DCS系統(tǒng)結(jié)合變頻調(diào)速應(yīng)用實(shí)例

1、 論文題 目：DCS系統(tǒng)結(jié)合變頻調(diào)速應(yīng)用實(shí)例系 別： 專 業(yè)： 姓 名： 郭凱健 指導(dǎo)教師： 完成日期： 年 月畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書論文（設(shè)計(jì)）題目：DCS系統(tǒng)結(jié)合變頻調(diào)速應(yīng)用實(shí)例系 別： 專 業(yè)： 電氣自動(dòng)化專業(yè) 姓 名： 郭凱健 指導(dǎo)教師： 一、主要內(nèi)容及基本要求 本課題的主要內(nèi)容是運(yùn)用DCS控制系統(tǒng)（Dlstributed Control System，分散控制系統(tǒng)）與變頻調(diào)速技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計(jì)出高精度，高可靠的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，以滿足現(xiàn)代大型工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化日益復(fù)雜的過(guò)程控制要求。本課題的核心技術(shù)是DCS的組態(tài)、PID控制和變頻調(diào)速技術(shù)的整合應(yīng)用，自動(dòng)調(diào)節(jié)灰?guī)熵?fù)壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，使控制對(duì)象的

2、運(yùn)行參數(shù)能非常穩(wěn)定地保持在設(shè)定值范圍內(nèi)。并且通過(guò)該課題體現(xiàn)科技進(jìn)步是現(xiàn)代企業(yè)提高生產(chǎn)力，有效節(jié)能降耗的重要手段。 二、重點(diǎn)研究的問(wèn)題 DCS系統(tǒng)的軟件組態(tài)技術(shù)以及PID控制原理的應(yīng)用問(wèn)題，變頻器調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐。 三、進(jìn)度安排序號(hào)各階段完成的內(nèi)容完成時(shí)間1課題設(shè)計(jì)草案的確定2011年9月29日2后期詳細(xì)設(shè)計(jì)2011年10月10日3設(shè)備采購(gòu)，變頻器安裝2011年10月26日4DCS組態(tài)及變頻器參數(shù)設(shè)置2011年11月5日5設(shè)備整體調(diào)試2011年11月10日6論文修編完成及課題總結(jié)2011年11月19日四、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)1自動(dòng)控制原理主編 胡濤濤 科學(xué)出版社2工業(yè)變頻器原理及應(yīng)用 主

3、編 魏召剛 北京電子工業(yè)出版社 4.電工新技術(shù)教程主編 梁耀光 余文烋 中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社3XDPS工程師手冊(cè) 新華控制工程有限公司4、ACS800標(biāo)準(zhǔn)控制程序7.X 固件手冊(cè)北京ABBA電氣傳動(dòng)系統(tǒng)有限公司5、變頻器控制原理圖6、壓力變送器說(shuō)明書 目錄摘要Abstract1 引言.42 DCS系統(tǒng)結(jié)合變頻調(diào)速運(yùn)行的原理.53 DCS系統(tǒng)控制變頻風(fēng)機(jī)恒壓運(yùn)行方案的設(shè)計(jì).5 3.1控制對(duì)象.6 3.2執(zhí)行機(jī)構(gòu).6 3.3傳感器.6 3.4 PID控制器6 3.5恒壓控制理論分析.64 DCS系統(tǒng)組態(tài)的設(shè)計(jì)7 4.1控制外部設(shè)備和測(cè)點(diǎn)信號(hào)采集.7 4.2 DPU組態(tài)功能模塊設(shè)置.7 4.3變頻

4、自動(dòng)控制DCS邏輯圖.95 變頻器的選擇.11 5.1現(xiàn)在較常用的交流調(diào)速傳動(dòng).12 5.2交-直-交變頻器.12 5.3交-直-交變頻器其基本構(gòu).12 5.4異步電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速.13 5.5 U/f 控制.13 5.6 VVVF調(diào)速控制13 5.7選擇變頻器.136 變頻器安裝具體注意事項(xiàng).13 6.1 ACS 80004P00253+P901變頻器控制原理如圖.14 6.2 RMIO板上的端子回路說(shuō)明.15 6.3 變頻器主要參數(shù)設(shè)置16 6.4信號(hào)線的防干擾處理.16 6.5變頻器的加減速斜率時(shí)間.17 6.6變頻器的維護(hù).177 總結(jié).17參考文獻(xiàn).18致謝.18DCS系統(tǒng)結(jié)合變頻調(diào)速

