变频控制技术在风机电控系统中的应用【优秀机械机电毕业设计论文】【A6256】
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变频
控制
节制
技术
风机
系统
中的
应用
利用
运用
优秀
优良
机械
机电
电机
毕业设计
论文
a6256
- 资源描述：
-
文档包括:
说明书一份，29页，12800字左右。
任务书一份。
开题报告一份。
外文翻译一份。
中期检查表一份。
- 内容简介：
-
西安文理学院本科毕业设计（论文）中期检查表 题 目 变频控制技术在风机电控系统中的应用 学生姓名 郭涛 学 号 08102080211 专业名称 机械设计制造及 其自动化 指导教师 韩希煜 检查时间 2012 级 08 机电 2 班 毕 业 设 计（论文） 进 展 情 况 通过查阅大量资料，学习了变频启动设计的基础理论和知识，了解变频启动要求，以及了解了施耐德 特性。以及对整个设计的了解，现基本完成以下设计工作： 并完成了英 文翻译。 频器性能及功能，根据设计要求，选出适用的 频器型号、附件及其他电气元件。 现阶段和下一步要做的是 用 相关绘图软件绘制电气控制线路图。 指 导 教 师 意 见 能按毕业设计时间时完成任务，下一阶段任务： 用 相关绘图软件绘制电气控制线路图。请按时完成。 签字 ： 年 月 日 教研室意见 签字 ： 年 月 日 西安文理学院本科毕业设计 西安文理学院本科 毕业设计（论文）指导教师评分表 学生姓名 郭涛 学 号 08102080211 专 业 机械设计制造及自动化 班 级 2 班 毕业设计（论文）题目 变频控制技术在风机电控系统中的应用 设计（论文）起止时间 2012年 1月 10 日 至 2012 年 5 月 11 日 指导教师评语： （应从选题、收集资料与运用、论点、论述依据、结论、论证方法、写作规范以及日常表现等方面对论文进行评述。） 建议成绩： 指导教师签名： 年 月 日 西安文理学院本科毕业设计 西安文理学院本科毕业设计（论文）评阅教师评分表 学生姓名 郭涛 学 号 08102080211 专 业 机械设计制造及自动化 班 级 2 毕业设计（论文）题目 变频控制技术在风机电控系统中的应用 设计（论文）起止时间 2012 年 1 月 10日 至 2012 年 5 月 11 日 评阅教师评语： （应从选题、写作规范、问题论证或说明效果等方面对论文进行评述） 建议成绩： 评阅教师签名： 年 月 日 西安文理学院本科毕业设计（论文）答辩记录 西安文理学院本科毕业设计 学生姓名 郭涛 学 号 08102080211 专业名称 机械制造及自动化 答辩时间 答辩地点 指导教师 韩希煜 题 目 变频控制技术在风机电控系统中的应用 答辩小组 成 员 姓 名 职 称 姓 名 职 称 提问及回答情况记录 ： 记录人签字： 年 月 日 答辩成绩： 答辩小组组长签名： 年 月 日 毕业论文成绩 答辩委员会 认定成绩 毕业论文等级 系（院）答辩委员会意见 ： 负责人签名： 年 月 日 注： 1、 毕业论文成绩 =指导教师成绩 40%评阅教师成绩 20%答辩成绩 40%； 2、答辩委员会认定成绩是根据该生毕业设计期间的表现及该专业整体论文情况的综合评定成绩。 3、论文等级分优秀（ 90 分）、良好（ 8089 分）、中等（ 7079 分）、及格（ 6069 分）、 不及格（ 60 分）。 西安文理学院机械电子工程系 本科毕业设计（论文） 题 目 变频控制技术在风机 电控系统中的应用 专业班级 08 机械 2 班 学 号 08102080211 学生姓名 郭涛 指导教师 韩希煜 设计所在单位 西安文理学院 2012 年 5 月 西安文理学院本科毕业设计（论文）任务书 西安文理学院本科毕业设计 题 目 变频控制技术在风机电控系统中的应用 学生姓名 郭涛 学 号 08102080211 专业班级 机械设计制造及 其自动化 2班 指导教师 韩希煜 职 称 高工 教 研 室 机械 毕业设计（论文）任务与要求 任务： 1、由施耐德 频器 实现小型风机的变频启动及运行， 由专门设置的转换开关预先设定启动后，可以旁路运行， 也可实现电机变频调速运行； 2、当变频运行时，如变频器出现故障，自动切换至旁路运行。 