第一篇：變頻調(diào)速在天車上的應(yīng)用研究

變頻調(diào)速在天車上的應(yīng)用研究

［摘要］文章論述變頻調(diào)速的原理、變頻調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)和ABB調(diào)壓裝置的不足，并對(duì)變頻調(diào)速取代轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速的理論依據(jù)進(jìn)行可行性分析。

［關(guān)鍵詞］變頻調(diào)速；變頻器；恒轉(zhuǎn)矩；天車

［作者簡(jiǎn)介］常海吉，安鋼第一煉軋廠電氣助理工程師，河南安陽(yáng)，455004；杜奇超，安鋼第一煉軋廠電氣工程師，河南安陽(yáng)，455004

［中圖分類號(hào)］ TH16 ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ A ［文章編號(hào)］ 1007-7723（2007）09-0047-0001

目前，天車的調(diào)速是通過(guò)繞線異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)，即不同的轉(zhuǎn)子電阻，理想空載轉(zhuǎn)速n1（同步轉(zhuǎn)速）不變，電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩也不變，但臨界轉(zhuǎn)差率Sm卻隨著轉(zhuǎn)子電阻的增大而增大，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)速。這種調(diào)速控制簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，投資少。但低速時(shí)損耗大，不能平滑調(diào)速。變頻調(diào)速是取代接觸器及電阻箱的模塊化調(diào)速，具有故障自診斷功能，響應(yīng)速度快，調(diào)速平滑，是一種比較理想的調(diào)速方法。

一、變頻調(diào)速原理

異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 n＝60f（1－s）/p

其中：f――電源頻率

S――轉(zhuǎn)差率

P――電機(jī)極對(duì)數(shù)

可以看出，改變頻率f可以改變轉(zhuǎn)速n。

對(duì)異步電動(dòng)機(jī)而言，電動(dòng)機(jī)定子回路的電壓平衡方程式為：

Ｕ≈Ｅ1＝４.44ｆｗ1φｍｋｗ1∝ｆφｍ

其中：Ｕ――定子電壓

Ｅ1――定子電勢(shì)

ｗ1――定子繞組每相串聯(lián)匝數(shù)

φｍ――氣隙主磁通

ｋｗ１――定子繞組的繞組系數(shù)

變頻調(diào)速在改變f的同時(shí)，要求改變定子電壓U，以保持氣隙主磁通φｍ不變，從而保持電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力不變；否則，將引起氣隙主磁通的變化，當(dāng)氣隙主磁通增加時(shí)，會(huì)引起電動(dòng)機(jī)磁路過(guò)分飽和，定子電流會(huì)急劇增加，影響電動(dòng)機(jī)的負(fù)載能力。變頻調(diào)速的理論依據(jù)正是在保證電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力不變情況下，依據(jù)不同的負(fù)載，對(duì)f和U按一定的比例調(diào)節(jié)。天車中的負(fù)載是恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，負(fù)載轉(zhuǎn)矩與Ｕ和f的比值成正比關(guān)系，當(dāng)f增加時(shí)，Ｕ增加，電磁轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)加速運(yùn)行；否則，電動(dòng)機(jī)減速運(yùn)行，當(dāng)U和f的比值不變時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩等于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)勻速運(yùn)行。

二、天車運(yùn)行分析

以安鋼第一煉軋廠200T天車主起升為例，采用ABB定子調(diào)壓和轉(zhuǎn)子串電阻相結(jié)合方式進(jìn)行速度調(diào)節(jié)，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)低電壓全電阻控制，低電壓由ABB調(diào)壓裝置提供，啟動(dòng)后由ABB調(diào)壓裝置和轉(zhuǎn)子切換電阻共同控制電動(dòng)機(jī)速度，屬于有級(jí)調(diào)節(jié)；運(yùn)行中，通過(guò)對(duì)測(cè)速發(fā)電機(jī)信號(hào)的檢測(cè)完成對(duì)電動(dòng)機(jī)的失速控制。

系統(tǒng)提供對(duì)ABB調(diào)壓裝置限流保護(hù)的熔斷器以及檢測(cè)主回路缺相或斷線的電壓監(jiān)測(cè)繼電器。該控制方式的不足：（1）ABB調(diào)壓裝置屬于可控硅調(diào)壓調(diào)速，過(guò)載能力低，控制有死區(qū)，且不能單獨(dú)完成調(diào)速過(guò)程，保護(hù)速度響應(yīng)慢（需要經(jīng)過(guò)測(cè)速發(fā)電機(jī)的反饋）。（2）轉(zhuǎn)子串電阻回路沒(méi)有保護(hù)與檢測(cè)，當(dāng)回路出現(xiàn)短路、斷路、接地時(shí)，容易損壞電機(jī)。電阻切換是有級(jí)切換，速度調(diào)節(jié)不平滑，電流常發(fā)生突變，容易損壞轉(zhuǎn)子滑環(huán)、炭刷和電器控制元件。

三、改造方法及優(yōu)點(diǎn)

采用變頻調(diào)速恒轉(zhuǎn)矩控制方式，取代ABB調(diào)壓裝置，將轉(zhuǎn)子短接，失速控制可以由轉(zhuǎn)子上的失速開(kāi)關(guān)直接控制?？刂浦?，只對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置或修改，就能獲得需要的速度。采用變頻調(diào)速具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）控制線路簡(jiǎn)單，調(diào)速平滑。（2）有故障自診斷功能，內(nèi)部設(shè)置有過(guò)電壓、過(guò)電流、短路、接地等保護(hù)，保證運(yùn)行的可靠性。（3）控制元件采用IGBT，過(guò)載能力高、速度響應(yīng)快。

