)計最大風(fēng)量時,采用變頻調(diào)速,使風(fēng)機低速動行。與在工頻下運行,用擋板調(diào)節(jié)風(fēng)量相比,風(fēng)

16、機的氣動噪聲和機械噪聲明顯減小。2.4 鼓風(fēng)機變頻調(diào)速節(jié)能原理 工業(yè)鼓風(fēng)機的工作要求是指在特定的工作環(huán)境中，風(fēng)機輸出的風(fēng)量要隨著外界條件的變化，保持在設(shè)定的參數(shù)值上。這樣，既可滿足工作要求，又不使電動機空轉(zhuǎn)，而造成電能的浪費。為實現(xiàn)上述目標，本系統(tǒng)采用閉環(huán)控制的方式。工業(yè)現(xiàn)場的壓力由壓力傳感器檢測，變換成模擬輸入反饋信號，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后 1與PLC中給定值比較，再經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換變成模擬量輸出信號，控制變頻器調(diào)節(jié)風(fēng)機轉(zhuǎn)速，從而達到控制工廠車間溫度的目的。離心式鼓風(fēng)機屬典型的平方率負載，理想的平方率負載的阻轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)速N的平方成正比。 2.5 鼓風(fēng)機變頻調(diào)速的主電路1）本系統(tǒng)的硬件電路如圖3所示，它

17、由1臺電動機，一套壓力傳感器、斷相相序保護裝置以及供電主回路等構(gòu)成。該系統(tǒng)的核心是S7-200（CPU224）和MICROMASTER 430。MICROMASTER 430是泵和風(fēng)機類專用變頻器，擴展功能強CPU224集成了14點輸入10點輸出，共有24點數(shù)字量I/0，其模擬量擴展模塊具有較大的適應(yīng)性和靈活性，且安裝方便，滿足設(shè)計需要。（1）系統(tǒng)主電路圖2.1 系統(tǒng)主電路（2）系統(tǒng)控制電路如圖2.2為控制電路，當(dāng)KA2接觸點閉合時，電動機變頻起動；當(dāng)KA2接觸斷開時，停止電動機變頻運行。為便于風(fēng)機進行“變頻運行”和“工頻運行”的切換。圖2.2系統(tǒng)控制電路2.6 主電路器件的選擇1.斷路器(1

18、) 主要作用1)隔離作用 當(dāng)變頻器需要檢修時，或者因某種原因而長時間不用時，將QF切斷，使變頻器與電源隔離。2)保護作用 當(dāng)變頻器輸入側(cè)發(fā)生短路等故障時，進行保護。(2)選擇原則 1)變頻器在剛接電源的瞬間，對電容器的充電電流可達額定電流的（2-3）倍；2)變頻器的進線電流是脈沖電流，其峰值?？赡艹^額定電流；3)變頻器允許的過載能力為150%，1min。 所以，為了避免誤動作，斷路器的額定電流應(yīng)選： （2.2）其中為變頻器的額定電流。2.接觸器（1）主要作用1）可通過按鈕開關(guān)方便地控制變頻器的通電與斷電；2）變頻器發(fā)生故障時，可自動切斷電源。（2）選擇原則 由于接觸器自身并無保護功能，不存在

19、誤動作的問題，故選擇原則是主觸點的額定電流3.輸出接觸器 變頻器的輸出端一般不裝接觸器。如由于某種需要而接入時，則因為電流中含有較強的諧波成分，故主觸點的額定電流。其中為電動機的額定電流。（1）電源和變頻器之間的導(dǎo)線一般說來，和同容量普通電動機的電線選擇方法相同?？紤]到其輸入側(cè)的功率因數(shù)往往較低，應(yīng)本著宜大不宜小的原則來決定線徑。（2）變頻器和電機之間的導(dǎo)線 因為頻率下降時，電壓也要下降，在電流相等的情況下，線路電壓降在輸出電壓中的比例將上升，而電動機得到電壓的比例則下降。這有可能導(dǎo)致電動機帶不動負載并發(fā)熱。所以，在決定變頻器和電動機之間導(dǎo)線的線徑時，最關(guān)鍵的因素便是線路電壓降的影響。一般要求

20、：的計算公式是： （2.3）式中：額定相電壓，V ； 電動機額定電流，A ；單位長度（每米）導(dǎo)線的電阻，m/m ；導(dǎo)線的長度，m 。由上兩式可直接求出的取值范圍。下表給出了常用電動機引出線的單位長度電阻值。表2.1標稱截面/mm21.01.52.54.06.010.016.025.035.0/(m/m)17.811.96.924.402.921.731.100.690.495.制動電阻準確計算制動電阻值十分麻煩，在實際工作中基本不用。許多變頻器的使用說明書上給了一些計算方法，也有的直接提供了供用戶選用的制動電阻的規(guī)格。但按說明書上選擇電阻時須注意下面問題，變頻器生產(chǎn)廠家為了減少制動電阻檔次，常

