變頻器調(diào)速電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)說(shuō)明

1、 . . . 機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢 業(yè) 論 文變頻器調(diào)速電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)系 別專 業(yè)班 級(jí)姓 名學(xué) 號(hào)20XX 20XX 學(xué)年第 X 學(xué)期22 / 26摘要在這經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的社會(huì)，隨著電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，交流調(diào)速取代直流調(diào)速已成為現(xiàn)代電氣傳動(dòng)的主要發(fā)展方向，使得交流變頻調(diào)速系統(tǒng)在工業(yè)電機(jī)拖動(dòng)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。國(guó)外很多的企業(yè)都會(huì)在生產(chǎn)中應(yīng)用了變頻的技術(shù)，另外，由于PLC的功能強(qiáng)大，容易使用，高可靠性，常常被用來(lái)作為數(shù)據(jù)的采集和設(shè)備的控制。在工作中發(fā)現(xiàn)身邊的很多設(shè)備都應(yīng)用了變頻技術(shù)，在接觸中感受到變頻技術(shù)的重要性，通過(guò)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，來(lái)達(dá)到節(jié)能，增產(chǎn)的效果，未來(lái)勢(shì)必更加的

2、重要。變頻器以與可編程控制器以其優(yōu)越的調(diào)速和起保停性能、高效率、高功率因數(shù)和顯著的節(jié)電效果而廣泛應(yīng)用于大、中型交流電機(jī)等，被公認(rèn)為最有發(fā)展前途的調(diào)速控制。關(guān)鍵詞：電氣傳動(dòng)、變頻技術(shù)、調(diào)速 目錄第一章 緒論.11.1交流變頻調(diào)速的發(fā)展史概況.11.2變頻器的結(jié)構(gòu)組成與其功能.11.3變頻器主要研究容與關(guān)鍵技術(shù).2第二章 變頻器調(diào)速.42.1 變頻調(diào)速的原理.42.2變頻器的控制方式.52.3 變頻器調(diào)速方式.6第三章 變頻調(diào)試技術(shù).83.1變頻器的結(jié)構(gòu)和功能預(yù)置.83.2變頻器的運(yùn)行.9第四章 變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì).114.1 硬件設(shè)計(jì).114.2 軟件設(shè)計(jì).14總結(jié).20致.21參考文獻(xiàn).22第

3、一章 緒論1.1交流變頻調(diào)速的發(fā)展史概況變頻器自1965年問(wèn)世以來(lái)，已經(jīng)歷40多年的發(fā)展過(guò)程。20世紀(jì)80時(shí)代在北美、西歐和亞?wèn)|等地區(qū)的發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家已經(jīng)被廣泛使用。20世紀(jì)90年代，隨著中國(guó)國(guó)各行業(yè)節(jié)能環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，變頻器已被廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，在空調(diào)、電梯、冶金、機(jī)械、電子、石化、造紙、紡織等行業(yè)有十分廣闊的應(yīng)用空間，極提高了我國(guó)工業(yè)電氣傳動(dòng)水平。隨著微電子學(xué)、電力電子、計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制理論等的發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)嶄新的時(shí)代，在以工頻交流電為主的用電場(chǎng)合具有越來(lái)越廣闊的應(yīng)用前景。因此，變頻器控制技術(shù)是從事變頻調(diào)速設(shè)計(jì)和應(yīng)用工程技術(shù)人員必須掌握的工程技術(shù)之一。1.2變頻器

4、的結(jié)構(gòu)組成與其功能結(jié)構(gòu)：變頻器實(shí)際上就是一個(gè)逆變器.它首先是將交流電變?yōu)橹绷麟?然后用電子元件對(duì)直流電進(jìn)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(gè)可調(diào)頻率的裝置.使頻率在一定圍可調(diào).用來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù).使轉(zhuǎn)數(shù)在一定的圍可調(diào).變頻器廣泛用于交流電機(jī)的調(diào)速中.變頻調(diào)速技術(shù)是現(xiàn)代電力傳動(dòng)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(shí)際逐漸走向成熟。變頻器不僅調(diào)速平滑，圍大，效率高，啟動(dòng)電流小，運(yùn)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(guò)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(lái)越廣泛的應(yīng)用于冶金、紡織、印染、煙機(jī)生產(chǎn)線與樓宇、供水等領(lǐng)域。