總之，變頻調(diào)速是一種先進(jìn)的控制方式，其采用的IGBT具有通態(tài)壓降小、斷態(tài)阻抗大、開(kāi)關(guān)頻率高等優(yōu)點(diǎn)，使得變頻調(diào)速在高速傳動(dòng)中具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。

第二篇：變頻調(diào)速在天車的應(yīng)用分析

PLC－變頻器在橋式起重機(jī)中的應(yīng)用分析

引言

隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，PLC、變頻器等自動(dòng)化產(chǎn)品在電力拖動(dòng)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。起重機(jī)械采用PLC-變頻器調(diào)速逐漸得到推廣和普及，PLC程序控制取代傳統(tǒng)的繼電-接觸器控制逐漸成為起重機(jī)械電氣控制的主流；用變頻電動(dòng)機(jī)或異步電動(dòng)機(jī)取代繞線電機(jī)，再配合先進(jìn)的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)和人機(jī)界面系統(tǒng)，提高了設(shè)備控制精度和穩(wěn)定性，降低了故障率，且節(jié)能效果顯著，易于檢修維護(hù)，成為提高企業(yè)生產(chǎn)效率的好途徑。

１ 起重機(jī)械的組成及負(fù)載特點(diǎn)

起重機(jī)械最基本的工作機(jī)構(gòu)有以下四種：即起升機(jī)構(gòu)、小車機(jī)構(gòu)、大車機(jī)構(gòu)。起升機(jī)構(gòu)是主要功能機(jī)構(gòu)，其正反轉(zhuǎn)工作變換比較頻繁，每次的起吊重量差別比較大，且具有恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的特點(diǎn)。起重機(jī)械的起升機(jī)構(gòu)由電動(dòng)機(jī)、減速器、卷筒等部分組成，其作用可將原動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榈蹉^的垂直升降運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)吊具垂直升降的目的功能不可缺少的部分。

由于重物在空中具有位能，重物上升時(shí)，是電動(dòng)機(jī)克服各種阻力(包括重物的重力、摩擦阻力等)而做功，屬于阻力負(fù)載；重物下降時(shí)，由于重物本身具有按重力加速度下降的能力(位能)，因此，當(dāng)重物的重力大于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的摩擦阻力時(shí)，電動(dòng)機(jī)成為了能量的接受者，故屬于動(dòng)力負(fù)載。但當(dāng)重物的重力小于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的摩擦阻力時(shí)，重物仍須由電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)下降，仍屬于阻力負(fù)載。

為使重物在空中停止在某一位置，在起升機(jī)構(gòu)中還必須設(shè)置制動(dòng)器和停止器等控制部件。為了適應(yīng)不同吊重對(duì)作業(yè)速度的不同要求，起升速度應(yīng)能調(diào)節(jié)，并具有良好的微動(dòng)控制性能。微動(dòng)速度一般在0.25～0.4m/min范圍。

通過(guò)對(duì)起升機(jī)構(gòu)分析不難發(fā)現(xiàn)，其工作中的主要有三種轉(zhuǎn)矩：

(1)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩TM，即由電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩是主動(dòng)轉(zhuǎn)矩，其方向可正可負(fù);

(2)重力轉(zhuǎn)矩TG，即由重物及吊鉤等作用于卷筒的轉(zhuǎn)矩，其大小等于重物及吊鉤等的復(fù)合重量G與卷筒半徑r的乘積：

TG=G·r(1)

TG的方向永遠(yuǎn)是向下的。

(3)摩擦轉(zhuǎn)矩T0，即由于減速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比較大，減速機(jī)構(gòu)的摩擦轉(zhuǎn)矩(包括其他損失轉(zhuǎn)矩)不可忽視。摩擦轉(zhuǎn)矩的特點(diǎn)是，其方向永遠(yuǎn)與運(yùn)動(dòng)方向相反。

２ 變頻調(diào)速的基本原理與電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 2.1 變頻調(diào)速的基本原理

一般三相異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法有：(1)改變磁極對(duì)數(shù)p來(lái)改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，所得到的轉(zhuǎn)速只能是3000、1500、1000…，為有級(jí)調(diào)速；(2)改變轉(zhuǎn)差率s調(diào)速，常用的方法是改變定子電壓調(diào)速和滑差電機(jī)調(diào)速，該方法轉(zhuǎn)子損耗較大，效率低；(3)改變定子電源頻率f1，其調(diào)速屬于改變同步轉(zhuǎn)速n1調(diào)速，由于沒(méi)有人為的改變s，轉(zhuǎn)子中不產(chǎn)生附加的轉(zhuǎn)差功率損耗，所以效率高。其是一種較為理想的調(diào)速方法，但變頻調(diào)速需要較復(fù)雜的控制電路組成。

三相異步電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速為（2）

式中，p——磁極對(duì)數(shù)；

f1——定子電流頻率，即電源的頻率，f1=50Hz；

s——轉(zhuǎn)差率，即同步轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速二者之差與同步轉(zhuǎn)速的比值。