拖动电机技术参数为：功率 :250 额定电压： 380V/50 额定转速： 2980r/接法：， 要求： 1、 收集并整理关于风机启动要求、启动电机及变频器的相关资料，学习相关理论； 2、确定设计方案，并对电机控制回路进行设计； 3、完成相关图文表达，撰写毕业论文。 毕业设计（论文）工作进程 起止时间 工作内容 （借）阅资料，学习变频启动设计的基础理论和知识，了解变频启动要求，撰写开题报告并完成英文翻译。 学习 频器性能及功能，根据设计要求，选出适用的频器型号、附件及其他电气元件。 用 相关绘图软件绘制电气控制线路图。 撰写毕业论文。 论文定稿 整理资料准备答辩。 答辩。 开始日期 2012 年 1 月 10 日 完成日期 2012 年 5 月 11 日 教研室主任（签字） 系主任（签字） 附录一 英文文献： he is he by by by to be by to to is to to by ut of to by to he is an to at In in to be to is is to a is to In 0 in to be to no to in ou At C we %, 0%70%, on 0%, is 0%, s we 安文理学院本科毕业设计 of by C C s to C C a on In to C is in it is in s it is in it is of of it is in of In s C 5%90% in C 0%15%. of we C a in s ur is a so s of 0s in of a it to in in in is in to is is to s As as in 85 as s is it of of in 安文理学院本科毕业设计 In so in in , in in in In in In 162as as SP in In so on we in in C 1) of in a 2) of is in we of a 3) in is 4) 5) in on C is by to be in of At to is on he 0th is on so 1) is a of O. 971. It is 安文理学院本科毕业设计 by as a 2) at of in at to In as so in 983 so on 987, At in in is :50, :75 or 3) s M. to to in to is of in 0 of is to by it 4) s A. to WM by in to on on at WM of of at of WM in . 安文理学院本科毕业设计 is At in of is as a of WM in At is WM on WM WM 5) he in is of be at in by SP a of in a be in a at 4 in At on of of be in a to be of in be by so AS be 6) he is in by it to to of in of in it a of in to a of 2 of in LC is LC in of is to LC in in in in LC of on LC to of On of 安文理学院本科毕业设计 of in of It is of to LC in or of of is of of to to to is it up to to of a It is to to is It is a of It is to to is it is it to to at by is it in to rel 西安文理学院本科毕业设计（论文）开题报告 题 目 变频控制技术在风机电控系统中的应用 学生姓名 郭涛 学 号 08102080211 专业名称 机械设计制造及 其自动化 指导教师 韩希煜 开题时间 2012 年 3 月 4 班 级 2 班 一、 选题目的和意义 变频调速能够应用在大部分的电机拖动的场合，如水泵，风机， 空调机，电梯 等。