5、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(dú)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(dòng)電壓，此外逆變器產(chǎn)生的脈動(dòng)電流也使直流電壓變動(dòng)，為了抑制電壓波動(dòng)采用電感和電容吸收脈動(dòng)電壓(電流)，一般通用變頻器電源的直流部分對(duì)主電路而言有余量，故省去電感而采用簡(jiǎn)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(jī)或DSP為控制核心，從而實(shí)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(hào)的回路稱為主控制電路，控制電路由以下電路構(gòu)成

6、:頻率、電壓的“運(yùn)算電路”，主電路的“電壓、電流檢測(cè)電路”，電動(dòng)機(jī)的“速度檢測(cè)電路”。運(yùn)算電路的控制信號(hào)送至“驅(qū)動(dòng)電路”以與逆變器和電動(dòng)機(jī)的“保護(hù)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所要頻率的交流電壓，以所確定的時(shí)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。功能：1、變頻節(jié)能變頻器節(jié)能主要表現(xiàn)在風(fēng)機(jī)、水泵的應(yīng)用上。為了保證生產(chǎn)的可靠性，各種生產(chǎn)機(jī)械在設(shè)計(jì)配用動(dòng)力驅(qū)動(dòng)時(shí)，都留有一定的富余量。當(dāng)電機(jī)不能在滿負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)，除達(dá)到動(dòng)力

7、驅(qū)動(dòng)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(fèi)。風(fēng)機(jī)、泵類等設(shè)備傳統(tǒng)的調(diào)速方法是通過(guò)調(diào)節(jié)入口或出口的擋板、閥門開度來(lái)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(guò)程中。當(dāng)使用變頻調(diào)速時(shí)，如果流量要求減小，通過(guò)降低泵或風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速即可滿足要求。2、功率因數(shù)補(bǔ)償節(jié)能無(wú)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(wú)功電能消耗在線路當(dāng)中，設(shè)備使用效率低下，浪費(fèi)嚴(yán)重，使用變頻調(diào)速裝置后，由于變頻器部濾波電容的作用，從而減少了無(wú)功損耗，增加了電網(wǎng)的有功功率。3、軟啟動(dòng)節(jié)能電機(jī)硬啟動(dòng)對(duì)電網(wǎng)造成嚴(yán)重的沖擊，而且還會(huì)對(duì)電網(wǎng)容量要求過(guò)高，

8、啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的大電流和震動(dòng)時(shí)對(duì)擋板和閥門的損害極大，對(duì)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(dòng)功能將使啟動(dòng)電流從零開始，最大值也不超過(guò)額定電流，減輕了對(duì)電網(wǎng)的沖擊和對(duì)供電容量的要求，延長(zhǎng)了設(shè)備和閥門的使用壽命。節(jié)省了設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用。1.3變頻器主要研究容與關(guān)鍵技術(shù)（1）高壓、大電流技術(shù)：動(dòng)態(tài)、靜態(tài)均壓技術(shù)（6kV、10kV回路中3英寸晶閘管串聯(lián)，靜動(dòng)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)的均流技術(shù)，均流系數(shù)大于0.85）；浪涌吸收技術(shù)（10kV、6kV回路中）；光控與電磁觸發(fā)技術(shù)（電/光，光/電變換技術(shù)）；導(dǎo)熱與散熱技術(shù)（主要解決導(dǎo)熱與散熱性好、電流出力

9、大的技術(shù)，如熱管散熱技術(shù)）；高壓、大電流系統(tǒng)保護(hù)技術(shù)（抗大電流，電磁力結(jié)構(gòu)，絕緣設(shè)計(jì)）；等效負(fù)載模擬技術(shù)。（2）新型電力電子器件的應(yīng)用技術(shù)：可關(guān)斷驅(qū)動(dòng)技術(shù)；雙PWM逆變技術(shù)；循環(huán)變流 / 電流型交-直-交（CC / CSI0）變流技術(shù)（12脈波變頻技術(shù)）；同步機(jī)交流勵(lì)磁變速運(yùn)行技術(shù)；軟開關(guān)PWM變流技術(shù)。（3）全數(shù)字自動(dòng)化控制技術(shù)：參數(shù)自設(shè)定技術(shù)；過(guò)程自優(yōu)化技術(shù)；故障自診斷技術(shù)；對(duì)象自辨識(shí)技術(shù)。（4）現(xiàn)代控制技術(shù)：多變量解耦控制技術(shù)；矢量控制和直接力矩控制技術(shù)；自適應(yīng)技術(shù)。第2章 變頻器調(diào)速2.1 變頻調(diào)速的原理變頻調(diào)速是通過(guò)改變電機(jī)定子繞組供電的頻率來(lái)達(dá)到調(diào)速的目的。常用三相交流異步電動(dòng)機(jī)的