由于交流電的頻率，T為交流電的周期。變頻調(diào)速就是改變逆變器輸出交流電壓的周期，就可以改變交流

電壓的頻率f。所謂改變周期，實(shí)際上是在控制電路上采用晶閘管，通過(guò)改變晶閘管的導(dǎo)通時(shí)間，實(shí)現(xiàn)交流電周期的改變。導(dǎo)通時(shí)間越短，輸出交流電壓周期越短，頻率越高。即從控制上，用改變晶閘管門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率控制逆變器輸出電壓的頻率f1，從而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)工作速度的調(diào)節(jié)。2.2 電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的機(jī)械特性

起重機(jī)械各部分的拖動(dòng)系統(tǒng)，一般都需要調(diào)速，在變頻調(diào)速問(wèn)世之前，已經(jīng)發(fā)明了多種調(diào)速方法，獲得了廣泛的應(yīng)用。例如：增大或改變轉(zhuǎn)子回路內(nèi)電阻的調(diào)速、電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)等等。比較常見(jiàn)的是采用繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)，調(diào)速方法是通過(guò)滑環(huán)和電刷在轉(zhuǎn)子回路內(nèi)串入若干段電阻，由接觸器來(lái)控制接入電阻的多少，從而控制了轉(zhuǎn)速。

n = n0-k(Ra + Ri)T（3）式中，n——電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速；

n0 ——電動(dòng)機(jī)理想空載轉(zhuǎn)速；

k——比例系數(shù)；

Ra——電樞電阻；

Ri——回路內(nèi)串電阻；

T ——電樞電流切割磁力線所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩。

從圖2不難發(fā)現(xiàn)，由于回路內(nèi)串電阻的存在，其電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性變軟，輸出速度降低；而機(jī)械特性越軟，電動(dòng)機(jī)的負(fù)載能力越差。

電動(dòng)機(jī)采用變頻調(diào)速，一方面可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能，另一方面可以保持較硬的機(jī)械特性，負(fù)載能力較好。下面就起升過(guò)程中的電動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)說(shuō)明變頻調(diào)速對(duì)機(jī)械特性的影響情況。

(1)重物起吊上升時(shí)，其旋轉(zhuǎn)方向與電樞電流產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩方向相同，即電動(dòng)機(jī)受正向轉(zhuǎn)矩作用，其機(jī)械特性在第1象限，如圖3中之曲線①和所示，工作點(diǎn)為A點(diǎn)，轉(zhuǎn)速為n1；

當(dāng)通過(guò)降低頻率而減速時(shí)，在頻率剛下降的瞬間，機(jī)械特性已經(jīng)切換至曲線②了，工作點(diǎn)由A點(diǎn)跳變至A’點(diǎn)，進(jìn)入第二象限，其轉(zhuǎn)矩變?yōu)榉捶较虻闹苿?dòng)轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)速短時(shí)下降，并重新進(jìn)入第一象限，至B點(diǎn)時(shí)，又處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，B點(diǎn)便是頻率降低后的新的工作點(diǎn)，這時(shí)，轉(zhuǎn)速已降為n2。

(2)空鉤(包括輕載)下降時(shí)，吊鉤自身是不能下降的，必須由電動(dòng)機(jī)反向運(yùn)行來(lái)實(shí)現(xiàn)。此時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速都是負(fù)的，故機(jī)械特性曲線在第三象限，如圖4中之曲線③，工作點(diǎn)為C點(diǎn)，轉(zhuǎn)速為n3；

當(dāng)通過(guò)降低頻率而減速時(shí)，在頻率剛下降的瞬間，機(jī)械特性已經(jīng)切換至曲線④、工作點(diǎn)由C點(diǎn)跳變至C’點(diǎn)，進(jìn)入第四象限，其轉(zhuǎn)矩變?yōu)檎较颍宰柚沟蹉^下降，所以也是制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使下降的速度減慢，并重新進(jìn)入第三象限，至D點(diǎn)時(shí)，又處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，D點(diǎn)便是頻率降低后的新的工作點(diǎn)，這時(shí)，轉(zhuǎn)速為n4。

(3)重載下降時(shí)，重物將因自身的重力而下降，電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向是反轉(zhuǎn)(下降)的，但其轉(zhuǎn)矩的方向卻與旋轉(zhuǎn)方向相反，是正方向的，其機(jī)械特性如圖5的曲線⑤所示，工作點(diǎn)為E點(diǎn)，轉(zhuǎn)速為n5。這時(shí)，電動(dòng)機(jī)的作用是防止重物由于重力加速度的原因而不斷加速、達(dá)到使重物勻速下降的目的。在這種情況下，摩擦轉(zhuǎn)矩將阻礙重物下降，故重物在下降時(shí)構(gòu)成的負(fù)載轉(zhuǎn)矩比上升時(shí)小。

２.３ 電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速與原拖動(dòng)系統(tǒng)調(diào)速的機(jī)械特性比較

