2650.自动化传动的变频驱动设计.doc
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1、 科技大学毕 业 设 计(论文)题 目 自动化传动的变频驱动设计 姓 名 学 号 专 业 电子信息工程 指导教师 分 校 日 期 2008年12月 摘要 本文介绍了变频器的的基本原理结构和控制方式,一般使用变频器时的注意事项,以及变频器在使用过程中连套设备的选择、参数的概念、变频器的调试时参数的设置、维护、故障的检测。文中给出了设计实例,西门子MM430变频器的介绍以及行车变频控制实际的综述,应用变频器可以提高工艺要求、产品质量、生产效率,在现代工业生产中,变频驱动调速发挥着重要意义。 关键字:驱动系统;变频器ABSTRACTThis text introduction change Pin
2、machine of of basic principle structure and control way, general usage change Pin machine of regulation, and change Pin machine at usage in the process connect set equipments of choice, the concept of parameter, change the adjust of Pin machine try parameter of constitution, maintenance, break down
3、of examination.Give in the text design solid example, the Siemens MM430 change Pin machine of introduction and line the car change Pin control actual of overview, application change Pin machine can exaltation craft request, product quality, produce efficiency, change in the modern the industry the p
4、roduction the Pin drive to adjust soon exertive emphasize to want meaning.Key words: Drive system; transducer目录第1章 绪论第2章 变频器基本原理结构与控制方式简介2.1变频器概述- 2.1.1驱动系统组成- 2.1.2变频器功能-2.2变频器简介- 2.2.1变频器的基本结构- 2.2.2变频器的分类- 2.2.3变频器中常用的控制方式- 2.2.4变频器网络控制及通讯系统- 2.2.5变频器未来的发展方向-第3章 一般变频器的安装和注意事项3.1 变频器的安装环境、基本配置、抗干扰
5、- 3.1.1 变频器的安装环境- 3.1.2变频器的安装方式- 3.1.3变频的器的接线- 3.1.4如何改善变频器的功率因数- 3.1.5变频器的抗干扰- 3.1.6变频器的防雷- 3.1.7变频器的制动部件选用-第4章 变频器的调试、维护、故障检测 4.1 变频器的调试- 4.1.1变频器接通电源试运行(不接电机)- 4.1.2变频器带电机空载运行- 4.1.3变频器带载试运行- 4.1.4变频器与上位机相连进行系统调试- 4.2如何维护及常见故障检测- 4.2.1维护- 4.2.2 常见故障检测-第5章 驱动变频器的连套设备及选择 5.1驱动主要电器部件选择- 5.2制动电阻- 5.3
6、选择匹配的变频器-第6章 变频器基频设置参数的概念 6.1基频参数的概念- 6.2如何设置基频- 6.3基频设置的注意点- 第7章 变频器的实际介绍应用 7.1西门子MM430介绍- 7.2行车的变频控制实际综述-第8章 总结与展望致谢参考文献第一章 绪论1.1 论文研究背景在现代化快节奏社会中,处处充满动力,高科技的今天,汽车、火车、飞机等,不可能一直保持匀速行驶,可以通过改变发动机的转速,来改变行驶速度。那么在现代工业自动化生产中,那它也需要改变生产线的速度,那么大家都知道,生产线的驱动一般是电机拖动的,电机的动源来自电能源,要改变电机的转速,就要改变电供的频率,那么就要运用到驱动中的发动
