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毕业设计 (论文)开题报告信息与电子工程 系 工业电气自动化 专业 03 级 2 班课题名称： PVC电石给料机变频调速控制器的设计毕业设计(论文)起止时间：学生姓名：指导教师：报告日期： 1.本课题涉及变频调速系统的最新发展方向。（1）我国变频调速技术的发展概况电气传动控制系统通常由电动机、控制装置和信息装置3部分组成。电气传动关系到合理地使用电动机以节约电能和控制机械的运转状态（位置、速度、加速度等），实现电能-机械能的转换，达到优质、高产、低耗的目的。近年来交流调速中最活跃、发展最快的就是变频调速技术。变频调速是交流调速的基础和主干内容。上个世纪变压器的出现使改变电压变得很容易，从而造就了一个庞大的电力行业。长期以来，交流电的频率一直是固定的，变频调速技术的出现使频率变为可以充分利用的资源。我国是一个发展中国家，许多产品的科研开发能力仍落后于发达国家。至今自行开发生产的变频调速产品大体只相当于国际上80年代水平。随着改革开放，经济高速发展，形成了一个巨大的市场，它既对国内企业，也对外国公司敞开。很多最先进的产品从发达国家进口，在我国运行良好，满足了我国生产和生活需要。 国内许多合资公司生产当今国际上先进的产品，国内的成套部分在自行设计制造的成套装置中采用外国进口公司和合资企业的先进设备，自己开发应用软件，能为国内外重大工程项目提供一流的电气传动控制系统。虽然取得很大成绩，但应看到由于国内自行开发、生产产品的能力弱，对国外公司的依赖性严重。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10-15年。（2） 国外现状在大功率交-交变频（循环变流器）调速技术方面，法国阿尔斯通已能提供单机容量达3万kW的电气传动设备用于船舶推进系统。在大功率无换向器电机变频调速技术方面，意大利ABB公司提供了单机容量为6万kW的设备用于抽水蓄能电站。在中功率变频调速技术方面，德国西门子公司Simovert A电流型晶闸管变频调速设备单机容量为10-2600 kVA和Simovert P GTO PWM变频调速设备单机容量为100-900kVA，其控制系统已实现全数字化，用于电力机车、风机、水泵传动。在小功率交流变频调速技术反面，日本富士BJT变频器最大单机容量可达700kVA，IGBT变频器已形成系列产品，其控制系统也已实现全数字化。（3）未来的发展方向 交流变频调速技术是强弱电混合、机电一体的综合性技术，既要处理巨大电能的转换（整流、逆变），又要处理信息的收集、变换和传输，因此它的共性技术必定分成功率和控制两大部分。前者要解决与高压大电流有关的技术问题和新型电力电子器件的应用技术问题，后者要解决（基于现代控制理论的控制策略和智能控制策略）的硬、软件开发问题（在目前状况下主要全数字控制技术）。其主要发展方向有如下几项。实现高水平的控制。基于电动机和机械模型的控制策略，有矢量控制、磁场控制、直接传矩控制和机械扭振补偿等；基于现代理论的控制策略，有滑模变结构技术、模型参考自适应技术、采用微分几何理论的非线性解耦、鲁棒观察器，在某种指标意义下的最优控制技术和逆奈奎斯特阵列设计方法等；基于智能控制思想的控制策略，有模糊控制、神经元网络、专家系统和各种各样的自优化、自诊断技术等。开发清洁电能的变流器。所谓清洁电能变流器是指变流器的功率因数为1，网侧和负载侧有尽可能低的谐波分量，以减少对电网的公害和电动机的转矩脉动。对中小容量变流器，提高开关频率的PWM控制是有效的。对大容量变流器，在常规的开关频率下，可改变电路结构和控制方式，实现清洁电能的变换。缩小装置的尺寸。紧凑型变流器要求功率和控制元件具有高的集成度，其中包括智能化的功率模块、紧凑型的光耦合器、高频率的开关电源，以及采用新型电工材料制造的小体积变压器、电抗器和电容器。功率器件冷却方式的改变（如水冷、蒸发冷却和热管）对缩小装置的尺寸也很有效。高速度的数字控制。以32位高速微处理器为基础的数字控制模板有足够的能力实现各种控制算法，Windows操作系统的引入使得可自由设计，图形编程的控制技术也有很大的发展。2.本课题所研究的内容及方法 (1)研究内容 本变频调速组合控制箱用于控制GZG633型给料机的启动、变频调速、制动停机。由于采用了微电脑交流变频调速，使惯性振动给料机能实现软启动，避免了直接启动时冲击电流对电网的影响；同时可根据工艺要求进行变频调速而实现给料产量的调节；停机时，按下停机按钮，变频器停止输出。于此同时，接入反接制动，可使惯性振动给料机在短时间内迅速制动停机，防止机器产生很大的振幅，延长机器的使用寿命，减少停机时可能产生的碰撞、噪声等，并具有对振动机器进行过流、过载、断相等保护功能。 (2)研究方法 准备 按控制箱表盘“通电”按钮QA1，接触器KM1吸合，380V供电电源接至变频器的R.S.T端子，同时“电源指示”灯HL1亮。 启动与变频调节：按表盘“启动”按钮QA2，“变频输出”接触器KM2吸合，将变频器的输出端U、V、W与振动电机连通。与此同时，中间继电器KA和KB吸合，KA-3触头闭合，接通变频器运行回路P24和FW，变频器开始工作，“工作指示”灯HL2亮。