(1)重物上升時(shí)，兩種調(diào)速方式其機(jī)械特性都在第一象限，如圖6所示，曲線①表示變頻調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性，轉(zhuǎn)速為nl。曲線②表示通過(guò)轉(zhuǎn)子電路串入電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性，即電壓調(diào)速。從兩條曲線可以看出，工作點(diǎn)由A點(diǎn)對(duì)應(yīng)A’點(diǎn)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩大為減小，拖動(dòng)系統(tǒng)因帶不動(dòng)負(fù)載而減速，直至到達(dá)B點(diǎn)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩重新和負(fù)載轉(zhuǎn)矩平衡，工作點(diǎn)轉(zhuǎn)移至B點(diǎn)，轉(zhuǎn)速為降n2，負(fù)載能力相對(duì)于變頻調(diào)速變化明顯。

(2)輕載下降時(shí)兩種調(diào)速方式其工作特點(diǎn)與重物上升時(shí)相同，只是轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速都是負(fù)的，機(jī)械特性在第三象限，如圖6的曲線③和曲線④所示。

(3)重載下降時(shí)，原拖動(dòng)系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)從接法上說(shuō)，是正方向的，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩也是正的。但由于在轉(zhuǎn)子電路中串入了大量電阻，使機(jī)械特性傾斜至如曲線⑤所示。這時(shí)，電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的正轉(zhuǎn)矩比重力產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩小，非但不能帶動(dòng)重物上升，反而由于重物的拖動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的實(shí)際旋轉(zhuǎn)方向是負(fù)的，其工作點(diǎn)在機(jī)械特性向第四象限的延伸線上，如圖中E點(diǎn)所示，這時(shí)，轉(zhuǎn)速為n5。這種工作狀態(tài)的特點(diǎn)是：電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩是正的、卻被重物“倒拉”著反轉(zhuǎn)。解決這種現(xiàn)象的途徑只能是選擇較大的功率，這無(wú)形便增加了設(shè)備成本。

與變頻調(diào)速方式（如圖5所示）相比較，在重載下降時(shí)，兩種調(diào)速方法的工作點(diǎn)都在第四象限，但電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)是不同的。

３ 采用變頻調(diào)速需要注意的問(wèn)題

(1)重物起吊時(shí)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Ts較大，通常在額定轉(zhuǎn)矩 TN的150％以上。考慮到在實(shí)際工作中可能發(fā)生的電源電壓下降以及短時(shí)過(guò)載等因素，一般情況下，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 Ts應(yīng)按照額定轉(zhuǎn)矩TN的150％～180％來(lái)進(jìn)行選擇：

Ts =(150% ~ 180 %)TN(4)

(2)起升機(jī)構(gòu)工作過(guò)程中，在重物剛離開(kāi)泊位上升的瞬間以及在重物剛到達(dá)新泊位下降的瞬間，負(fù)載轉(zhuǎn)矩的變化是十分激烈的，應(yīng)引起注意。

(3)起升裝置在調(diào)整纜繩松弛度時(shí)，以及移動(dòng)裝置在進(jìn)行定位控制時(shí)，都需要點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行，應(yīng)充分注意點(diǎn)動(dòng)時(shí)的工作特性。

(4)在重物開(kāi)始升降或停止時(shí)，要求制動(dòng)器和電動(dòng)機(jī)的動(dòng)作之間，必須緊密配合。由于制動(dòng)器從抱緊到松開(kāi)，以及從松開(kāi)到抱緊的動(dòng)作過(guò)程需要一定的時(shí)間(約6s)，而電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生或消失是在通電或斷電瞬間就立刻反映的。因此，兩者在動(dòng)作的配合上極易出現(xiàn)問(wèn)題。如電動(dòng)機(jī)已經(jīng)通電，而制動(dòng)器尚未松開(kāi)，將導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)的嚴(yán)重過(guò)載；反之，如電動(dòng)機(jī)已經(jīng)斷電，而制動(dòng)器尚未抱緊，則重物必將下滑，即出現(xiàn)溜鉤現(xiàn)象。起重機(jī)械變頻調(diào)速采取的措施

4.1 選擇合適的變頻器容量

在起重機(jī)械中，因?yàn)樯?、降速時(shí)的電流較大，應(yīng)求出對(duì)應(yīng)于最大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和升降速轉(zhuǎn)矩的電動(dòng)機(jī)電流。

通常，起重機(jī)械用變頻器容量按以下步驟求出：

(1)恒定負(fù)荷上升時(shí)的電動(dòng)機(jī)容量PMN（kW）（5）

式中，GN——額定重量(kg)，具體計(jì)算時(shí)，應(yīng)考慮須有125％的過(guò)載能力；

v——額定線速度(m/min)：

η——機(jī)械效率。

(2)變頻器容量

變頻器的額定電流可由下式求出：

變頻器額定電流>電動(dòng)機(jī)額定電流×(6)式中，k1——所需最大轉(zhuǎn)矩÷電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩；

k2——1.5(變頻器的過(guò)載能力)；

k3——1.1(余量)。4.2 溜鉤的預(yù)防措施

起升機(jī)構(gòu)中，由于重物具有重力的原因，如沒(méi)有專門的制動(dòng)裝置，重物在空中是停不住的。為此，電動(dòng)機(jī)軸上必須加裝制動(dòng)器，常用的有電磁鐵制動(dòng)器和液壓電磁制動(dòng)器等。多數(shù)制動(dòng)器都采用常閉式的，即：線圈斷電時(shí)制動(dòng)器依靠彈簧的力量將軸抱住，線圈通電時(shí)松開(kāi)。