10、結(jié)構(gòu)為圖1所示。定子由鐵心與繞組構(gòu)成，轉(zhuǎn)子繞組做成籠型（見(jiàn)圖2），俗稱鼠籠型電動(dòng)機(jī)。當(dāng)在定子繞組上接入三相交流電時(shí)，在定子與轉(zhuǎn)子之間的空氣隙產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，它與轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，出現(xiàn)感應(yīng)電流，此電流與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。電機(jī)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速稱為同步轉(zhuǎn)速，用n1表示:n1=60f/p(r/min)(2.1)式中：f三相交流電源頻率，一般為50Hz。 p磁極對(duì)數(shù)。當(dāng)p=1時(shí)，n1=3000r/min；p=2時(shí)，n1=1500r/min?？梢?jiàn)磁極對(duì)數(shù)p越多，轉(zhuǎn)速n1越慢。轉(zhuǎn)子的實(shí)際轉(zhuǎn)速n比磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速n1要慢一點(diǎn)，所以稱為異步電機(jī)，這個(gè)差別用轉(zhuǎn)

11、差率s表示：s=n1n）/n1×100（2.2）當(dāng)加上電源轉(zhuǎn)子尚未轉(zhuǎn)動(dòng)瞬間，n=0，這時(shí)s=1；起動(dòng)后的極端情況n=n1，則s=0，即s在01之間變化。一般異步電機(jī)在額定負(fù)載下的s=（16）。綜合式（2.1）和式（2.2）可以得出:n=60f（1s）/p (2.3)三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)如圖2.1所示：圖2.1三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)圖1機(jī)座；2定子鐵心；3定子繞組；4轉(zhuǎn)子鐵心；5轉(zhuǎn)子繞組籠型電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組如圖2.2所示： 圖2.2籠型電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組圖1銅環(huán)；2銅條由式（2.3）可以看出，對(duì)于成品電機(jī)，其磁極對(duì)數(shù)p已經(jīng)確定，轉(zhuǎn)差率s變化不大，則電機(jī)的轉(zhuǎn)速n與電源頻率f成正比，因此改變輸入電

12、源的頻率就可以改變電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速，進(jìn)而達(dá)到異步電機(jī)調(diào)速的目的。2.2變頻器的控制方式2.2.1轉(zhuǎn)差頻率控制轉(zhuǎn)差頻率控制就是通過(guò)控制轉(zhuǎn)差頻率來(lái)控制轉(zhuǎn)矩和電流。轉(zhuǎn)差頻率控制需要檢出電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)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(guò)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(dá)到自動(dòng)控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)控制，還達(dá)不到良好的動(dòng)態(tài)性能。2.2.2矢量控制矢量控制，也稱磁場(chǎng)定向控制。它是70年代初由西德F.Blasschke等人首先提出，以直流電機(jī)和交流電機(jī)比較的方法闡述

13、了這一原理。由此開創(chuàng)了交流電動(dòng)機(jī)和等效直流電動(dòng)機(jī)的先河。矢量控制變頻調(diào)速的做法是將異步電動(dòng)機(jī)在三相坐標(biāo)系下的定子交流電流Ia、Ib、Ic。通過(guò)三相-二相變換，等效成兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電流Ia1、Ib1，再通過(guò)按轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向旋轉(zhuǎn)變換，等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直流電流Im1、It1(Im1相當(dāng)于直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流 ， It1相當(dāng)于直流電動(dòng)機(jī)的電樞電流)，然后模仿直流電動(dòng)機(jī)的控制方法，求得直流電動(dòng)機(jī)的控制量，經(jīng)過(guò)相應(yīng)的坐標(biāo)反變換實(shí)現(xiàn)對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的控制。矢量控制方法的出現(xiàn)，使異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速在電動(dòng)機(jī)的調(diào)速領(lǐng)域里全方位的處于優(yōu)勢(shì)地位。但是，矢量控制技術(shù)需要對(duì)電動(dòng)機(jī)參數(shù)進(jìn)行正確估算，如何提高參數(shù)的