7、机-变频器。 变频器是一种能够简单、自由地改变交流电机转速的一种控制装置。简单地说变频器通过改变电机输入电压的频率来改变转速的。是利用电力半导体器件的通断作用,变频器将工频电源变换为另一频率的电能控制装置、流体传动、电气传动与机械传动一起,驱动着现代工业的运转。现在机械或电气传动,似乎更多地加入了流体技术、智能控制技术部分,机械、电子、传感器技术,转件的合成已成为一种重要的趋势。1.2 变频驱动的特点到20世纪80年代,由于电力电子技术、微电子技术和信息技术的发展,工业自动化对运行速度控制的要求,就出现了变频调速技术,变频调速是一种通过改变交流电动机的供电频率来改变其运行速度。它以其优异的性能
8、逐步取代其它交流电动机调速方式,以及其它直流电动机调速系统,成为电气传动的最佳选择。 在现代工业自动化生产动力控制中,需要平滑调速的机械常应用直流电动机拖动,但直流电动机结构复杂,维修困难,价格也比较高.交流异步电动机结构简单、坚固、经济、耐用、运行可靠,是工农业生产的主要动力,但要实现良好调速,则对设备要求高,给使用带来困难。只是在变频调速技术问世以后,交流异步电动机的平滑调速才得以实现。1.3 变频驱动的简单介绍随着电力电子技术、计算机技术,自动控制技术的迅速发展,交流调速取代直流调速已成为现代电气传动的主要发展方向之一,而异步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
9、改善环境,推动技术进步的一种主要手段,它以其优越的调速和起制动性能、高效率、高功率因数和显著的节电效果而广泛应用于风机、水泵等的大、中型笼型感应电动机,它被公认为最有发展前途的调速方式。1.4 本文要完成的工作课题研究的主要内容: (1)了解变频器基本原理结构与控制方式; (2)一般变频器的安装和注意事项;(3)变频器的调试、维护、故障检测; (4)驱动变频器的连套设备及选择;(5)变频器参数设置及在实际生活中的应用1.5 论文的构成本论文正文部分共分为八章。第一章为绪论部分,概括了本文的研究目的和内容,对整体的框架做了简要的介绍。第二章为变频器基本原理结构与控制方式的概述,介绍了变频器的具体
10、情况。第三章介绍了一般变频器的安装和注意事项。第四章讲述变频器的调试、维护、故障检测。第五章讲述驱动变频器的连套设备及选择。第六章讲述变频器参数概念设置方法。第七章讲述变频器在实际生活中应用的介绍。除正文外,本论文附目录一份,中英文摘要一份,致谢词一份,参考文献一份。第二章 变频器基本原理结构与控制方式简介2.1变频器概述 2.1.1驱动是整个自动化传动的总称,那么变频器就是整个驱动的灵魂。 简单介绍整个驱动包含的主要元器件部分: (1)变频器 (2)逆变器 (3)整流单元 (4)整流/反馈单元 (5)反馈输入单元 (6)制动单元和制动电阻 (7)输入电源的直流母线 (8)抗干扰滤波器 (9)
11、电网进线电抗器 (10)输入电源滤波器 (11)保护熔断器 (12)输出滤波器 (13)通讯板 (14)辅助设备 (1)整流器就是把工频变换成直流电源,电网侧的交流器就是整流器。电网侧的变流器为整流器,它的作用是把工频电源变换成直流电源。三相交流电源一般需经过压敏电阻网络引入到整流桥的输入端。压敏电阻网络的作用是吸收交流电网浪涌过电压,从而避免浪涌侵入,导致过电压而损坏变频器。整流电路按其控制方式可以是直流电压源,也可以是直流电流源。电压型变频器的整流电路属于不可控整流桥直流电压源,当电源线电压为380V时,整流器件的最大反向电压一般为1000V,最大整流电流为通用变频器额定电流的2倍。 (2
12、)逆变器由中间回路直流电压利用脉冲宽度调制方法生成一个三相交流变频电压。负载侧的交流器为逆变器,它是将直流功率变换为所需求频率的交流功率。其输出频率由0Hz至最大600Hz。内部的24V直流电压通过一个集成供电单元供电。装置由内部闭环电子线路控制,功能由装置软件提供。 (3)制动单元和制动电阻电动机在工作频率下降过程中,异步电动机的转子转速将超过此时的同步转速处于再生制动状态,拖动系统的动能要反馈到直流电路中,使直流电压不断上升,但这是不允许的,必须通过制动电阻将直流电路里的能量消耗掉。制动单元由大功率晶体管及其驱动电路构成,其功能是控制流过的放电电流。变频器中的制动电路是为了满足异步电动机制