為了有效地防止溜鉤，某些新型變頻器設(shè)置了一些獨(dú)特的制動(dòng)功能，如：

(1)零速全轉(zhuǎn)矩功能變頻器可以在速度為0的狀態(tài)下，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩也能達(dá)到額定轉(zhuǎn)矩的150％。這就保證了吊鉤由升、降速狀態(tài)降為零速時(shí)，電動(dòng)機(jī)能夠使重物在空中暫時(shí)停住，直到電磁制動(dòng)器將軸抱住為止，從而防止了溜鉤。

(2)直流強(qiáng)勵(lì)磁功能變頻器可以在起動(dòng)之前和停止時(shí)，自動(dòng)進(jìn)行強(qiáng)直流勵(lì)磁。使電動(dòng)機(jī)有足夠大的轉(zhuǎn)矩(可達(dá)額定轉(zhuǎn)矩的200％)，維持重物在空中的停住狀態(tài)，以保證電磁制動(dòng)器在釋放和抱住過(guò)程中不會(huì)溜鉤。

4.3 變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制

起重機(jī)械拖動(dòng)系統(tǒng)的控制動(dòng)作包括：吊鉤的升降及速度檔次、變幅功能等，都可以通過(guò)可編程序控制器(PLC)進(jìn)行無(wú)觸點(diǎn)控制。

５ 結(jié) 語(yǔ)

異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的電源是一種能調(diào)壓的變頻裝置，應(yīng)用時(shí)常采用由晶閘管元件或自關(guān)斷的功率晶體管器件組成的變頻器。除起重機(jī)械外，變頻調(diào)速已經(jīng)在許多領(lǐng)域內(nèi)獲得廣泛應(yīng)用?？梢灶A(yù)見(jiàn)，隨著生產(chǎn)技術(shù)水平的不斷提高，變頻調(diào)速必將獲得更大的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

1.王進(jìn).施工機(jī)械概論.北京:人民交通出版社,2002

2．李發(fā)海，王巖.電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)（第二版）.北京:清華大學(xué)出版社,2001

3．陳洪禮.交流電動(dòng)機(jī)的近代調(diào)速系統(tǒng).內(nèi)蒙古:內(nèi)蒙古大學(xué)出版社,1992

4．鄭堤，唐可洪.機(jī)電一體化設(shè)計(jì)基礎(chǔ).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002

第三篇：PLC變頻調(diào)速畢業(yè)論文及制作

PLC控制變頻器調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試

論文系列 2007-04-16 17:41:25 閱讀2292 評(píng)論9 字號(hào)：大中小

緒 論

可編程控制器（PLC）是在計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和繼電器控制技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出來(lái)的，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域。它以微處理器為核心，用編寫的程序進(jìn)行邏輯控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等，并通過(guò)數(shù)字量和模擬量的輸入/輸出來(lái)控制機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程。

如今，PLC在我國(guó)各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。在就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的今天，掌握PLC設(shè)計(jì)和應(yīng)用是從事工業(yè)控制研發(fā)技術(shù)人員必須掌握的一門專業(yè)技術(shù)。

任何生產(chǎn)機(jī)械電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，都包括兩個(gè)基本方面：一個(gè)是滿足生產(chǎn)機(jī)械和工藝的各種控制要求，另一個(gè)是滿足電氣控制系統(tǒng)本身的制造、使用以及維修的需要。因此，電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括原理設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)兩個(gè)方面。前者決定一臺(tái)設(shè)備使用效能和自動(dòng)化程度，即決定著生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備的先進(jìn)性、合理性，而后者決定著電氣控制設(shè)備生產(chǎn)可行性、經(jīng)濟(jì)性、外觀和維修等方面的性能。

在現(xiàn)代控制設(shè)備中，機(jī)-電、液-電、氣-電配合得越來(lái)越密切，雖然生產(chǎn)機(jī)械的種類繁多，其電氣控制設(shè)備也各不相同，但電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)方法基本相同。

在最大限度滿足生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝對(duì)電氣控制系統(tǒng)要求的前提下，力求運(yùn)行安全、可靠，動(dòng)作準(zhǔn)確，結(jié)果簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，電動(dòng)機(jī)及電氣元件選用合理，操作、安裝、調(diào)試和維修方便。

要完成好電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)系統(tǒng)，除要求我們掌握必要的電氣設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)外，還要求我們必須經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)踐，深入生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，將我們所學(xué)的理論知識(shí)和積累的經(jīng)驗(yàn)技術(shù)應(yīng)用到設(shè)計(jì)中來(lái)。本次課程設(shè)計(jì)正是本著這一目的而著手實(shí)施的實(shí)踐性環(huán)節(jié)，它是一項(xiàng)初步的模擬工程訓(xùn)練。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我感到更深地了解一般電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求、設(shè)計(jì)內(nèi)容和設(shè)計(jì)方法。

目 錄

課程設(shè)計(jì)任務(wù)書-------------1 緒論-----------------------2 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容---------------5 一.設(shè)計(jì)要求---------------5 二.設(shè)計(jì)任務(wù)和目的---------5 三.課題要求---------------5 四.控制要求---------------5 五.總體設(shè)計(jì)方案-----------6 六．硬件部分設(shè)計(jì)-----------9 七．軟件部分設(shè)計(jì)-----------13 八．調(diào)試過(guò)程和結(jié)果---------17 心得體會(huì)------------------18 參考文獻(xiàn)------------------19