5、應(yīng)用實(shí)例摘要DCS系統(tǒng)（DIstributed Control System）是一個(gè)融計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)、信息技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)為一體的工業(yè)控制系統(tǒng)。變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用把電壓、頻率固定不變的交流電變成電壓、頻率都可調(diào)的交流電源，現(xiàn)在使用的變頻器主要采用交直交方式（VVVF變頻或矢量控制變頻），實(shí)現(xiàn)對(duì)交流電機(jī)的平滑調(diào)速。DCS系統(tǒng)與變頻器結(jié)合能構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定性高、跟蹤準(zhǔn)確、系統(tǒng)響應(yīng)快速、性能優(yōu)異的自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)。本文介紹我們運(yùn)用此項(xiàng)技術(shù)對(duì)負(fù)壓風(fēng)機(jī)進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)的過(guò)程。關(guān)鍵詞: DCS PID組態(tài) 變頻調(diào)速 自動(dòng)控制 Abstract The DCS （DIstributed Con

6、trol System）system is an industrial control system which combine computer, Internet, database, information technology and autocontrol technology. The transducer use the onoff action of the power semiconductor device to change the alternating current whose voltage, frequency are fixed into alternatin

7、g current power supply whose voltage and frequency are adjustable. Recently, transducer always adopt AC-DC-AC way to finish the smoothly motor speed of the AC dynamo. DCS system integrated with transducer can constitute an automatic speed control system which has high stability, tracking accuracy, q

8、uick response and excellent performance. This paper introduce the process of improving gasification blower by using this technology by our company. Key words: DCS PID configuration VVVF autocontrol1 引言在熱電行業(yè)中，鍋爐是主要設(shè)備，而負(fù)壓風(fēng)機(jī)則是鍋爐的除塵系統(tǒng)密閉式儲(chǔ)灰?guī)斓某龎m器負(fù)壓風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)電機(jī)是交流三相380V，功率22KW，其作用是使密閉的灰?guī)煨纬?800pa負(fù)壓，有利于鍋爐除塵器輸送過(guò)來(lái)的

9、飛灰能順利地輸送進(jìn)入灰?guī)靸?nèi)。但負(fù)壓風(fēng)機(jī)電機(jī)運(yùn)行時(shí)是以工頻運(yùn)轉(zhuǎn)的定速方式，通過(guò)風(fēng)門擋板開度調(diào)節(jié)排風(fēng)量以保持輸灰所要求的負(fù)壓，而且需要人工根據(jù)負(fù)壓的變化來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)門。如能將這臺(tái)風(fēng)機(jī)改成變頻調(diào)速，并且應(yīng)用DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制以及根據(jù)給定的運(yùn)行負(fù)壓參數(shù)自動(dòng)調(diào)節(jié)運(yùn)行頻率，這樣不但能使灰?guī)斓膲毫Ω臃€(wěn)定，而且將能產(chǎn)生顯著的節(jié)能效果，并且能大大提高自動(dòng)化程度，方便運(yùn)行人員操作控制，提高設(shè)備的自動(dòng)化程度，降低操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。2 DCS系統(tǒng)結(jié)合變頻調(diào)速運(yùn)行的原理目前大型工業(yè)鍋爐自動(dòng)控制使用的DCS系統(tǒng)能夠在線實(shí)時(shí)采集過(guò)程參數(shù)，實(shí)時(shí)對(duì)系統(tǒng)信息進(jìn)行加工處理，結(jié)果能迅速反饋給系統(tǒng)，完成自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制。組態(tài)軟件系統(tǒng)