顺时针旋转“频率调节”旋钮RW，边调节边观察“频率显示”的频率变化值，直至工艺要求的频率值(最高设定50Hz)。 停机及制动：按表盘“停止”按钮TA2，接触器KM2失电，使变频器的输出U、V、W与振动电机的连线脱开，中断变频器的输出。与此同时，“制动”接触器KM3和时间继电器KT吸合，由于KM3的吸合，引入反接制动功能，使惯性振动电机迅速制动，当KT的延时时间一到，其触头KT-1断开，切断控制电源，使KM3、KT、KB的线圈都失电而释放，制动即刻终止，振动电机停止转动。 故障 在正常工作时，若出现“故障指示”灯HL3亮，表明变频器有故障，需要停机查明故障原因，待故障排除后方可再开机。当变频器的故障一时难以排除时，为了不影响生产，此时按表盘“备用通电”按钮QA3后，继电器KC吸合，“电源指示”灯HL1亮，做好开机准备，再按表盘“启动”按钮QA2，KM和KA、KB吸合，将380V供电电源跳开变频器，直接向给料机振动电机供电；要停机时仍然按表盘“停止按钮TA2，完成停机的功能。当变频器的故障排除后，按表盘“备用断电”按钮TA3，再返回到正常的变频器变频的使用状况。当振动电机因过流、过载、断相等原因，保护热继电器FR将动作，切断控回路的电源，给料机将自动停机。两台惯性振动机在远行时要求彼此转向相反，即一台正转一台反转。如发现两太振动电机转向一致时，可将任一台振动电机的三根引线的任意两根线对调。3.本课题的研究意义 当前全球经济发展过程中，有两条显著的相互交织的主线：能源和环境。能源的紧张不仅制约了相当多发展中国家的经济增长，也为许多发达国家带来了相当大的问题。能源工业作为国民经济的基础，对于社会、经济的发展和人民生活水平的提高都极为重要。在高速增长的经济环境下，中国能源工业面临经济增长与环境保护的双重压力。有资料表明，受资金、技术、能源价格的影响，中国能源利用效率比发达国家低很多。中国分别是瑞士、意大利、日本、法国、德国、英国、美国、加拿大的14.4倍、11.3倍、10.6倍、8.8倍、8.3倍、7.2倍、4.6倍、和4.2倍。1995年，中国火电厂煤耗为412克标准煤/kWh，是国际先进水平的1.27倍。由此可见，对能源的有效利用在我国已经非常迫切。作为能源消耗大户之一的电机在节能方面是大有潜力可挖的。我国电机的总装机容量已达4亿千瓦，年耗电量达6000亿千瓦时，约占工业耗电量的80%。我国各类在用电机中，80%以上为0.55-220kW以下的中小型异步电动机。我国在用电机拖动系统的总体装备水平仅相当于发达国家50年代水平。因此，在国家十五计划中，电机系统节能方面的投入将高达500亿元左右，所以变频调速系统在我国将有非常巨大的市场需求。变频调速技术(variable velocity valiable frequency technology)是一项综合现代电气技术和计算机控制的先进技术，变频调速的基本原理是根据交流电动机工作原理中的转速关系，即均匀改变电动机定子绕组的电源频率，就可以平滑地改变电动机的同步转速。电动机转速变慢，轴功率就相应减少，电动机输入功率也随之减少。变频调速技术具有调速性能好、节能效果显著、运行工艺安全可靠等优点。在大力提倡节约能源的今天，推广使用这种集现代先进电力电子技术和计算机技术于一体的高科技节能装置，对于提高劳动生产率、降低能耗具有重大的现实意义。可以说变频调速技术是一项利国利民、有广泛应用前景的高新技术。4参考文献：1 宋书中主编. 交流调速系统M. 北京：机械工业出版社, 1999.52 王江,王家军,许镇琳. 基于逆变器死区特性的永磁同步电机系统自适应变结构控制J. 中国电机工程学报,21(8)3 张燕宾主编. 变频调速应用技术M. 北京： 机械工业出版社, 2002.54 殷伟中主编. 大型电动机变频调速的原理及应用M. 牡丹江师范学院报 2004.25 吴秋生. 交流传动的应用与展望J. 自动化博览, 2004,4.6 原魁,刘伟强. 变频器基础及应用M.北京:冶金工业出版社,2003.3.7 周继华、李宏编著.现代电力电子上程J.西安:西北上业大学出版社 19988 吴忠智、吴加林著.变频器应用手册M.北京:机械上业出版社，20029 平鹏主编. 电磁振动给料机主要参数电测法J. 起重机运输机械，197410 日本株式会社. 安川电机VARISPEED - 616G5 使用说明书,1998.11 王若尧. 如何合理使用变频器J.内蒙古科技与经济,2004,4.5设计(论文)完成进度计划第01周至第02周：查阅中文及英文资料（并翻译一篇外文资料），了解有关恒压供水技术，收集恒压供水方面资料；第03周至第03周：完成毕业设计（论文）开题报告，并开始进行毕业设计；第04周至第05周：完成方案论证与比较设计；第06周至第07周：完成控制工艺流程方案设计；第08周至第09周：完成电气控制的手动、自动、主控制电路、控制电路图设计；第10周至第12周：完成S7-200恒压供水PLC程序的编制；第13周至第15周：整理相关资料，完成毕业设计（论文）手稿及最终电脑打印的毕业论文；第16周至第16周：毕业设计（论文）小
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