課程設(shè)計(jì)內(nèi)容

一.設(shè)計(jì)要求 1.確定控制方案，選擇PLC和變頻器及電動(dòng)機(jī)型號(hào)。2.畫出電氣控制線路原理圖。3.設(shè)計(jì)程序

4.完成PLC控制系統(tǒng)梯形圖軟件的編制任務(wù)。

5.在實(shí)驗(yàn)室條件下，通過(guò)試驗(yàn)調(diào)試初步驗(yàn)證其程序的正確性。

二.設(shè)計(jì)任務(wù)和目的

1.了解PLC控制變頻調(diào)速系統(tǒng)。

2.了解OMRON-CS系列CPU加CS1W-MAD44模擬量I/0模塊和ID模塊。3.了解電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則、內(nèi)容與一般步驟。掌握PLC控制變頻調(diào)速系統(tǒng)調(diào)試基本過(guò)程及方法。

三.課題要求

1.按題意要求，畫出PLC端子接線圖及控制梯形圖；

2.完成PLC端子接線工作，并利用編程器輸入梯形圖控制程序，完成調(diào)試； 3.完成課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書

電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則：在最大限度滿足生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝對(duì)電氣控制系統(tǒng)要求的前提下，力求運(yùn)行安全、可靠、動(dòng)作準(zhǔn)確、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、電動(dòng)機(jī)及電氣元件選用合理，操作、安裝、調(diào)試和維修方便。

四.控制要求

1.變頻調(diào)速器受0~10V輸入電壓控制；

0V輸出頻率為0HZ，對(duì)應(yīng)同步轉(zhuǎn)速為0 r/min； 5V輸出頻率為18HZ，對(duì)應(yīng)同步轉(zhuǎn)速為1500 r/min； 10V輸出頻率為36HZ，對(duì)應(yīng)同步轉(zhuǎn)速為3000 r/min； 輸入電壓與輸出頻率按線性關(guān)系變化。

2.要求輸出轉(zhuǎn)速按函數(shù)變化，請(qǐng)編寫梯形圖控制程序，并完成調(diào)試。

3.改變輸出轉(zhuǎn)速~時(shí)間的變化函數(shù)，重復(fù)上述過(guò)程.五.總體設(shè)計(jì)方案

本次設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)控制變頻調(diào)速系統(tǒng)，選用PLC和變頻器的組合可完成數(shù)字量的輸入，實(shí)現(xiàn)模擬量和數(shù)字量的輸出控制?？梢酝ㄟ^(guò)對(duì)頻率的調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)速度的控制，使得速度變化更加平滑和實(shí)現(xiàn)精確調(diào)速。

1.選擇機(jī)型

本次設(shè)計(jì)PLC控制變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)中可以用OMRON-CPM2A PLC加模擬量擴(kuò)展單元,也可以用OMRON-CS系列CPU加CS1W-MAD44模擬量I/0模塊.在這里選用OMRON-CS系列CPU加CS1W-MAD44模擬量I/0模塊和ID模塊.變頻器采用歐姆龍公司的變頻器，電機(jī)選擇380V,3000W，3000r/min。

2.確定系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu) 由PLC和變頻器組成的開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，模擬量輸入端由兩輸入，開(kāi)始與停止按鈕；PLC輸出端是從0—10V的模擬量作為變頻器的輸入。

實(shí)現(xiàn)如下控制：

0V輸出頻率為0Hz，對(duì)應(yīng)同步轉(zhuǎn)速為0r/min;5V輸出頻率為18Hz，對(duì)應(yīng)同步轉(zhuǎn)速為1500r/min;10V輸出頻率為36Hz，對(duì)應(yīng)同步轉(zhuǎn)速為3000r/min。

當(dāng)PLC模擬量輸出0—10V變化時(shí)，變頻器輸出頻率為36Hz；電機(jī)經(jīng)過(guò)20s速度由0—3000r/min；電機(jī)以最大速度運(yùn)行10s，PLC模擬量輸出由10V將到5V，變頻器輸出頻率為18Hz，對(duì)應(yīng)同步轉(zhuǎn)速降為1500 r/min經(jīng)歷10s達(dá)到一定值速度運(yùn)行20s后，PLC模擬量輸出由5V降到0V，變頻器輸出為0Hz，電機(jī)轉(zhuǎn)速為0r/ min。

3.系統(tǒng)流程圖

4.系統(tǒng)原理接線圖

5.設(shè)計(jì)步驟

(1)使用PLC的OD模塊的兩個(gè)輸入點(diǎn)作為系統(tǒng)的啟動(dòng)和停止信號(hào)的輸入點(diǎn)；(2)使用PLC的ID模塊的一個(gè)輸出點(diǎn)作為使電機(jī)正轉(zhuǎn)啟動(dòng)的輸出信號(hào)，接到變頻器的S0端子上；

(3)連接CS1W-MAD44模擬量I/0模塊的A1+、A2-至變頻器的電壓輸入端；(4)調(diào)節(jié)變頻器使其輸出頻率受模擬量輸入電壓控制；(5)然后編制輸出按時(shí)間函數(shù)循環(huán)的梯形圖程序；(6)最后調(diào)試并運(yùn)行。

六.硬件部分設(shè)計(jì)