14、準(zhǔn)確性是一直研究的話題。2.2.3直接轉(zhuǎn)矩控制轉(zhuǎn)矩控制的優(yōu)越性在于 ，轉(zhuǎn)矩控制是控制定子磁鏈，在本質(zhì)上并不需要轉(zhuǎn)速信息，控制上對(duì)除定子電阻外的所有電機(jī)參數(shù)變化魯棒性良好，所引入的定子磁鏈觀測(cè)器能很容易估算出同步速度信息，因而能方便的實(shí)現(xiàn)無(wú)速度傳感器，這種控制被稱為無(wú)速度傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制。2.2.4恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載多數(shù)負(fù)載具有恒轉(zhuǎn)矩特性，但在轉(zhuǎn)速精度與動(dòng)態(tài)性能等方面要求一般不高，例如擠壓機(jī)，攪拌機(jī)，傳送帶，廠運(yùn)輸電車，吊車的平移機(jī)構(gòu)，吊車的提升機(jī)構(gòu)和提升機(jī)等。選型時(shí)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(dòng)態(tài)，靜態(tài)性能由于被控對(duì)象的千差萬(wàn)別，性能指標(biāo)

15、要求的各不一樣，變頻器的選擇與配置遠(yuǎn)不如上述所列幾種。要做到熟練應(yīng)用還應(yīng)在工程實(shí)踐中認(rèn)真探索。變頻器的控制方式代表著變頻器的性能和水平，在工程應(yīng)用中根據(jù)不同的負(fù)載與不同控制要求，合理選擇變頻器以達(dá)到資源的最佳配置，具有重要的意義。2.3 變頻器調(diào)速方式變頻調(diào)速就是通過(guò)改變輸入到交流電機(jī)的電源頻率，從而達(dá)到調(diào)節(jié)交流電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速的目的。交流異步電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速由下式確定：n=60f(1S)/p（2.4）式中 n電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速；f輸入的電源頻率；S電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率；p電機(jī)的極對(duì)數(shù)。由公式(2.4)可知，電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速與輸入的電源頻率、轉(zhuǎn)差率、電機(jī)的極對(duì)數(shù)有關(guān)系，因而交流電動(dòng)機(jī)的直接調(diào)速方式主要

16、有變極調(diào)速(調(diào)整p)、轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速或串級(jí)調(diào)速或反饋電機(jī)(調(diào)整S)和變頻調(diào)速(調(diào)整f)等。變頻調(diào)速器從電網(wǎng)接收工頻50Hz的交流電，經(jīng)過(guò)恰當(dāng)?shù)膹?qiáng)制變換方法，將輸入的工頻交流電變換成為頻率和幅值都可調(diào)節(jié)的交流電輸出到交流電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)交流電動(dòng)機(jī)的變速運(yùn)行。將工頻交流電變換成為可變頻的交流電輸出的變換方法主要有兩種：一種稱為直接變換方式，又稱為交交變頻方式，它是通過(guò)可控整流和可控逆變的方式，將輸入的工頻電直接強(qiáng)制成為需要頻率的交流輸出，因而稱其為交流交流的變頻方式。另一種稱為間接變換方式，又稱為交-直-交變頻方式，它是先將輸入的工頻交流電通過(guò)全控/半控/不控整流變換為直流電，再將直流電通過(guò)逆變單元變

17、換成為頻率和幅值都可調(diào)節(jié)的交流電輸出。第3章 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(dòng)機(jī)的變頻開環(huán)調(diào)速實(shí)驗(yàn)面板三相異步電動(dòng)機(jī)的變頻開環(huán)調(diào)速實(shí)驗(yàn)面板如圖3.1所示：圖3.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的變頻開環(huán)調(diào)速實(shí)驗(yàn)面板圖3.1.2 全部清除操作 設(shè)置步驟如下： 1）按動(dòng)MODE鍵至參數(shù)給定模式，此時(shí)顯示P.。 2）旋轉(zhuǎn)M旋鈕，使功能碼為ALLC。 3）按下SET鍵，讀出原數(shù)據(jù)。 4）按動(dòng)旋轉(zhuǎn)M旋鈕更改，使數(shù)據(jù)改為l。 5）按下SET鍵寫入給定。 此時(shí)ALLC和1之間交替閃爍，說(shuō)明參數(shù)清除成功。 按SET鍵再次顯示設(shè)定值。 按2次SET顯示下一個(gè)參數(shù)。 6）參數(shù)清除成功，即恢復(fù)出廠