由于变频器能实现电机的变频启动，运行，也可实现电机的变转向运行，而且 能提供精确的速度控制，因此可以方便的控制机械传动的上升、下降和变速运行。变频应用可以大大地提高 工艺的高效性（变频不依赖于机械部分），同时可以比原来的定速运行电机更加节能。 由于具有不同的电机控制类型以及大量的内置功能，变频器能够满足最严格的要求，适宜作为要求最高的变频器： 1 极低速度时的转矩与速度的精确性，磁通矢量控制 (带或不带传感器 )的高动态性能 2 扩大的频率范围，适合高速电机驱动 3 提供电压 / 频率比控制方式，适用于驱动专用电机和变频器进行并联连接 4 开环模式下同步电机控制方式，能提高静态速度精度并省电 5 能使不平衡机器运行平稳 变频器的功能性使得其性能得到提高，并加大了机器在 多个应用领域交叉使用的适应性。本课题 由施耐德 现小型风机的变频启动及运行， 由专门设置的转换开关预先设定启动后，可以旁路运行，也可实现电机变频调速运行。 二、 本课题在国内外的研究状况及发展趋势 变频器技术的发展趋势经历大约三十年的研发与应用实践，随着新型电力电子器件和高性能微处理器的应用以及控制技术的发展，变频器的性能价格比越来越高，体积越来越小，而厂家仍然在不断地提高可靠性实现变频器的进一步小型轻量化、高性能化和多功能化以及无公害化而做着新的努力。运动控制系统的 变频器 是运动控制系统中的功率变 换器，当今的运动控制系统是包含多种学科的技术领域，总的发展趋势是：驱动的交流化，功率变换器的高频化，控制的数字化、 智能化 和网络化。变频器集成了高压大功率晶体管技术和电子控制技术， 所以 得到 了 广泛 的 应用。变频器的作用是改变交流电机供电的频率和幅值，因而改变其运动磁场的周期，达到平滑 控制电动机转速的目的。变频器的出现，使得复杂的调速控制简单化，缩小了体积，降低了维修率，使传动技术发展到新阶段。变频器可以优化电机运行，所以也能够起到增效节能的作用。根据全球著名变频器生产企业 测算，单单该集团全球范围内已经生产并且安装的变频器每年就能够节省 1150 亿千瓦时电力，相应减少 9,700 万吨二氧化碳排放，这已经超过芬兰一年的二氧化碳排放量。因此 ，变频器 作为系统的重要功率变换部件，提供可控的高性能变压变频的交流 电源 而得 到迅猛发展。 本课题主要研究低压变频器，主要是在风机系统中的应用，这对于未来风 机控制系统的完善，会有很大的帮助。 西安文理学院本科毕业设计 三、 主要研究内容 1、 学习 频器性能及功能，根据设计要求，选出适用的 频器型号、附件及其他电气元件。 2、本课题使用施耐德 频器， 实现小型风机的变频启动及运行，并且由专门设置的转换开关预先设定启动后，可以旁路运行，也可实现电机变频调速运行； 3、当变频运行时，如果变频器出现故障，则会自动切换至旁路运行。 4、 用 相关绘图软件绘制电气控制线路图。 指导教师意见及建议： 签字 ： 年 月 日 教研室审核意见： 签字 ： 年 月 日 注：此表前三项由学生填写后，交指导教师签署意见，经教研室审批后，才能开题。 变频控制技术在风机电控系统中的应用 摘要： 随着我国经济的高速发展，微电子技术，计算机技术，自动化控制技术都得到了迅速发展，交流变频调速技术也已经进入了一个崭新的时代，其应用越来越光明。 变频器在交流拖动系统应用中呈现优良的控制性，可以实现软起动和无级调速，进行加减速控制，使电动机获得高性能，而且具有显著的节能效果。所以应用变频调速可以提高生产机械的控制精度、生产效率和产品质量，电动机交流变频调速技术是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境，推动技术进步的一种主要手段。 关 键词： 变频器 变频技术 调速控制 风机 西安文理学院本科毕业设计 in s AC a of of C to to So of in is a to by of 安文理学院本科毕业设计 目录 第一章 绪论 . 4 题的目的和意义 . 4 课题在国内外的研究状况及发展趋势 . 4 频技术的发展 . 4 内变频器现状 . 4 频器的应用 . 5 能调速 . 5 大容量和极高转速的交流调速 . 5 流调速装置应用时注意事项 . 6 课题主要研究的内容 . 