21、常對若干種不同容量的電動機提供相同阻值和容量的制動電阻。選用時，應(yīng)注意根據(jù)生產(chǎn)機械的具體情況進行調(diào)整。對同一擋中電動機容量較小者，制動轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩的比值偏大。為了減小能量的消耗，應(yīng)根據(jù)制動過程的緩急程度以及飛輪力矩的大小，考慮能否選擇阻值較大的制動電阻。對同一擋中電動機容量較大者，制動轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩的比值偏小。在一些飛輪力矩較大，又要求快速制動的場合，或者如起重機械那樣，需要釋放位能的場合，上述制動電阻有可能滿足不了要求，靠考慮選擇阻值較小的一擋制動電阻。3 變頻器選擇及參數(shù)設(shè)置3.1 變頻器的控制方式 低壓通用變頻器輸出電壓在38O65OV，輸出功率在O75400kW，工作頻率在O400H

22、z，它的主電路都采用交一直一交電路。其控制方式經(jīng)歷以下四代。1、 第一代以U/fConst，正弦脈寬調(diào)制（SPWM）控制方式。其特點是：控制電路結(jié)構(gòu)簡單、成本較低，但系統(tǒng)性能不高、控制曲線會隨負載的變化而變化，轉(zhuǎn)矩響應(yīng)慢、電機轉(zhuǎn)矩利用率不高，低速時因定子電阻和逆變器死區(qū)效應(yīng)的存在而性能下降，穩(wěn)定性變差等。2、 第二代以電壓空間矢量（磁通軌跡法），又稱SVPWM控制方式。它是以三相波形整體生成效果為前提，以逼近電機氣隙的理想圓形旋轉(zhuǎn)磁場軌跡為目的，一次生成三相調(diào)制波形。以內(nèi)切多邊形逼近圓的方式而進行控制的。3、 第三代以矢量控制（磁場定向法）又稱VC控制。其實質(zhì)是將交流電動機等效直流電動機，分別

23、對速度、磁場兩個分量進行獨立控制。通過控制轉(zhuǎn)子磁鏈，以轉(zhuǎn)子磁通定向，然后分解定子電流而獲得轉(zhuǎn)矩和磁場兩個分量，經(jīng)坐標變換，實現(xiàn)正交或解耦控制。4、 第四代以直接轉(zhuǎn)矩控制，又稱DTC控制。其實質(zhì)不是間接的控制電流、磁鏈等量，而是把轉(zhuǎn)矩直接作為被控制量來實現(xiàn)的。具體方法是：（1） 控制定子磁鏈引入定子磁鏈觀測器，實現(xiàn)無速度傳感器方式；（2） 自動識別（ID）依靠精確的電機數(shù)學(xué)模型，對電機參數(shù)自動識別；（3） 算出實際值對定子阻抗、互感、磁飽和因素、慣量等算出實際的轉(zhuǎn)矩、定子磁鏈、轉(zhuǎn)子速度進行實時控制；（4） 實現(xiàn)BandBand控制一一按磁鏈和轉(zhuǎn)矩的Band一Band控制產(chǎn)生PWM信號，對逆變器開

24、關(guān)狀態(tài)進行控制；（5） 具有快速的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)（2ms，很高的速度精度（±2%，無PG反饋），高轉(zhuǎn)矩精度（土3%）；（6）具有較高的起動轉(zhuǎn)矩及高轉(zhuǎn)矩精度，尤其在低速時（包括0速度時），可輸出15O%200%轉(zhuǎn)矩。3.2 控制方式的合理選用 控制方式是決定變頻器使用性能的關(guān)鍵所在。目前市場上低壓通用變頻器品牌很多，包括歐、美、日及國產(chǎn)的共約5O多種。選用變頻器時不要認為檔次越高越好，其實只要按負載的特性，滿足使用要求就可，以便做到量才使用、經(jīng)濟實惠。 表3.1 控制方式的比較控制方式U/f=C控制電壓空間矢量控制矢量控制直接轉(zhuǎn)矩控制反饋裝置不帶PG帶PG或PID調(diào)節(jié)器不要不帶PG帶PG或編

25、碼器速比I<1:401:601:1001:1001:10001:100起動轉(zhuǎn)矩（在3Hz）150%150%150%150%零轉(zhuǎn)速時為150%零轉(zhuǎn)速時為>150%200%靜態(tài)速度精度/%±（0.20.3）±（0.20.3）±0.2±0.2±0.02±0.2適用場合一般風(fēng)機、泵類等較高精度調(diào)速，控制一般工業(yè)上的調(diào)速或控制所有調(diào)速或控制伺服拖動、高精傳動、轉(zhuǎn)矩控制負荷起動、起重負載轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，恒轉(zhuǎn)矩波動大負載直接轉(zhuǎn)矩控制，在帶PG或編碼器后I可擴展至1:1000，靜態(tài)速度精度可達±0.01%。 平方降轉(zhuǎn)矩負載隨著轉(zhuǎn)速