18、設(shè)置。3.1.3 參數(shù)預(yù)置變頻器在運(yùn)行前，通常要根據(jù)負(fù)載和用戶的要求，給變頻器預(yù)置一些參數(shù)，如：上、下限頻率與加、減速時(shí)間等。 例如：將頻率指令上限預(yù)置為50Hz。 查使用手冊(cè)得：上限頻率的功能碼為Pr.1設(shè)置步驟如下：1）按動(dòng)MODE鍵至參數(shù)給定模式，此時(shí)顯示P.。2）旋轉(zhuǎn)M旋鈕，使功能碼為Pr.l。3）按下SET鍵，讀出原數(shù)據(jù)。4）旋轉(zhuǎn)M旋鈕，使數(shù)據(jù)改為50.00。5）按下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）按動(dòng)MODE鍵至頻率設(shè)定模式，此時(shí)顯示0.00。2）旋轉(zhuǎn)M旋鈕，使頻率給定出40Hz。3）按下SET鍵寫入給定，給定頻率修

19、改成功。3.2變頻器的運(yùn)行3.2.1試運(yùn)行PU點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行1）按動(dòng)MODE鍵至參數(shù)設(shè)定模式，此時(shí)顯示P.。2）旋轉(zhuǎn)M旋鈕，使功能碼為Pr.15（點(diǎn)動(dòng)頻率的設(shè)置）。3）按SET鍵讀出原數(shù)據(jù)，旋轉(zhuǎn)M旋鈕至25.00。4）按SET鍵寫入給定。5）按動(dòng)兩次SET鍵顯示下一個(gè)參數(shù)Pr.16（點(diǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)的加減速時(shí)間設(shè)定），也可以按動(dòng)MODE鍵至參數(shù)設(shè)定模式，然后旋轉(zhuǎn)M旋鈕至功能碼Pr.16。6）按動(dòng)SET鍵讀出原數(shù)據(jù)。7）旋轉(zhuǎn)M旋鈕，設(shè)定點(diǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)的加減時(shí)間。8）按SET鍵寫入給定。9）按動(dòng)PU/EXT鍵至PU點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行模式，此時(shí)PU燈亮，顯示JOG。10）按住REV或FWD鍵電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，松開則電機(jī)停轉(zhuǎn)。PU點(diǎn)

20、動(dòng)試運(yùn)行成功。3.2.2 外部點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行1）按MODE鍵設(shè)置為參數(shù)的設(shè)定模式P.。2）預(yù)置點(diǎn)動(dòng)頻率Pr.15為10.00。3）預(yù)置點(diǎn)動(dòng)加減時(shí)間Pr.16為6s。（注意：點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行的加速時(shí)間和減速時(shí)間不能分別設(shè)定）。4）旋轉(zhuǎn)M旋鈕至Pr.79設(shè)定值為2，選擇外部運(yùn)行模式。5）保持起動(dòng)信號(hào)（變頻器正、反轉(zhuǎn)的控制端子STF或STR）為ON，即：STF或STR與公共點(diǎn)SD接通，點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行。外部點(diǎn)動(dòng)接線圖如圖3.2所示：圖3.2外部點(diǎn)動(dòng)接線圖3.2.3 變頻器的PU運(yùn)行P運(yùn)行：就是利用變頻器的面板直接輸入給定頻率和起動(dòng)信號(hào)。1）按MODE鍵設(shè)置為參數(shù)的設(shè)定模式P.。2）旋轉(zhuǎn)M旋鈕預(yù)置基準(zhǔn)頻率Pr.3為50Hz

21、，按SET確定。3）旋轉(zhuǎn)M旋鈕至Pr.79設(shè)定值為0，選擇PU或PU/外部切換模式。4）按MODE鍵返回頻率沒(méi)定或監(jiān)控界面0.00，在PU模式下旋轉(zhuǎn)M旋鈕調(diào)節(jié)需要設(shè)定的頻率，如：30Hz，按下SET寫入給定。5）按下FWD（或REV）鍵，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)。第四章 變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)4.1 硬件設(shè)計(jì)4.1.1 PLC的選擇FR-S500系列實(shí)物圖如圖4.1所示：圖4.1 FR-S500系列實(shí)物圖簡(jiǎn)單介紹：（段間距還是沒(méi)有改）功率圍： 0.2-1.5KW（單相200V FR-S520S系列）。 0.4-3.7KW（三相400V FR-S540系列）。自動(dòng)轉(zhuǎn)矩提升,實(shí)現(xiàn)6Hz時(shí)150%