6 第二章 变频调速的基本概念及其作用原理 . 6 频器的概念及组成 . 6 频器的概念 . 6 频器的组成 . 7 频调速传动的特点 . 8 频器的工作原理 . 8 频器调速原理 . 8 第三章 变频器的选型 . 9 频器选型 的依据 . 9 次课题所选的变频器及其参数 . 10 相关特性 . 11 频器运行特性 . 13 矩特性 (典型曲线 ) . 13 环应用 . 13 环应用 . 13 机热保护 . 14 频器附件选型 . 14 机电抗器 . 14 频器远程显示终端 . 15 第四章 电气组件的选择 . 16 次课题所选电气组件 . 16 体选型的依据 . 17 气断路器（ 1 . 17 断器（ 1 . 18 过载继电器的选择 . 18 第五章 控制原理图设计 . 18 频器控制原理图 . 19 制回路操作说明 . 22 频运行 . 22 频故障转工频 . 22 频运行 . 22 频器布线 方式 . 22 频器的接地 . 23 第六章 变频器基本参数的设定 . 24 厂设置 . 24 率限制 . 24 西安文理学院本科毕业设计 机参数 . 24 减速时间 . 24 制方式 . 24 频器启动方式 . 24 号给定方式 . 24 护参数设定 . 25 频器 I/O 设置 . 25 第七章 常见故障分析 . 25 流故障 . 25 载故 障 . 26 压 . 26 结束语 . 26 致谢 . 27 参考文献 . 28 附录一 .未定义书签。 英文文献： .未定义书签。 附录二 .未定义书签。 中文翻译：变频技术 .未定义书签。 西安文理学院本科毕业设计 第一章 绪论 题的目的和意义 变频调速技术是基于变频控制器 的 交流调速系统。该调速系统可显著减小供电系统的容量，可避免电机启动时对电网的冲击。这种调速系统还具有调速性能好、调速比宽、响应速度快、控制精度高、应用范围广、性价比高、震动小、噪声低、操作简单、可靠性高、自动化程度好、成套设备体积小等诸多优点。经过二十余年的发展，伴随着电力电子技术和微电子技术的进步和大功率变频器件的技术成熟，以变频器 的 交流调速技术已相当成熟，引起了调速和节能领域内的一场革命，正在以其卓越的性能和高效节能的经济性毫 无争议地替代传统的调速方式，发达国家已经在钢铁、冶金、油田、发电、化工、纺织、造纸、轻工、供水、风机、船舶、港口、起重、食品、包装、矿山等行业得到广泛的应用。由于变频调速技术具有的以上所述独特的调速性能， 能实现电机的变频启动，运行，也可实现电机的变转向运行，而且能提供精确的速度控制，可以方便的控制机械传动的上升、下降和变速运行。因此变频调速能够应用在大部分的电机拖动的场合，如水泵，风机，空调机，电梯等。 课题在国内外的研究状况及发展趋势 频技术的发展 信息技术的发展带动了变频技术的发 展，变频调速因具有调速精度高、启动能耗低，占地少、工艺先进、功能丰富、操作简便、通用性强、易形成闭环控制等特点，被认为是最理想的调速方案，代表电气传动的发展方向。 为应对来自不同应用领域的挑战，变频器也在不断更新换代，产品越来越多样化。总的来说，新一代的变频器应具有以下特点：一是全数字化、功能齐全，能够补偿负载变化，非凡是分布式的具有通信、联网功能并具有可编程功能。二是简单或行业专用的变频器以及实现了机电一体化、小型化。三是网络化和系统化，通过网络连接减少生产成本，通过现场总线模块，将不同型号的变频器以 同一种编程语言和通信协议进行组态。 内变频器现状 目前国内市场上的变频器厂家有 300 多家。由于我国变频器配套产业的实力相对较弱，国产品牌无论在加工制造、工业设计等技术方面都与国外品牌存在一定差距。目前，外资品牌在国内变频器市场的占有率约为 7 成，本土变频器企业主要生产 V/F 控制产品，对于性能优越、技术含量高的矢量变频器，国内绝大多数企业开发的产品还不够成熟。 因此 ， 中国的变频器市场依旧以价格导向为主，但随着本土品牌的兴起，内资变频器企业的市场份额正逐步扩大，非凡是近几年出现加速替代外 资品牌的趋势。虽然尚未具备和国际顶级品牌展开全面竞争的实力，但在部分细分产品和市场上显示出一定的竞争优势，市场份额逐步扩大。 从整体看，目前我国变频器行业的竞争日趋激烈。