10、中各功能塊的組合可精確實(shí)現(xiàn)偏差運(yùn)算、PID運(yùn)算、調(diào)節(jié)器等功能，與變頻調(diào)速裝置及壓力測(cè)量反饋配合能構(gòu)成高穩(wěn)定性的閉環(huán)控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)跟蹤負(fù)荷的變化，根據(jù)目標(biāo)值自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻器的運(yùn)行頻率給定值。并且能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中控制和監(jiān)視。3 DCS系統(tǒng)控制變頻風(fēng)機(jī)恒壓運(yùn)行方案的設(shè)計(jì)變頻器的控制可以是遠(yuǎn)程控制的，也可以通過(guò)本身控制鍵盤進(jìn)行手動(dòng)控制，目前我們?cè)诳刂曝?fù)壓風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)方案主要是運(yùn)用DCS系統(tǒng)里的PID模塊實(shí)現(xiàn)閉環(huán)調(diào)速控制方式(closed-loop control system)。如圖3-1所示，系統(tǒng)主要由四部分組成：灰?guī)熵?fù)壓風(fēng)機(jī) C(t) M(t) pV(t) 壓力變送器變頻器 PID控制器 Dev模塊

11、e(t) Epid模塊設(shè)定值 Spn 圖3-1 PID控制器框圖 3.1、控制對(duì)象灰?guī)?，容積300立方米，由于儲(chǔ)存的物料為粉狀物，因此要求庫(kù)內(nèi)壓力維持在-800pa左右的負(fù)壓，以利于輸送管道里的物料順利進(jìn)入。 3.2、執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)速變頻器及負(fù)壓風(fēng)機(jī)電機(jī)，變頻器選用ABB ACS 80004P00253+P901適配通用電機(jī)，功率25KW額定電流49A。一般用于連續(xù)運(yùn)行的變頻器容量的選擇基本方法是，變頻器額定輸出電流約等于1.03倍電機(jī)的額定電流。電機(jī)功率22KW，額定電流：42.2A。3.3、傳感器壓力變送器（PT），選用羅絲蒙特3051型-1.51.5kpa,用于檢測(cè)灰?guī)靿毫Γ瑢毫π盘?hào)變換成

12、4-20mA的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)反饋給DCS系統(tǒng)的Dev模塊。3.4、PID控制器DCS系統(tǒng)的PID功能塊組合Dev、Epid、ES/MA，輸入信號(hào)4-20mA，采用閉環(huán)系統(tǒng)，能及時(shí)對(duì)偏差進(jìn)行控制，變頻器的加速和減速可根據(jù)灰?guī)靿毫o定值進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，使灰?guī)熵?fù)壓保持在設(shè)定值范圍。3.5、恒壓控制理論分析變頻調(diào)速風(fēng)機(jī)恒壓運(yùn)行系統(tǒng)控制對(duì)象是一個(gè)時(shí)變的、非線性的、滯后的、模型不穩(wěn)定的對(duì)象，對(duì)它的控制屬于工業(yè)過(guò)程控制的范疇，它以灰?guī)靸?nèi)壓力（負(fù)壓）為控制目標(biāo)，在控制上實(shí)現(xiàn)灰?guī)斓倪\(yùn)行壓力跟隨設(shè)定的壓力值。設(shè)定的灰?guī)靿毫梢允且粋€(gè)常數(shù)，也可以是一個(gè)時(shí)間分段函數(shù)，在每一個(gè)時(shí)段內(nèi)是一個(gè)常數(shù)。所以，在某個(gè)特定時(shí)段內(nèi)，灰?guī)?/p>

13、恒壓的目標(biāo)就是使灰?guī)靸?nèi)的實(shí)際負(fù)壓維持在設(shè)定的灰?guī)靿毫ι希浜銐嚎刂频脑韴D，如圖3-1所示。從恒壓控制的原理中可以看出，在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，如果實(shí)際灰?guī)熵?fù)壓出現(xiàn)向零的趨勢(shì)時(shí)，控制系統(tǒng)將得到向正方向的壓力差，這個(gè)差值經(jīng)過(guò)計(jì)算和轉(zhuǎn)換，計(jì)算出變頻器輸出頻率的的增加值，該值就是為了減小實(shí)際灰?guī)靿毫εc設(shè)定壓力的差值，將這個(gè)增量與變頻器當(dāng)前的輸出值相加，得出的值就是變頻器當(dāng)前應(yīng)該輸出的頻率，該頻率使負(fù)壓風(fēng)機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)速增加，從而使實(shí)際灰?guī)熵?fù)壓增加，在運(yùn)行中該過(guò)程將被重復(fù)，直到實(shí)際灰?guī)靿毫驮O(shè)定壓力相等為止。如果灰?guī)鞂?shí)際負(fù)壓有往負(fù)方向增大的趨勢(shì)時(shí)，情況剛好相反，變頻器的輸出頻率降低，負(fù)壓風(fēng)機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)速降低，同樣