22、轉(zhuǎn)矩輸出。·數(shù)字式撥盤,設(shè)定簡(jiǎn)單快捷。柔性PWM,實(shí)現(xiàn)更低噪音運(yùn)行。15段速,PID,4-20mA輸入和漏源型轉(zhuǎn)換等多功能。·可提供RS-485通信功能的機(jī)型FR-S5K-R,此機(jī)型更可通過(guò)電纜接FR-PU04面板。FR-S500系列三菱變頻器功能參數(shù)如表4-1所示：表4-1 FR-S500系列三菱變頻器功能參數(shù)表控制特性控制方式可選樣V/F控制或自動(dòng)轉(zhuǎn)矩提升控制(柔性PWM控制/高載波頻率PwM控制)輸出頻率圍0.5至120Hz(啟動(dòng)頻率0至60Hz可變)頻率設(shè)定分辨率模擬輸入最大設(shè)定頻率的l/500(DC5V輸入時(shí))，1/1000(DCl0V，DC4至20mA輸入時(shí))數(shù)

23、字輸入0.1Hz(未滿100Hz)，1Hz(100Hz以上)頻率精度模擬輸入最大輸出頻率的±1%以(25±10)數(shù)字輸入設(shè)定輸出頻率的±0.5%以(使用設(shè)定撥盤)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩150%(6Hz時(shí))，在使用自動(dòng)轉(zhuǎn)矩提升的情況下加/減速時(shí)間設(shè)定0，0.1至999秒(可分別設(shè)定加速和減速時(shí)間) ，可選擇直線型或S-型加/減速模式制動(dòng)轉(zhuǎn)矩再生(注1)0.2K-150%，0.4K，0.75K-100%，1.5K-50%直流制動(dòng)運(yùn)行頻率(0-120Hz)，運(yùn)行時(shí)間(010秒)，運(yùn)行電壓(0-15%)輸入信號(hào)頻率設(shè)定信號(hào)(0-5(10)VDC)；4-20mA，用撥盤進(jìn)行數(shù)字

24、設(shè)定，啟動(dòng)信號(hào)，出錯(cuò)復(fù)位，多段速選擇，第二功能選擇，輸出停止，電流輸入選擇，外部熱繼電器輸入，Pu運(yùn)行/外部運(yùn)行切換運(yùn)行功能上下限頻率設(shè)定，頻率凋變運(yùn)行，外部熱繼電器選擇，瞬時(shí)掉電后重起，正反轉(zhuǎn)運(yùn)行保護(hù)，滑差補(bǔ)償，運(yùn)行模式選擇，PID控制，計(jì)算機(jī)連接運(yùn)行(RS-485)(注5)輸出信號(hào)運(yùn)行功能可以從以下幾種信號(hào)中選擇一種集電極開路的輸出：頻率到達(dá)，頻率檢測(cè)，過(guò)載報(bào)警，零電流檢測(cè)，輸出電流檢測(cè)，PID上限，PID下限，PID正反作用，準(zhǔn)備完畢，最小誤差，以上信號(hào)可選擇一個(gè)觸點(diǎn)輸出(1C觸點(diǎn)，230VAC 0.3A，30VDC 0.3A)指示儀表可從輸出頻率和電機(jī)電流中選擇一種，模擬輸出(DC0-

25、5V，lmA)保護(hù)報(bào)警功能過(guò)電流斷路(正在加速，減速，恒速)，再生過(guò)電壓斷路(正在加速，減速，恒速)，電壓不足(注2)，過(guò)負(fù)荷斷路(電子過(guò)電流保護(hù))，失速防止，散熱片過(guò)熱，風(fēng)扇故障(注4)，PU脫落(注5)，啟動(dòng)時(shí)接地出錯(cuò)保護(hù)(注7)，外部熱繼電器輸入(注6)，再試次數(shù)溢出，通信出錯(cuò)(注5)，CPU出錯(cuò)。環(huán)境周圍溫度與濕度-10十50 (不結(jié)冰)， (-10+40企封閉結(jié)構(gòu)規(guī)格)，90%RH以下(不結(jié)露)保存溫度(注3)-20至+65周圍環(huán)境屋(應(yīng)沒(méi)有腐蝕氣體，易燃?xì)怏w，油霧，塵埃等)海拔高度，振動(dòng)最高海拔，1000m以下，5.9m/S2(0.6C)以下(JIS C 091