由于市场极具吸引力，不西安文理学院本科毕业设计 但市场已形成一定规模，而且潜在容量也十分可观，不断吸 断和载流能力方面有了新的进展；且每次通电或断电时的瞬变电流和瞬变电压可通过门电路进行控制。 司在发展 术方面，主要是在快速、均衡换流和内在低损耗等方面取得很大进展。最近又有新半导体开关器件推出，如 碳化硅 ，但目前只有小功率。随着半导体及微电子技术的发展，将开发出性能更 好的半导体开关器件，并用于变频器中。 频器的应用 交流变频传动装置现已在我国各行业广泛应用，特别在石化、冶金、汽车、造纸、热电、食品、纺织、包装等工业。最大交流变频传动用于钢铁企业 5 000 制精确度要求高的轧机上，最小用在家用空调的风机上，几乎包括各个领域。它主要应用在以下几方面： 能调速 节 能调速目前普遍使用在控制精确度不高、动态性能要求低的平方率负载上，如风机和水泵。风机和水泵等机械总容量几乎占工业电气传动总容量的一半，也是耗能大户。如一个 5 000 t/d 的水泥厂，窑尾高温风机为 2 500 厂风机的耗电量约占整个厂用电量的 30%；大的水厂如北京水源九厂，仅水泵容量为2 500 就有 4 台。如交流传动不调速，风量和水的流量，靠档板和阀门来调节，相当于增加管道的阻力，使大量电能消耗在档板和阀门上，负载下降又使驱动电动机的功率因数降低。由于风机和水泵属于平方率负载，如换成交流调 速系统，把消耗在档板和阀门上的能量节省下来，节能效果是很可观的，据统计平均节能在 20%左右。目前在城市供水、供热系统的离心泵、循环泵、风机已普遍使用变频器调速，在煤矿、化工、食品、冶金、有色、建材行业中的泵类和风机也开始大量使用变频器，并取得较好的节能效果。由于控制要求不高，只要选型正确，各类变频器都可用于泵类和风机中。如大功率高压泵类和风机负载可采用低压半导体器件组成功率单元串联的大功率高压变频器，当然也可使用大功率器件组成的高压变频器，但价格较贵。大的水厂如大连、福州、东莞水厂，大的热电厂如吉林热电厂、 首钢热电厂等采用了大功率高压变频器；广州珠江水泥厂、都江堰水泥厂等几乎所有风机都采用了大功率高压变频器。 大容量和极高转速的交流调速 特大容量和极高转速的传动装置，当极限容量与转速的乘积超过约 106 r/一数值时，由于直流电动机换向器的换向能力，限制了其容量和转速，交流电动机则不受限制。因此特大容量的传动如钢板轧机、矿井主皮带机、卷扬机等，以采用交流变频调速为宜。对此类传动装置控制要求很高。西门 子 V 用在安阳钢铁公司和酒泉钢铁公司特大容量的轧机上，传 动装置功率为 5 000 3 500 在山西晋城煤矿矿井卷扬机传动装置的功率为 900在平朔安家岭井工矿 1 号井、 2 号井主皮带机的功率分别为3 3山石化高压聚乙烯挤压机功率为 3 000 极高转速的传动装置如在化工和食品行业的离心机，高速搅拌机和高速磨头也应采用交流调速装置。这种传动装置容量不大，但动态性能要求高，在运行时要防止西安文理学院本科毕业设计 超速。 流调速装置应用时注意事项 （ 1）交流变频调速传动装置对电网会产生谐波干扰，应按中国谐波标准14549谐波滤波器或电抗器，使其对电网干扰最小。 （ 2）为使变频调速器受外界干扰影响最小 ,在布线时控制电缆，电源电缆与电动机的连接电缆走线须相互隔离，不能放在同一电缆线槽中或电缆架上；输入和输出信号回路须用屏蔽对绞线，接到电动机主回路连接电缆应屏蔽或铠装，屏蔽层接地；用短而粗的节电接地线按规定正确连接保护接地和系统接地，最后连接到公共的星形接地网络；根据需要还可考虑加隔离变压器和进线电抗器，使其受干扰影响最小。 （ 3）在低速运行时，须防止轴系的震荡；在高速运行时，须防止超速。 课题主要研 究的内容 本课题是基于施耐德 频器控制的 机电气控制系统。 风机虽然为小型风机，但是风机转速较高，为低压电气控制系统，对启动及运行要求较高，要求电气控制回路可实现风机的变频启动、变频运行、变频切工频运行以及变频故障可自动切工频运行。 第二章 变频调速的基本概念及其作用原理 频器的概念及组成 频器的概念 一种用来改变交流电频率的电气设备。此外，它还具有改变交流电电压的辅助功能。过去，变频器一般被包含在电动发电机、旋转转换器等电气设备中。随着半导体电子设备的出现，人们已经可以生产完全独立的变频器。 