13、动的需要而设置的 ,对于大、中容量的通用变频器来说,为了节约能源,一般采用电源再生单元将上述能量回馈给供电电源。而对于小容量通用变频器来说,则通常采用制动电路,将异步电动机反馈回来的能量在制动电路上消耗掉。 (4)可通过操作控制面板,舒适型操作控制面板,端子排或通过总线系统的串行接口进行操作控制。 因此,装置还必须备有若干接口和用于选件板的插槽口,可以进行数据连接。脉冲编码器和模拟测速机可用作电机的编码器,反馈电机转速。2.1.2变频器的功能是将频率、电压都固定的交流电变换成频率、电压都连续可调的三相交流电源。 随着交流电动机控制理论、电力电子技术。大规模集成电路和微型计算机技术的迅速发展,交
14、流电动机变频调速技术已日趋完善。变频调诉器可以作为自动控制系统中的执行单元,也可以作为控制单元.作为执行单元时,变频器接收来自控制器的信号,跟据控制信号改变输出电源的频率.作为控制单元时,变频器本身兼有控制器的功能,单独完成控制调节作用,通过改变电动机电源的频率来调整电动机转速,进而达到改变电动机传动的目的。2.2变频器简介 2.2.1 变频器的基本结构 变频器是把工频电源(50Hz或60Hz)变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变成交流电。对于如矢量控
15、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CPU以及一些相应的电路。 2.2.2 变频器的分类 变频器的分类方法有多种,按照主电路工作方式分类,可以分为电压型变频器和电流型变频器;按照开关方式分类,可以分为PAM控制变频器、PWM控制变频器和高载频PWM控制变频器;按照工作原理分类,可以分为V/f控制变频器、转差频率控制变频器和矢量控制变频器等;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。 2.2.3 变频器中常用的控制方式 控制方式是通过整流先将交流整成直流,在电流形式的转换过程中,通过改变峰值电压和频率,再将直流整成一定
16、频率的交流,从而达到可以控制转速的目的。同时变频器的控制电路常由运算电路,检测电路,控制信号的输入、输出电路,驱动电路和制动电路等构成。其主要任务是完成对逆变器的开关控制,对整流器的电压控制,以及完成各种保护功能等。 目前主要在以下场合优先考虑采用变频调速: (1)多台电动机同步拖动。 (2)由于环境有限,必须使用封闭式笼型电动机且要求有较大的调速范围。 (3)进行无齿轮传动的某些低速大容量设备。 (4)高速传动机械。 (5)改造笼型电动机拖动的风机,泵类机械等,以节约能源。 变频电机与普通电机的主要区别在于: 因为变频器的输出有高次谐波,这就要求变频电机的绕组绝缘等级要比普通电机的高,在改造
17、中如果不更换电动机就必然需要滤波器将高次谐波滤去,从而减小变频器输出的高次谐波对电动机的危害! 1电机控制 (motor control)原理 电机转速公式:n=60f(1-s)/p f定子供电电压的频率 p极对数(电机极数) s转差率 n电机转速 可以看出,调节电机输入电压的频率f,即可改变电机的转速n。 那么电机的旋转速度为什么能够改变?其实大部分交流电机的旋转速度取决于电机的极数和频率。电机的极数是固定不变的,由于极数值不是一个连续的数值,所以不适合改变极对数来调节电机的速度。另外,频率是电机供电电源的电信号,所以该值能够在电机的外面调节后再供给电机,这样电机的旋转速度就可以被自由的控制
18、。因此,以控制频率为目的的变频器,是作为调速设备的优选。 改变频率和电压是最优的控制方法。必须注意,如果仅改变频率,电机将会烧坏。那么为了电机烧毁事故的发生,变频器在改变频率的同时必须要同时改变电压,所以一直提到是变频变压控制。2 非智能控制方式 在交流变频器中使用的非智能控制方式有V/f协调控制、转差频率控制、矢量控制、直接转矩控制等。 (1)变压变频控制(variational voltage variational frequency) V/f控制是为了得到理想的转矩-速度特性,基于在改变电源频率进行调速的同时,又要保证电动机的磁通不变的思想而提出的,通用型变频器基本上都采用这种控制方式
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- 2650. 自动化 传动 变频 驱动 设计
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