26、1標(biāo)準(zhǔn))在實(shí)現(xiàn)異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速的過(guò)程中，常常采用計(jì)算機(jī)或單片機(jī)，這就要求用戶有較高的計(jì)算機(jī)技術(shù)水平。可編程控制器(PLC)是一種常用工業(yè)數(shù)控手段。PLC采用與繼電器控制線路圖非常接近的梯形圖作為編程語(yǔ)言，它有繼電器電路清晰直觀的特點(diǎn)，容易開發(fā)，程序改變也十分容易，對(duì)用戶的計(jì)算機(jī)水平幾乎沒(méi)有什么要求。在使用環(huán)境要求不太高的情況下，用PLC實(shí)現(xiàn)異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速，不但技術(shù)上可行，而且成本低廉，也易于推廣。4.1.2 變頻器參數(shù)的設(shè)置變頻器參數(shù)設(shè)定如表4-2所示：表4-2 變頻器參數(shù)設(shè)定表顯示/按鈕功能備注RUN顯示狀態(tài)運(yùn)行時(shí)點(diǎn)亮/閃滅點(diǎn)亮：正在運(yùn)行中慢閃滅（1.4S/次）：反運(yùn)行中快閃滅（0

27、.2S/次）：非運(yùn)行中PU顯示PU操作模式時(shí)點(diǎn)亮計(jì)算機(jī)連續(xù)運(yùn)行模式時(shí)，為慢閃亮監(jiān)視用3位LED表示頻率，參數(shù)序號(hào)等EXT顯示外部操作模式時(shí)點(diǎn)亮計(jì)算機(jī)連續(xù)運(yùn)行模式時(shí)，為慢閃亮設(shè)定用按鈕變更頻率設(shè)定、參數(shù)的設(shè)定值不能取下PU/EXT鍵切換PU/外部操作模式PU:PU操作模式EXT：外部操作模式使用外部操作模式（用另外連接的頻率設(shè)定按鈕和啟動(dòng)信號(hào)運(yùn)行）時(shí)，請(qǐng)按下此鍵，使EXT顯示為點(diǎn)亮狀態(tài)4.1.2 FR-S500基本功能參數(shù)一覽表FR-S500基本功能參數(shù)如表4-3所示：4-3表 FR-S500基本功能參數(shù)表參數(shù)名稱表示設(shè)定圍單位出廠設(shè)定值0轉(zhuǎn)矩提升P0015%0.1%6% 5% 4%1上限頻率P

28、10120HZ0.1HZ50HZ2下限頻率P20120HZ0.1HZ0HZ3基波頻率P30120HZ0.1HZ50HZ43速設(shè)定(高速)P40120HZ0.1HZ50HZ53速設(shè)定(中速)P50120HZ0.1HZ30HZ63速設(shè)定(低速)P60120HZ0.1HZ10HZ7加速時(shí)間P70120HZ0.1S5S8減速時(shí)間P80999S0.1S5S4.2 軟件設(shè)計(jì)4.2.1工程設(shè)備配置組態(tài)王工程瀏覽器的界面如圖4.2所示:圖4.2 組態(tài)王工程瀏覽器的界面4.2.2 創(chuàng)建監(jiān)控畫面建立畫面：在工程瀏覽器左側(cè)的“工程目錄顯示區(qū)”中選擇“畫面”選項(xiàng)，左右側(cè)視圖中雙擊“新建”圖標(biāo)，彈出新建畫面對(duì)話框，新建

29、畫面屬性設(shè)置如下：畫面名稱：風(fēng)車監(jiān)控畫面對(duì)應(yīng)文件：pic00001.pic畫面風(fēng)格：覆蓋式畫面邊框：粗邊框畫面位置：左邊：0頂邊：0顯示寬度：800顯示高度：600畫面寬度：800畫面高度：600標(biāo)題桿：無(wú)效大小可變：無(wú)效在對(duì)話框中單機(jī)“確定”生成一幅名為“風(fēng)葉監(jiān)控中心”的畫面。風(fēng)葉監(jiān)控中心的畫面如圖4.3所示：圖4.3 風(fēng)葉監(jiān)控中心的畫面圖4.2.3 數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)是“組態(tài)王”最核心的部分。數(shù)據(jù)庫(kù)中變量的集合形象地稱為“數(shù)據(jù)詞典”，數(shù)據(jù)詞典記錄了所有用戶可使用的數(shù)據(jù)變量的詳細(xì)信息.在工程瀏覽器的左側(cè)選擇“數(shù)據(jù)詞典”，在右側(cè)雙擊“新建”圖標(biāo)，彈出“變量屬性”對(duì)話框。變量屬性對(duì)話框如圖4.4所示：

