112033214电机变频调速毕业设计开题报告.doc

附件5 太原工业学院毕业设计(论文)开题报告学 生 姓 名：高鹏飞学 号：112033214系 部：自动化系专 业：电气工程及其自动化题 目：基于PLC的电机变频调速系统设计指导教师:张曼 2015年 2 月 28 日开题报告填写要求1开题报告作为毕业设计(论文)答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计(论文)工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在系(部)审查后生效；2开题报告内容必须用按教务处统一设计的标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3学生的“学号”要写全号（如072074123），不能只写最后2位或1位数字；4. 有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2009年3月15日”或“2009-03-15”；5. 指导教师意见和所在系(部)意见用黑墨水笔工整书写，不得随便涂改或潦草书写。毕业设计（论文）开题报告一研究目的及意义：随着我国国民经济的不断发展，PLC的应用越来越广泛，在各种检测控制过程中都可以见到。变频技术是近年来国际家电领域全面开发和应用的一项高新技术，它采用新型变频器，实现电动机运转频率的自动调节，达到节能和提高效率的目的。本次毕业设计要求综合利用所学过的基础理论知识，利用PLC的控制优点，通过对变频器的控制实现电机自动调速。交流变频调速技术自发展以来，以其优越的性能得到迅速发展，进入21世纪以来，伴随着电力电子器件的发展，以及控制理论的进步，变频调速及其调速高，调速控制范围广，回路保护功能完善，响应速度快，节能显著等优点，已经广泛应用于电力，制造，运输等国民经济领域。PLC具有结构简单，编程方便，性能优越，灵活应用，使用方便，可靠性高，寿命长等一系列优点，在工业生产过程控制领域得到广泛应用本文所研究的电机变频调速控制系统，可以实现电机速度的调节，满足节约能源和适应生产的需要，该系统能对电机系统实现精确控制，使用性强，具有一定的推广价值。有利于生产。 二国内外研究进展： 随着微机技术的日新月异，现代电力电子技术的迅速发展，和现代控制理论的长足进步，通用变频器不仅用于一般性能的节能调速控制，而且用于高性能、大容量、高转速调速控制系统，三相交流变频调速技术正是基于此而发展起来的。 综观交流调速的发展过程和现状，可以看出现代交流调速技术今后的发展趋势和动向： 1.以取代直流调速系统为目的高性能交流调速系统的进一步研究与开发。 2.新型拓扑结构功率变换器的研究与开发。 3.PWM模式的改进与开发，即SPWM，SVPWM等。 4.中高压变频装置的研究与技术开发。 国外交流变频调速技术高速发展状况： 功率器件的发展：近年来高电压、大电流的GTR、GTO、IGBT、IGCT等器件的生产以及并联、串联技术的发展应用，使高低压、大功率变频器产品的生产及应用成为现实。 控制理论和微电子技术的发展：矢量控制、磁通控制、转矩控制、模糊控制、自适应、神经网络等新的控制理论为高性能的变频器提供了理论基础；32位高性能微处理器及信号处理器和专用集成电路（ASIC），SLE4520等的快速发展，为实现变频调速传动设备高精度、多功能提供了硬件手段。 基础工业和各种制造业的高速发展，变频调速传动设备相关配套件实现了社会化、专业化生产,使得交流变频技术广泛应用。 国内交流变频技术发展现状： 从总体上看我国电气传动的技术水平较国际先进水平差距510年。在大功率交交变频、无换向器电机等变频技术方面，国内只有少数科研单位有能力制造，但在数字化及系统的可靠性方面与国外还有相当差距。而这方面产品在诸如抽水蓄能电站机组启动及运行、大容量风机、压缩机和轧机传动、矿井卷杨方面有很大需求，发展前景比较乐观。 在中小功率变频技术方面，国内学者作了大量的变频理论的基础研究，早在80年代，已成功引入矢量控制的理论，针对交流电机的多变量、强耦合、非线性、的特点，采用了线性解耦和非线性解耦的方法，探讨交流电机变频调速的策略控制。进入90年代，随着高性能单片机和数字信号处理器的使用，国内学者紧跟国外最新控制策略，针对交流感应电机特点，采用高次谐波注入SPWM和空间矢量控制（SVPWM）等方法，控制算法采用模糊控制、神经网络理论对感应电机转子电阻、磁链和转矩进行在线观测，在实现无速度传感器交流变频调速系统的研究上作了大量的基础研究。