1.CS1W-MAD44模擬量I/0模塊圖

2.CS1W-MAD44模擬量I/0功能塊

3.模擬量輸出回路

4.輸出規(guī)格

如果設(shè)臵值超過(guò)下面提供的規(guī)定，將發(fā)生輸出設(shè)臵錯(cuò)誤，并將輸出有輸出保持功能規(guī)定的輸出量。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求選取輸出范圍:0~10 V： 5.標(biāo)度轉(zhuǎn)換

輸出范圍:0~10V所對(duì)應(yīng)的16進(jìn)制數(shù)為:0000H~0FA0H 6.模擬量輸出接線圖

7.數(shù)據(jù)交換概要

數(shù)據(jù)通過(guò)特殊I/O單元區(qū)域(用來(lái)操作單元的數(shù)據(jù))和特殊I/O單元DM區(qū)域(用來(lái)進(jìn)行初始設(shè)臵的數(shù)據(jù))在CPU單元和CS1W-MAD44模擬量I/O單元之間交換。

8.I/O刷新數(shù)據(jù)

模擬輸入轉(zhuǎn)換值，模擬輸出設(shè)臵值，和其它用來(lái)操作單元的數(shù)據(jù)根據(jù)單元號(hào)在CPU單元的特殊I/O單元區(qū)域里分配，并在I/O刷新過(guò)程中交換.9.固定數(shù)據(jù)

單元的固定數(shù)據(jù)，如模擬量輸入信號(hào)范圍和模擬量輸出信號(hào)范圍，根據(jù)單元號(hào)在CPU單元的特殊I/O單元DM區(qū)域里分配，并在電源接通或單元重啟動(dòng)時(shí)交換。

10.設(shè)臵單元號(hào)開(kāi)關(guān)

每個(gè)模擬量I/O單元占據(jù)的特殊I/O單元區(qū)域和特殊I/O單元DM區(qū)域字地址是通過(guò)單元前板上的單元號(hào)開(kāi)設(shè)臵的。11.模擬量I/0模塊的軟件設(shè)臵過(guò)程

在此系統(tǒng)中單元號(hào)設(shè)臵成4.(1)根據(jù)下表，特殊I/0單元域地址CIO2040-CIO2049, 特殊I/0單元DM區(qū)域地址D20400-D20499.(2)根據(jù)系統(tǒng)原理接線圖，A1 A2電壓輸出1和CIO區(qū)中轉(zhuǎn)換可用字表設(shè)臵2040為: 0001H

(3)根據(jù)輸入使用設(shè)臵表，設(shè)臵D20400為: 0001H

(4)根據(jù)輸入信號(hào)范圍表，設(shè)臵D20401為: 0001H

上面的所有設(shè)臵在程序的1~3條完成。

七.軟件部分設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)是根據(jù)系統(tǒng)給定的時(shí)間函數(shù)運(yùn)行的，所以軟件的設(shè)計(jì)主要是以時(shí)間原則來(lái)設(shè)計(jì)。

1.程序的主體主要由以下三部分組成(1)控制字的設(shè)臵(2)時(shí)間段設(shè)計(jì)(3)數(shù)據(jù)的增減 2.I/0分配表

3.系統(tǒng)設(shè)計(jì)程序 PLC梯形圖

4.程序助記符

LD

啟動(dòng)按鈕 LD

停止按鈕 KEEP(011)啟動(dòng)保持 LD

啟動(dòng)保持 MOV(021)#000F 2040 //

轉(zhuǎn)換可用位臵1 LD

啟動(dòng)保持

MOV(021)#000F D20400 //

輸出使用位臵1 LD

啟動(dòng)保持

MOV(021)#0055 D20401 // 輸出信號(hào)范圍臵0101.0-10V LD

啟動(dòng)保持 ANDNOT T0004

@MOV(021)#0000 D0

//

一個(gè)循環(huán)開(kāi)始時(shí)臵#0000 LD

啟動(dòng)保持

MOV(021)D0 20

//

送D0 值至輸出通道 LD

啟動(dòng)保持

ANDNOT T0004

TIM 0000#0200

//

時(shí)間變化流程 TIM 0001 #000 TIM 0002 #0400 TIM 0003 #0600 TIM 0004 #0650

LD

啟動(dòng)保持 AND P_0_02s ANDNOT T0000

@+(400)D0 #0004 D0

// D0值增加,使輸出值連續(xù)增加 LD

啟動(dòng)保持 AND P_0_02s AND T0001 ANDNOT T0002

@-(410)D0 #0004 D0

// D0值減小,使輸出值連續(xù)減小 LD 啟動(dòng)保持 AND P_0_02s AND T0003 ANDNOT T0004

@-(410)D0 #0008 D0

// D0值減小,使輸出值連續(xù)減小 LD 啟動(dòng)保持

OUT 0.00 //

變頻器正轉(zhuǎn)啟動(dòng)信號(hào) END(001)5.程序說(shuō)明

第0條：起動(dòng)和停止信號(hào)，用KEEP保持在2100.00中，表示程序啟動(dòng)運(yùn)行。

第1條：程序啟動(dòng)運(yùn)行過(guò)程中，根據(jù)接線圖A1 A2電壓輸出1和CIO區(qū)中轉(zhuǎn)換可用字表設(shè)臵2040為: 000FH