14、，最后調(diào)節(jié)的灰?guī)靿毫Y(jié)果與設(shè)定壓力相等。4 DCS系統(tǒng)組態(tài)的設(shè)計(jì)DCS系統(tǒng)能對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理并輸出測(cè)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)稱為DPU，DPU可用類似CAD方式的圖形組態(tài)工具進(jìn)行組態(tài)，組態(tài)針對(duì)一個(gè)DPU進(jìn)行，組態(tài)內(nèi)容包括DPU內(nèi)部的控制策略，內(nèi)部點(diǎn)與I/O卡及端子板等硬件的對(duì)應(yīng)關(guān)系及內(nèi)部點(diǎn)與全局點(diǎn)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系等。在需將內(nèi)部測(cè)點(diǎn)送上網(wǎng)供其它節(jié)點(diǎn)共享或需引用其它節(jié)點(diǎn)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)時(shí)，可從引索點(diǎn)目錄獲取共享點(diǎn)的索引號(hào)。4.1、控制外部設(shè)備和測(cè)點(diǎn)信號(hào)采集系統(tǒng)控制外部設(shè)備和測(cè)點(diǎn)信號(hào)反饋、采集等都必須由端子板硬件模塊I/O板來(lái)完成，如圖4-1所示，根據(jù)信號(hào)的不同性質(zhì)選擇相對(duì)應(yīng)的端子模塊。如啟動(dòng)信號(hào)反饋，遠(yuǎn)方/就地等屬于開關(guān)量輸

15、入信號(hào)，應(yīng)選用開關(guān)量輸入端子模塊即DI板，用于變頻啟/停信號(hào)是屬于開關(guān)量輸出信號(hào)，相應(yīng)選用開關(guān)量輸出端子模塊，即DO板。壓力反饋?zhàn)冾l反饋等電流輸入信號(hào)，選擇模擬量電流輸入端子模塊AI板，變頻頻率給定是4-20mA電流輸出，選用模擬量電流輸出端子模塊AO板。4.2 、DPU組態(tài)功能模塊設(shè)置DPU是DCS的一種功能，而并不具體到什么硬件，可以通過(guò)I/O驅(qū)動(dòng)與不同的I/O硬件連接，本項(xiàng)目的DPU組態(tài)思路如圖4所示。變頻器的啟動(dòng)，停止信號(hào)是由DEVICE（數(shù)字手操器模塊）控制圖4-1，模塊中的Out 1點(diǎn)是風(fēng)機(jī)啟動(dòng)停止指令輸出點(diǎn)，信號(hào)送到輸出模塊供與此相對(duì)應(yīng)的I/O端子（表4-1）的風(fēng)機(jī)啟/停I/O點(diǎn)

16、引用，達(dá)到控制變頻啟/停的功能。其它控制也是同一原理，需要特別說(shuō)明的是，DEVICE模塊中的VC點(diǎn)是該模塊的打包控制輸出，信息送到模擬量上網(wǎng)模塊中供實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)共享。FB3點(diǎn)具有最高優(yōu)先級(jí)，當(dāng)輸入信號(hào)為1時(shí)（布爾量信號(hào)），功能塊輸出均被禁止。圖4-1中Qor8是輸入數(shù)量或功能塊，其中設(shè)置成Num=1，即如果輸入中有任何一個(gè)Num個(gè)1時(shí)，輸出點(diǎn)D=1，否則=0。因此，如果風(fēng)機(jī)有故障信號(hào)、切換到就地控制或檢修軟掛牌時(shí)，DEVICE功能均被禁止（灰?guī)靻⑼＼浭制鞑僮鹘槊嫒鐖D4-2所示）?；?guī)祜L(fēng)機(jī)啟停及控制系統(tǒng)I/O點(diǎn)目錄表序號(hào)點(diǎn)名點(diǎn)類型點(diǎn)說(shuō)明備注15D1P200B1SAI灰?guī)祜L(fēng)壓實(shí)時(shí)值25D1P181B1