西安文理学院本科毕业设计 频器的组成 1、主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分，变频器的主电路大体上可分为两类 :电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容。电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。 它由三部分构成，将工频电源变换为直流功率的“整流器”，吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回 路”，以及将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。 （ 1）整流器：最近大量使用的是二极管的变流器，它把工频电源变换为直流电源。也可用两组晶体管变流器构成可逆变流器，由于其功率方向可逆，可以进行再生运转。 （ 2）平波回路：在整流器整流后的直流电压中，含有电源 6 倍频率的脉动电压，此外逆变器产生的脉动电流也使直流电压变动。为了抑制电压波动，采用电感和电容吸收脉动电压（电流）。装置容量小时，如果电源和主电路构成器件有余量，可以省去电感采用简单的平波回路。 （ 3）逆变器：同整流器相反，逆变器 是将直流功率变换为所要求频率的交流功率，以所确定的时间使 6 个开关器件导通、关断就可以得到 3 相交流输出。以电压型 变器为例示出开关时间和电压波形。 2、控制电路是给异步电动机供电（电压、频率可调）的主电路提供控制信号的回路，它有频率、电压的“运算电路”，主电路的“电压、电流检测电路”，电动机的“速度检测电路”，将运算电路的控制信号进行放大的“驱动电路”，以及逆变器和电动机的“保护电路”组成。 （ 1）运算电路：将外部的速度、转矩等指令同检测电路的电流、电压信号进行比较运算，决定逆变器的输出电压、频率。（ 2）电压、电流检测电路：与主回路电位隔离检测电压、电流等。（ 3）驱动电路：驱动主电路器件的电路。它与控制电路隔离使主电路器件导通、关断。（ 4）速度检测电路 :以装在异步电动机轴机上的速度检测器 ( )的信号为速度信号，送入运算回路，根据指令和运算可使电动机按指令速度运转。（ 5）保护电路 :检测主电路的电压、电流等，当发生过载或过电压等异常时，为了防止逆变器和异步电动机损坏，使逆变器停止工作或抑制电 压、电流值。 图 频器的基本构成 西安文理学院本科毕业设计 频调速传动的特点 采用变频器对机械设备进行转速控制，变频调速传动的特点是可以使标准电动机调速，可以连续调速，电动机启动电流小，最高速度不受电源影响，电动机可以高速化、小型化、防爆容易，低速时定转矩输出，可以调节加减速的大小，可以使用笼型电动机不需要维护电动机。 频器的工作原理 变频器是把工频电源 (50 60换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备，其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电， 直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆成交流电。 对于如矢量控制变频器这种需要大量运算的变频器来说，有时还需要一个进行转矩计算的 及一些相应的电路。变频调速是通过改变电机定子绕组供电的频率来达到调速的目的。 变频技术是应交流电机无级调速的需要而诞生的。 20 世纪 60 年代以后，电力电子器件经历了 闸管 )、 极可关断晶闸管 )、 极型功率晶体管 )、 属氧化物场效应管 )、 电感应晶体管 )、 电感应晶闸管 )、 制晶体管 )、 制晶闸管 )、 缘栅双极型晶体管 )、 高压绝缘栅双极型晶闸管 )的发展过程，器件的更新促进了电力电子变换技术的不断发展。 按照用途分类，可以分为通用变频器、高性能专用变频器、高频变频器、单相变频器和三相变频器等。 变电压、改变频率 电压、恒频率。各国使用的交流供电电源，无论是用于家庭还是用于工厂，其电压和频率均为400V/50 200V/600等等。