30、圖4.4 變量屬性對(duì)話框圖 在對(duì)話框中添加變量如下：變量名：轉(zhuǎn)速變量類型IO整型變化靈敏度：0初始值：0最小值：0最大值：100最小原始值：0最大原始值：100轉(zhuǎn)換方式：線性連接設(shè)備：PLC寄存器：D0數(shù)據(jù)類型：SHORT采集頻率：1000毫秒讀寫屬性：只寫用類似的方法建立其他屬性的變量。組態(tài)王所需要設(shè)定的變量如圖4.5所示圖4.5 組態(tài)王所需要設(shè)定的變量圖4.2.4 畫面命令語(yǔ)言命令語(yǔ)言有六種形式，其區(qū)別在于命令語(yǔ)言執(zhí)行的時(shí)機(jī)或條件不同：1、 應(yīng)用程序命令語(yǔ)言可以在程序啟動(dòng)時(shí)、關(guān)閉時(shí)或在程序運(yùn)行期間周期執(zhí)行。如果希望周期執(zhí)行，還需要指定時(shí)間間隔。2、 熱鍵命令語(yǔ)言被連接到設(shè)計(jì)者指定的熱鍵上，

31、軟件運(yùn)行期間，操作者隨時(shí)按下熱鍵都可以啟動(dòng)這段命令語(yǔ)言程序。3、 事件命令語(yǔ)言規(guī)定在事件發(fā)生、存在、消失時(shí)分別執(zhí)行的程序。離散變量名或表達(dá)式都可以作為事件。4、 數(shù)據(jù)改變命令語(yǔ)言只連接到變量或變量的域。在變量或變量的域值變化到超出數(shù)據(jù)字典中所定義的變化靈敏度時(shí)，它們就被觸發(fā)執(zhí)行一次。5、 自定義函數(shù)命令語(yǔ)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(yǔ)法與提供的函數(shù)自己定義各種功能更強(qiáng)的函數(shù)，通過(guò)這些函數(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)工程特殊的需要。6、 畫面命令語(yǔ)言可以在畫面顯示時(shí)、隱含時(shí)或在畫面存在期間定時(shí)執(zhí)行畫面民命令語(yǔ)言在定義畫面的各種圖素的動(dòng)畫連接時(shí)，可以進(jìn)行命令語(yǔ)言的連接。在畫面的任意位置單機(jī)鼠標(biāo)右

32、鍵，在彈出的下拉菜單中選擇“畫面屬性”命令，在畫面屬性對(duì)話框中選擇“命令語(yǔ)言”選項(xiàng)，彈出命令語(yǔ)言對(duì)話框。畫面命令語(yǔ)言如圖4.6所示：圖4.6 畫面命令語(yǔ)言圖在對(duì)話框中輸入命令語(yǔ)言如下：If(本站點(diǎn)Y0=1)If (Y1=1)本站點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)位置=本站點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)位置+本站點(diǎn)D0If(本站點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)位置>=360)本站點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)位置=0;If(本站點(diǎn)Y0=1)If (Y2=1)本站點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)位置=本站點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)位置-本站點(diǎn)D0If(本站點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)位置<=0)本站點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)位置=1000;單擊菜單中的“全部存”命令，再單擊“切換到VIEW命令”進(jìn)入系統(tǒng)運(yùn)行從而達(dá)到監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的目的。在此同時(shí)，我們需要PLC寫入程序來(lái)共同完成對(duì)電動(dòng)機(jī)速度控制。PLC梯形圖如圖4.7所示：圖4.7 PLC梯形圖總結(jié) 變頻器集成了高壓大功率晶體管技術(shù)和電子控制技術(shù)，得到廣泛應(yīng)用。變頻器的作用是改變交流電機(jī)供電的頻率和幅值，因而改變其運(yùn)動(dòng)磁場(chǎng)的周期，達(dá)到平滑控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。 變頻器的出現(xiàn)，使得復(fù)雜的調(diào)速控制簡(jiǎn)單化，用變頻器+交流鼠籠式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)組合替代了大部分原先只能用直