17、SAI灰?guī)祜L(fēng)機(jī)變頻反饋值35A1P199B1SAO灰?guī)祜L(fēng)機(jī)變頻給定值45HK_101KDI灰?guī)祜L(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行信號(hào)55HK_101RDI灰?guī)祜L(fēng)機(jī)變頻遠(yuǎn)方控制65HK_101FDI灰?guī)祜L(fēng)機(jī)變頻故障信號(hào)75HK_101ODO灰?guī)祜L(fēng)機(jī)變頻啟動(dòng)85HK_101CDO灰?guī)祜L(fēng)機(jī)變頻停止95D1P181B1中間模擬量灰?guī)祜L(fēng)壓設(shè)定值105D1P181B2中間模擬量灰?guī)祜L(fēng)壓控制切手動(dòng)首出115D1P181B3中間模擬量灰?guī)祜L(fēng)壓控制切手動(dòng)首出狀態(tài)值125D1P181E1中間開關(guān)量灰?guī)祜L(fēng)壓控制自動(dòng)/手動(dòng)狀態(tài)135D1P181E2中間開關(guān)量灰?guī)祜L(fēng)壓控制切手動(dòng)報(bào)警145D1P95B1中間模擬量灰?guī)祜L(fēng)機(jī)變頻設(shè)備上網(wǎng)點(diǎn)155D

18、1P95E1中間開關(guān)量灰?guī)祜L(fēng)機(jī)變頻啟動(dòng)故障16HY5DQJC020中間開關(guān)量灰?guī)祜L(fēng)機(jī)變頻禁操表4-1 灰?guī)祜L(fēng)機(jī)啟停及控制系統(tǒng)點(diǎn)I/O點(diǎn)目錄表 圖4-1灰?guī)祜L(fēng)機(jī)啟停DCS邏輯 圖4-2 灰?guī)祜L(fēng)機(jī)啟停軟手器操作介面 4.3、變頻自動(dòng)控制DCS邏輯圖本課題中圖4-3是重點(diǎn)部分，變頻器的頻率給定控制是按照閉環(huán)控制系統(tǒng)（closed-loop control system）的原側(cè)來(lái)設(shè)計(jì)。 圖4-3 灰?guī)熳冾l自動(dòng)控制DCS邏輯如圖4-3的DCS組態(tài)圖所示，變頻器運(yùn)行頻率的給定有兩種方式，手動(dòng)及自動(dòng)控制方式，并且手自動(dòng)的切換實(shí)行無(wú)擾切換。圖中灰?guī)祜L(fēng)壓給定和灰?guī)祜L(fēng)壓反饋兩個(gè)值分別送入Dev（偏差運(yùn)算模塊）的X

19、1、X2輸入點(diǎn)，Dev模塊將兩個(gè)值進(jìn)行比較求出偏差，其偏差值由Y點(diǎn)送出至Epid（PID運(yùn)算模塊）的E點(diǎn)輸入，Epid模塊中TR點(diǎn)是被跟蹤量設(shè)置、Kp點(diǎn)是是放大系數(shù)設(shè)定、Ti是積分時(shí)間設(shè)置、Td是微分設(shè)置。以上幾個(gè)參數(shù)是根據(jù)廠家推薦的經(jīng)驗(yàn)值結(jié)合湊試法得出的參數(shù)設(shè)置。湊試時(shí)先調(diào)比例系數(shù)，將參數(shù)由小變大并觀察系統(tǒng)響應(yīng)，直到得到反應(yīng)快，超調(diào)小的響應(yīng)曲線。在調(diào)整積分時(shí)，先將積分設(shè)定在一個(gè)較大的值，然后略為調(diào)小比例系數(shù)，再減少積分時(shí)間，使系統(tǒng)得到良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，且靜差得到消除。以上調(diào)整已能滿足要求，微分可不須調(diào)整設(shè)置為0。偏差信號(hào)經(jīng)Epid模塊運(yùn)算后由Y點(diǎn)送出至ES/MA（模擬軟手操器摸塊）的X點(diǎn)，M/