通常，把电压和频率固定不变的 交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。为了产生可变的电压和频率，该设备首先要把电源的交流电变换为直流电 (用于电机控制的变频器，既可以改变电压，又可以改变频率。 变频器电路方式有交 - 交变频和交 - 直 - 交变频两种电路。基本工作原理为整流器将交流变为直流，平滑波电路将直流电平滑，逆变器将直流电逆变为频率可调的交流电，变频器的基本构成如图 1 所示。 1. 交 - 交变频器是指无直流中间环节 , 直接将电网频率 (电压变换为频率 (f)。比电网频率低而可变的输出电 压的变换器。 2. 交 - 直 - 交变频器的工作原理。目前应用最广泛的是交 - 直 - 交变频器。其工作原理是先将三相或单相不可调工频电源经过整流桥整流成直流电，再经过逆变桥把直流电逆变成频率任意可调的交流电，以实现无极调速。交 交变频器的主电路有电压型变频和电流型变频。电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器；电流型是指将电流源的直流变换为交流的变频方式。控制方式也分为电压控制和电流控制两种。这两种方式不管主电路方式是电压型还是电流型都可以适用。 频器调速原理 我们知道，交流电动机的同步转速 表达式为： 西安文理学院本科毕业设计 n 60 f(1 s)/p (式 式中 n 异步电动机的转速； f 异步电动机的频率； s 电动机转差率； p 电动机极对数。 由 (式 知，转速 n 与频率 f 成正比，只要改变频率 f 即可改变电动机的转速，当频率 f 在 0 50范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的 ，是一种理想的高效率、高性能的调速手段。 第三章 变频器的选型 频器选型 的依据 1、 采用变频的目的：变频调速等。 2、变频器的负载类型 ： 如叶片泵或容积泵等，特别注意负载的性能曲线，性能曲线决定了应用时的方式方法。 3、 变频器与负载的匹配问题 ： （ 1） 电压匹配 ： 变频器的额定电压与负载的额定电压相符。 （ 2）电流匹配 ： 普通的离心泵，变频器的额定电流与电机的额定电流相符。对于特殊的负载如深水泵等则需要参考电机性能参数，以最大电流确定变频器电流和过载 能力。 （ 3）转矩匹配；这种情况在恒转矩负载或有减速装置时有可能发生。 4、在使用变频器驱动高速电机时，由于高速电机的电抗小，高次谐波增加导致输出电流值增大。因此用于高速电机的变频器的选型，其容量要稍大于普通电机的选型。 5、变频器如果要长电缆运行时，此时要采取措施抑制长电缆对地耦合电容的影响，避免变频器出力不足，所以在这样情况下，变频器容量要放大一档或者在变西安文理学院本科毕业设计 频器的输出端安装输出电抗器。 6、对于一些特殊的应用场合，如高温，高海拔，此时会引起变频器的降容，变频器容量要放大一挡。 风机在某 一转速下运行时，其阻转矩一般不会发生变化，只要转速不超过额定值，电机也不会过载。一般变频器在出厂标注有一定的安全系数，所以选择变频器容量与所驱动的电机容量相同即可，若考虑更大的余量，也可以选择比电机、容量大一个级别的变频器，但价格要高出不少。 次课题所选的变频器及其参数 本次课题选择施耐德 频器来实现小型风机的变频启动及运行。由于具有不同的电机控制类型以及大量的内置功能， 1 系列变频器能够满足最严格的要求，适宜作为要求最高的变频器： 度时的转矩与速度的精确性，磁通矢量控制 (带或不带传感器 )的高动态性能 合高速电机驱动 频率比控制方式，适用于驱动专用电机和变频器进行并联连接 提高静态速度精度并省电 能使不平衡机器运行平稳 1 变频器的功能性使得其性能得到提高，并加大了机器在多个应用领域交叉使用的适应性。并针对工业恒转矩应用而推出的一款高性能变频器，主要替代 及 恒转矩应用场合 ; 其功率等级： 1400 定位：工业市场的机械类负载。 最大瞬态电流： 165% 变频器额定输出电流，持续时间 2 150% 变频器额定输出电流，持续时间 60 瞬态过转矩 (+/： 220%电机额定转矩，持续时间 2 170%电机额定转矩，持续时间 60动转矩： 30 % 电机额定转矩，无制动电阻 (典型值 ) 通过动态制动功能可以提高 带制动电阻 : 可达 150% 规格有关 这个功能用电机的转矩 控制来代替电机的速度控制。 