26、的降低，轉(zhuǎn)矩以平方的比例下降，所以低頻時的負載電流很小，即使選用普通異步電動機也不會發(fā)生過熱現(xiàn)象，因此一般的風(fēng)機水力機械很適合由Vf控制的變頻器進行驅(qū)動。一般的Vf控制變頻器都預(yù)先設(shè)置了平方降轉(zhuǎn)矩負載用的Vf特性。由于機械種類不同飛輪轉(zhuǎn)矩有很大不同，如負載的GD2很大，必須設(shè)定很長的加速時間。 當(dāng)電動機以超過基頻轉(zhuǎn)速以上的速度運轉(zhuǎn)時，負載所需功率隨轉(zhuǎn)速的提高而急劇增加，極易超出電機和變頻器的容量，所以應(yīng)避免這類負載超過工頻運行。3.3 選型原則 通用變頻器的選擇包括類型選擇和容量選擇兩個方面。應(yīng)按照機械設(shè)備的類型、負載轉(zhuǎn)矩特性、調(diào)速范圍、靜態(tài)速度精度、啟動轉(zhuǎn)矩和使用環(huán)境的要求，決定選用何種控制

27、方式和防護結(jié)構(gòu)的變頻器最合適。 首先要根據(jù)機械對轉(zhuǎn)速(最高、最低)和轉(zhuǎn)矩(起動、連續(xù)及過載)的要求，確定機械要求的最大輸入功率(即電機的額定功率最小值)。然后，選擇電機的極數(shù)和額定功率。電機的極數(shù)決定了同步轉(zhuǎn)速，要求電機的同步轉(zhuǎn)速盡可能地覆蓋整個調(diào)速范圍。為了充分利用設(shè)備潛能，避免浪費，可允許電機短時超出同步轉(zhuǎn)速，但必須小于電機允許的最大轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)矩取設(shè)備在起動、連續(xù)運行、過載或最高轉(zhuǎn)速等狀態(tài)下的最大轉(zhuǎn)矩。最后，根據(jù)變頻器輸出功率和額定電流稍大于電機的功率和額定電流的原則來確定變頻器的參數(shù)與型號。需要注意的是，變頻器的額定容量及參數(shù)是針對一定的海拔高度和環(huán)境溫度而標出的，一般指海拔1000m以下

28、，溫度在40或25以下。若使用環(huán)境超出該規(guī)定，則在確定變頻器參數(shù)、型號時要考慮到環(huán)境造成的降容因素。 經(jīng)對各種變頻調(diào)速系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟性能論證，選用MM430西門子的變頻調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用于風(fēng)機上。該變頻器為通用型變頻器，其結(jié)構(gòu)圖如圖所示：圖 3.1 變頻器外部接線圖3.4 PLC及壓力傳感器的選擇 鼓風(fēng)機M1可變頻運行，也可工頻運行，需要2個輸出點，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計要求需要1個輸入點，則選擇西門子的S7-200系列PLC。 壓力傳感器采用CY-YZ-1001型絕對傳感器。該傳感器采用硅壓阻效應(yīng)原理實現(xiàn)壓力測量的力-電轉(zhuǎn)換。傳感器由敏感芯體和信號調(diào)理電路組成，當(dāng)壓力作用于傳感器時，敏感芯體內(nèi)硅片上的惠斯登電

29、橋的輸出電壓發(fā)生變化，信號調(diào)理電路將輸出的電壓信號作放大處理，同時進行溫度補償、非線性補償，使傳感器的電性能滿足技術(shù)指標的要求。傳感器的量程為02.5MPa，工作溫度為560，輸出電壓為05V，作為本系統(tǒng)的反饋信號供給PLC。3.5 MM430變頻器特性 MM430變頻器為“通用型”變頻器，主要應(yīng)用于三相電動機的變速驅(qū)動，也可以用于泵類、風(fēng)機等節(jié)能負載。是現(xiàn)行西門子“通用型”主流變頻器。其功能為線性U/f控制，多點設(shè)定的U/f控制，磁通電流控制，內(nèi)置PID控制器，矢量控制。功率范圍為0.12250kW。面板操作如下圖所示：圖 3.2 面板操作圖3.6 電動機參數(shù)設(shè)置實例P0010=1 (快速調(diào)試)P0100=0(功率單位為KW；f的缺省值為50Hz)P0304=380(電動機的額定電壓V)P0305=200(電動機的額定電流A)P0307=110（電動機的額定功率KW）P0310=50(電動機的額定頻率Hz)P0311=1470（電動機的額定轉(zhuǎn)速）P0700=2(變頻器命令源選擇為模入端子/數(shù)字輸入)P1000=2(模擬設(shè)定值)P10