20、A站輸入，作為模擬軟手操器的自動(dòng)調(diào)節(jié)信號(hào)。SP點(diǎn)是負(fù)壓給定值打包控制點(diǎn)輸出，信息送至模擬量上網(wǎng)模塊31供實(shí)時(shí)網(wǎng)共享，其信息被Dev模塊的X1點(diǎn)灰?guī)祜L(fēng)壓給定引用。ES/MA模塊的FB點(diǎn)是變頻頻率反饋，S點(diǎn)是手動(dòng)自動(dòng)無(wú)擾切換點(diǎn)，Y點(diǎn)是M/A站輸出，屬于被控量輸出，送至模擬量頁(yè)間輸出模塊37。由AO摸塊模擬量頁(yè)間輸入模塊37引用，通過(guò)AO板端子輸出4-20mA電流信號(hào)作為變頻器頻率給定，控制變頻器運(yùn)行。（模擬軟手操器操作介面如圖4-4所示） 圖4-4 模擬軟手操器操作介面 5 變頻器的選擇5.1、現(xiàn)在較常用的交流調(diào)速傳動(dòng)：主要是指采用電子式電力變換器對(duì)交流電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速傳動(dòng)，即變頻調(diào)速。交流調(diào)速傳

21、動(dòng)控制技術(shù)是電力電子器件IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor），包括半控型和全控型器件的制造技術(shù)、基于電力電子電路的電力變換技術(shù)、交流電動(dòng)機(jī)的矢量變換控制技術(shù)、直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)、PWM（Pulse Width Modulation）技術(shù)以及以微型計(jì)算機(jī)和大規(guī)模集成電路為基礎(chǔ)的全數(shù)字化控制技術(shù)等。5.2、交-直-交變頻器：變頻器是利用交流電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速隨電機(jī)定子電壓頻率變化而變化的特性而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)調(diào)速運(yùn)行的裝置，先把工頻交流電通過(guò)整流器變成直流電，然后再把直流電變換成頻率、電壓均可控制的交流電，它又稱為間接式變頻器。本課題中所用變頻器即為交-直-交變頻器

22、。 5.3、交-直-交變頻器其基本構(gòu)：交-直-交變頻器其基本構(gòu)成如圖5-1所示，由主電路（包括整流器、中間直流環(huán)節(jié)、逆變器）和控制電路組成，各部分作用如下所述：整 流 器逆 變 器控 制 電 路M 3 中間直流環(huán)節(jié) 控制指令 控制指令 運(yùn)行指令 圖5-1交-直-交變頻器的基本構(gòu)成（1）整流器：電網(wǎng)側(cè)的變流器，是整流器，它的作用是把三相（或單相）交流電整流成直流電。（2）逆變器：負(fù)載側(cè)的變流器，為逆變器。最常見的結(jié)構(gòu)形式是利用六個(gè)半導(dǎo)體主開關(guān)器件組成的三相橋式逆變電路。有規(guī)律的控制逆變器中主開關(guān)器件的通與斷，可以得到任意頻率的三相交流電輸出。（3）中間直流環(huán)節(jié)：由于逆變器的負(fù)載屬于感性負(fù)載，在中

23、間直流環(huán)節(jié)和電動(dòng)機(jī)之間總會(huì)有無(wú)功功率的交換。這種無(wú)功能量要靠中間直流環(huán)節(jié)的儲(chǔ)能元件（電容器或電抗器）來(lái)緩沖。所以中間直流環(huán)節(jié)又稱為中間直流儲(chǔ)能環(huán)節(jié)。（4）控制電路：控制電路由運(yùn)算電路、檢測(cè)電路、控制信號(hào)的輸入、輸出電路和驅(qū)動(dòng)電路等構(gòu)成。其主要任務(wù)是完成對(duì)逆變器的啟?？刂啤?duì)整流器的電壓控制、對(duì)逆變器的輸出頻率、電壓進(jìn)行控制以及完成各種保護(hù)功能等，主要靠軟件來(lái)完成各種功能。5.4、異步電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速：由電機(jī)學(xué)知識(shí)知道，異步電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速，即旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速為： n=60f1/p （3-1）式中，f1為供電電源頻率，p為電機(jī)極對(duì)數(shù)。異步電動(dòng)機(jī)軸轉(zhuǎn)速為： n1=60f1/p(1-s) （3-2）式中，s