在电流矢量控制模式下，转矩控制在开环和闭环模式下都有效。 (. 开环精度为 15%的额定转矩，闭环精度为 5%的额定转矩 调节范围为 +/ 安文理学院本科毕业设计 图 频器的典型应用 相关特性 1 符合最严格的电气工业控制设备国际标准与建议 (特别是 :低压， N 61800N 61800导式和辐射式电磁兼容性 (干扰性和电磁散射性 )。 表 关特性表 阻尼震动 值从 3 到 13 1 13 至 200合 N 60068击强度 15 续 11 合 N 60068出频率范围 0.设置的开关频率 可在运行期间调节， 1. 1 .额定值决定 速度范围 在带有编码器反馈的闭环模式下为1 .开环模式下为 1 .度精度 额定速度的 带有增量式编码器反馈的闭环模式下 额定滑差的 10%， 转矩精度 在闭环模式下为 5% 西安文理学院本科毕业设计 在开环模式下为 15% 瞬时过电压 电机额定转矩的 170%（典型值为10%），持续 60s。 电机额定转矩的 220%（典型值为10%），持续 2s 制动转矩 额定转矩的 30%，没有制动电阻器（典型值 ) 带有可选制动电阻器时为 150%. 最大瞬时电流 变频器额定电流的 150%，持续 60 s(典型值 ) 变频器额定电流的 165%，持续 2s(典型值 ) 电机控制类型 带有传感器的磁通矢量控制 (电流矢量 ) 无传感器的磁通矢量控制 (电压或电流矢量 ) 电压 /频率比 (2 或 5 个点 ) 用于不平衡负载的 量适配 )系统 可用的内部电源 短路与过载保护： V 5%电源，用于基准电位计 (1至 10k），最大电流为 10 1最小 21 V,最大 27 V)，最大电流为 200 速与减速斜坡 斜坡图 : 分别进行调节，调节范围为从 9999 s 斜坡， U 形斜坡或定制的斜坡 如果超过制动能力，自动适应减速斜坡时间，此功能可被禁止 (使用制动电阻器 ) 制动停止 通过直流注入 : 自动进行直流注入，周期可在 0 至 60 s 之间调节或连续进行，电流可在 0 间调节 (仅在开环模式卜 )。 主变频保护与安全保护 热保护 :保护 : 西安文理学院本科毕业设计 安全功能 : 用 3 相电源时 频器运行特性 矩特性 (典型曲线 ) 下面的曲线定 义了强制冷却型电机与自冷却型电机可用的连续转矩与瞬时过转矩。唯一的区别在于电机在小于一半额定速度时提供连续大转矩的能力。 环应用 连续有用转矩（ 1） 连续有用转矩 大可持续 60s 大可持续 2s (2) 1 可在零速时连续提供额定转矩。 图 环应用 环应用 n电机 :连续有用转矩犷刀 连续有用转矩 大可持续 60s 西安文理学院本科毕业设计 大可持续 2s (2) 1 可在零速时连续提供额定转矩。 图 环应用 机热保护 1 变频器专为自冷却型变速电机或强制冷却型变速电机设计了热保护功能。变频器计算电机的热态，即使在变频器断电的情况下也会计算。 在设计此电机热保护功能时将电机附近的最高环境温度定在 40 C。如果电机附近的温度超过 40 C，集成在电机中的热敏探头 (会直接提供热保护。这些探头 由变频器直接管理。 频器附件选型 机电抗器 变频器在工作中由于整流和变频，周围产生了很多的干扰电磁波，这些高频电磁波对附近的仪表、仪器有一定的干扰。如果处理不好电磁干扰，往往会使整个系统无法工作，导致控制单元失灵或损坏。 电抗器 作用 就 是防止变频器产生的高次谐波通过电源的输入回路返回到电网从而影响其他的受电设备，电机电缆长度超过一定值时，建议在变频器与电机之间插入一个电机电抗器。此最大长度决定于变频器的额定值以及电机电缆的类型 。 电抗器 可 以用于 : 1.将 dv/到 500 V/ 的过电压限制到 : . 1000 V 至 400 V、 ( ) . 1150 V 至 460 V、 ( ) 扰 西安文理学院本科毕业设计 需要根据变频器的容量大小来决定是否需要加电抗器； 因此根据 型表，本次选择 图 机电抗器
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