随着大功率变频器的推广应用，越来越多的企业在新的建设项目和技改项目中，开始考虑3KV电压等级以上的电机变频调速问题，市场开始升温。 在刚刚起步的高压变频器领域，技术方案包括了高低高、高低、高中多电平H桥主回路、三电平主回路和直接串联电流源型等多个技术流派。但总的来讲，高压变频调速市场目前在我国仍处于初级阶段，市场容量较小，但是高压变频技术、因其特有的自身功耗小的优势，还是吸引了包括国外许多企业不断加大研发和生产、力度。 电气传动领域因变频技术的发展而焕然一新，电压等级从11010000V，容量从数百瓦的伺服系统到数万千瓦的特大功率传动系统；从一般要求的调速系统到精度、快响应的高性能的调速系统；从单机调速到多机协调调速传动，几乎无所不有。到精度、快响应的高性能的调速系统；从单机调速到多机协调调速传动，几乎无所不有。 实践证明，交流调速技术的应用为工农业生产及节能方面带来了巨大的社会效益。现在交流调速系统以全面、逐步取代直流调速系统，交流调速在电气传动领域中占据了统治地位已是公认的事实。 变频器亦叫电动机变频调速器，是一种静止的频率变换器。它把电力配电网50HZ的恒定频率交流电，变成可调频率的交流电，供给普通的交流异步电动机做电源用。其最主要的特点是具有高效率的驱动性能和良好的控制特性 1）国产低压变频器 我国低压变频器做得比较好的有英威腾、汇川和三晶等变频器，英威腾变频器在国内名气还是挺大的，汇川和三晶的变频器在技术上不相上下，三晶算是后起之秀了，发展挺迅速的，还推出了高性能矢量变频器S350系列。 2）国产高压变频器的发展现状 目前，在国内有大量的低压变频器厂商，其大部分为AC380V的中小功率产品，而在高压大功率变频器方面，却为数不多。能够研制、生产、并提供服务的高压变频器厂商，仅有少数的具备科研能力或资金实力的个别企业。国内仅有少部分的中、高压电机进行了变频调速改造，并且采用V/f控制方式。高压变频器的品种和性能还处于发展，每年市场仍需大量进口。 3）国外高压变频器的发展现状 国外各大品牌的变频器生产商，均形成了系列化的产品，其控制系统也已实现全数字化，几乎所有的产品均具有矢量控制功能，完善的工艺水平也是国外品牌的一大特点。目前，在发达国家，只要有电机的场合，就会同时有变频器的存在。毕业设计（论文）开题报告三本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：（1） 问题 1）知道咋样通过变频来进行系统调速 2）通过调速，设计PLC电路方程，从而选择最佳，最合适的方案 3）进行参数设计的时候，对输出上限频率，输出功率因素等要多进行实验，已达到好的运行目的4）要适当考虑经济花费(2)研究手段1）查阅相关资料，了解变频调速系统原理。（2）熟悉可编程逻辑控制器PLC的工作原理，掌握其控制方法。（3）在理论研究的基础上，对变频调速系统进行总体方案的设计。（4）对变频调速系统进行硬件设计，包括变频器参数的设置、变频开环调速、多段速控制以及触摸屏通信方式的设计。（5）在硬件设计的基础上，对变频调速系统进行软件设计，包括程序的编写和分析。（6）设计报警系统，当发生异常情况下启动。四工作进度安排： 设计（论文）各阶段名称起 止 日 期1查阅相关资料，确定变频调速系统运行方案毕业设计第一周第二周2掌握PLC工作原理毕业设计第三周第五周3利用PLC实现对变频器的控制第六周第十周4通过组态王实现对调速系统的动态仿真第十一周第十二周5完成毕业论文及答辩工作第十三周第十七周五主要参考文献： 1 巫莉. 电气控制与PLC应用M.北京: 中国电力出版社, 2008.2 储云峰. 西门子电器可编程控制器及应用M.北京: 机械工业出版社, 2006.3 徐文尚. 电气控制技术与PLCM.北京: 机械工业出版社, 2011.4 王红，王艳玲可编程控制器使用教程M北京：电子工业出版社，2002.5贺昱曜运动控制系统西安：西安电子科技大学出版社2009.16王兆安电力电子技术（第五版）北京：机械工业出版社2009.077胡寿松自动控制原理(第四版)北京：科学出版社，2005.28宋志安、徐瑞银MATLAB工程应用北京：国防科技出版社，2008.85廖常初S7-200PLC编程及应用北京：机械工业出版社，2007.86廖常初PLC应用技术问答北京：机械工业出版社2006.1毕业设计（论文）开题报告指导教师意见： 指导教师审核意见要能反映以下几点：1.学生开题报告中对选题来源