24、為異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率，s= n1-n/n 改變電動(dòng)機(jī)的供電電源頻率f1，可以改變其同步轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)速運(yùn)行。5.5、U/f 控制：U/f 控制是通過(guò)改變供電電源頻率，實(shí)現(xiàn)電機(jī)調(diào)速運(yùn)行。對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制時(shí)，希望電動(dòng)機(jī)的主磁通保持額定值不變。由電機(jī)理論知道，三相交流電機(jī)定子每相電動(dòng)勢(shì)的有效值為E1=4.44f1N1kN1m （4-1）式中 E1 定子每相由氣隙磁通感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)的有效值；f1 定子頻率；N1定子每相有效匝數(shù)；KN1 基波繞組系數(shù)；m每極磁通量。由上式知道， N1為常數(shù)，m 由E1、 f1共同決定，對(duì)E1、 f1適當(dāng)控制，可保持m為額定值不變。5.6、VVVF調(diào)速控制：由式（4-1

25、）得知，保持E1/f1=常數(shù)，可保持m不變，但實(shí)際中E1難于直接檢測(cè)和控制。若電壓不變磁通量m隨頻率變化，如果頻率f1下降磁通量m 會(huì)增加，形成磁路飽和，勵(lì)磁電流增加，功率因素下降，鐵心與線圈發(fā)熱，這顯然是不允許的，因此在降頻的同時(shí)還要降壓，這就要求頻率與電壓協(xié)調(diào)控制。即必須通過(guò)變頻裝置提供電壓頻率均可調(diào)節(jié)的供電電源，實(shí)現(xiàn)所謂的VVVF（Variable Voltage Variable Frequency）調(diào)速控制。5.7、選擇變頻器：本課題選定的ABB ACS 80004P00253+P901就是屬于VVVF類型變頻器。6 變頻器安裝具體注意事項(xiàng)6.1、ACS 80004P00253+P9

26、01變頻器控制原理如圖6-1所示 圖6-1 變頻器控制原理圖6.2、RMIO板上的端子回路說(shuō)明如表6-1端子段端子號(hào)名稱/值說(shuō)明FbEqX211VREF模擬輸入AI1 的值，給定值10VDC 1KL10 K2GND3AI 1+外部速度給定0（2）10VDC輸入 Rin200K4AI 1-5AI 2+外部速度給定0（4）20mA輸入 Rin=1006AI 2-7AI 3+外部速度給定0（4）20mA輸入 Rin=1008AI 3-9AO 1+電機(jī)轉(zhuǎn)速0（4）20mA輸入 RL70010AO1-11AO 2+電機(jī)電流0（4）20mA輸入 RL70012AO2-X221DI 1停止/啟動(dòng)2DI2正轉(zhuǎn)

27、/反轉(zhuǎn)3DI 3加速和減速選擇4DI 4恒速選擇5DI 5恒速選擇6DI 6恒速選擇7+24V+24VDC，最大值100mA8+24V9DGND1數(shù)字接地10DGND2數(shù)字接地11DI IL啟動(dòng)聯(lián)鎖（0=停止）X231+24V輔助電壓輸出，非隔離 +24VDC，最大值250mA2GNDX251RO11繼電器輸出 1Redby（備妥）2RO123RO13X261RO21繼電器輸出 2Running（運(yùn)行）2RO223RO23X271RO31繼電器輸出 1Inverted fault(故障)2RO323RO33 表6-1 控制回路端子說(shuō)明6.3、變頻器主要參數(shù)設(shè)置見表6-2參數(shù)號(hào)設(shè)定值設(shè)定值范圍注

28、解99.01English 1013選擇English（默認(rèn)）99.02FACTORY 119選擇工廠宏FACTORY99.04SCALAR電機(jī)控制模式選擇SCALAR99.05400V自定義電機(jī)額定電壓400V99.0642.2A0.0100自定義電機(jī)額定電流42.2A99.0750Hz8300 Hz定義電機(jī)額定頻率50Hz99.081480118000rpm額定轉(zhuǎn)速 148099.0922KW09000額定功率22KW99.1OID NAMG選擇辨識(shí)電機(jī)特征，自動(dòng)優(yōu)化電機(jī)控制10.01DI1 F DI2 R 定義外部啟動(dòng)、停止信號(hào)連接源選擇DI1 F DI2 R10.03FORWARD 1

29、13選擇FORWARD,固定為正轉(zhuǎn)方向12.01DI5，6 10123選擇DI5，614.01FAULT 4136故障輸出FAULT14.02BRAKE CTRL 35136繼電器RO2顯示的傳動(dòng)狀態(tài)，選擇BRAKE CTRL16.04NOT SEL 1116通過(guò)鍵盤上按RESET才能使故障復(fù)位20.031.2010供給電機(jī)的最大電流（默認(rèn)2*In）20.06ON解除DC欠壓控制（默認(rèn)ON）20.075Hz-30050 Hz最小頻率 5Hz20.0850 Hz-50 300Hz最大頻率 50 Hz21.03RAMP 212減速停車 RAMP22.0260S0.001800s加速時(shí)間（60S）2

30、2.0360S0.001800s減速時(shí)間（60S）27.01ONOFFON制動(dòng)斬波器有效ON 表6-2 變頻器主要參數(shù)設(shè)置6.4、信號(hào)線的防干擾處理：因?yàn)镈CS至變頻器的控制信號(hào)線距離較長(zhǎng)，為防止受空間電磁場(chǎng)的干擾，必須與電源線等動(dòng)力線分開鋪設(shè)，并且信號(hào)線采用金屬屏蔽線，以提高系統(tǒng)的抗干擾能力。此種接線一定要注意，對(duì)屏蔽的接地點(diǎn)只能選取一點(diǎn)，即單端接地，接地端可在變端器接地外殼，也可在DCS系統(tǒng)的專用接地端，這樣可保證提高系統(tǒng)的抗干擾能力。如果屏蔽線在兩端都接地，會(huì)使屏蔽線上產(chǎn)生電勢(shì)差，不但不能提高系統(tǒng)的抗干擾能力，反而加重外界對(duì)控制信號(hào)的干擾。另外在本課題實(shí)施過(guò)程中，為了保護(hù)變頻器的模擬量I

31、/O端口及有效隔離信號(hào)線路的電磁干擾，在I/O端子前加裝了電流環(huán)隔離柵，起到非常好干擾信號(hào)隔離作用。6.5、 變頻器的加減速斜率時(shí)間：變頻器的具體參數(shù)設(shè)置必須和電機(jī)的電壓、電流、容量、頻率范圍相一致，比較重要的是加速和減速的斜率時(shí)間，因?yàn)轱L(fēng)機(jī)葉輪有一定的慣性，為防止變頻器過(guò)載，將上升下降時(shí)間設(shè)置為60秒。另外容忍輸入電壓波動(dòng)范圍也需恰當(dāng)放寬，可以減少電壓波動(dòng)對(duì)變頻運(yùn)行的影響。 6.6、變頻器的維護(hù)：變頻器對(duì)線路及電氣設(shè)備有過(guò)載，欠電壓和短路、斷路等的保護(hù)功能，并具有分級(jí)選擇保護(hù)，能直接啟動(dòng)電機(jī)，并保護(hù)電動(dòng)機(jī)免受短路欠電壓等不正常情況的危害。由于灰?guī)熘車w環(huán)境比較惡劣，含有一定濃度的粉塵，并含有一定的硫化物等腐蝕性氣體，這對(duì)變頻器等各種電氣設(shè)備是一種嚴(yán)重考驗(yàn)。變頻器產(chǎn)生故障的