第2條：程序啟動(dòng)運(yùn)行過(guò)程中，根據(jù)輸入使用設(shè)臵表設(shè)臵D20400為: 000FH 第3條：程序啟動(dòng)運(yùn)行過(guò)程中，根據(jù)輸入信號(hào)范圍表設(shè)臵D20401為: 0055H

第4條：程序啟動(dòng)時(shí)并且每個(gè)循環(huán)的開(kāi)始時(shí)D0臵#0000，所以輸出電壓每次都是從0V開(kāi)始

第5條：只要是在運(yùn)行過(guò)程中，在程序每次掃描過(guò)程中D0中的值臵入2040通道中轉(zhuǎn)換成電壓輸出。

第6條：程序啟動(dòng)運(yùn)行過(guò)程中，每次循環(huán)中設(shè)臵成五個(gè)時(shí)間段T0000—T0004，T0004為復(fù)位信號(hào)。

第7條：程序啟動(dòng)運(yùn)行過(guò)程中，從0—20秒，D0中的數(shù)在每個(gè)0.02秒脈沖的上升沿時(shí)加#0004，則20秒時(shí)剛好D0值為#0FA0，即10V。

第8條：程序啟動(dòng)運(yùn)行過(guò)程中，從30—40秒，D0中的數(shù)在每個(gè)0.02秒脈沖的上升沿時(shí)減#0004，則10秒后剛好D0值為#07D0，即為5V。

第9條：程序啟動(dòng)運(yùn)行過(guò)程中，從60—65秒，D0中的數(shù)在每個(gè)0.02秒脈沖的上升沿時(shí)減#0008，則5秒時(shí)剛好D0值減為#0000，即0V。

第10條：程序啟動(dòng)運(yùn)行過(guò)程中電機(jī)正轉(zhuǎn)信號(hào)保持為ON。第11條：程序結(jié)束標(biāo)志。

八.調(diào)試過(guò)程及結(jié)果

調(diào)試過(guò)程：

1.先將PLC程序傳入OMRON-CS PLC中，只連接啟動(dòng)與停止開(kāi)關(guān)，先不與變頻器相連接，以免輸出電壓不正確導(dǎo)致變頻器出錯(cuò)。

2.按下啟動(dòng)按鈕，然后用萬(wàn)用表測(cè)CS1W-MAD44模擬量I/0模塊的A1、A2兩點(diǎn)間的電壓，看是否按照規(guī)定曲線運(yùn)行，如果運(yùn)行正確則證明PLC部分調(diào)試成功。3.連接PLC的輸出點(diǎn)與變頻器的輸入點(diǎn)，并且調(diào)試好變頻器的參數(shù)設(shè)臵，最后把變頻器的輸出與電機(jī)接好。

4.最后打開(kāi)啟動(dòng)按鈕，電機(jī)正常運(yùn)行，并且按照給定的時(shí)間函數(shù)循環(huán)運(yùn)行。顯示的最大頻率是36HZ。

調(diào)試結(jié)果：

系統(tǒng)按照給定的時(shí)間函數(shù)連續(xù)循環(huán)運(yùn)行，如圖所示，由此說(shuō)明系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理可靠，此設(shè)計(jì)完全符合設(shè)計(jì)要求。

心得體會(huì)

通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，對(duì)歐姆龍系列PLC的特點(diǎn)有了更深的理解。利用了歐姆龍系列PLC的特點(diǎn)，對(duì)按鈕、開(kāi)關(guān)等輸入/輸出進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)了變頻器在控制作用下的自動(dòng)化。

在本次課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐環(huán)節(jié)中，我更深刻地理解和掌握了電器控制及可編程控制器(PLC)的理論知識(shí)和動(dòng)手技能。參閱了大量的電器控制及可編程控制器(PLC)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的書籍資料，查詢了大量的圖表、程序和數(shù)據(jù)，使得課程設(shè)計(jì)的方案和數(shù)據(jù)更為翔實(shí)和準(zhǔn)確，力求科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，使本次以變頻器為主題的課程設(shè)計(jì)精益求精。

經(jīng)歷一周的方案設(shè)計(jì)、比較、論證、探討等步驟，經(jīng)過(guò)不懈的努力和反復(fù)的驗(yàn)證，積聚了同組同學(xué)的一致討論并通過(guò)，再加上指導(dǎo)老師的細(xì)心點(diǎn)撥和教誨，終于成功地完成了本次課程設(shè)計(jì)。但是，由于學(xué)識(shí)淺薄和資歷膚淺，對(duì)待解決問(wèn)題還不成熟，望老師不吝糾正，深感謝意！

參考文獻(xiàn)

電器控制及可編程控制器

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輕工業(yè)出版社 可編程控制器原理與程序設(shè)計(jì)

謝客明 主編 日本OMRON公司CPM2A編程手冊(cè) 張立科 主編

電子工業(yè)出版社 2003

第四篇：《變頻調(diào)速應(yīng)用》課程教學(xué)大綱

《變頻調(diào)速應(yīng)用》課程教學(xué)大綱

Variable Voltage and Variable Frequency Technology 課程編號(hào)：2000652

適用專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化

學(xué) 時(shí) 數(shù)：32 學(xué) 分 數(shù)：2

執(zhí) 筆 者：湯鈺鵬 編寫日期：2002年5月

一、課程的性質(zhì)和目的

課程性質(zhì)：《變頻調(diào)速應(yīng)用》是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的專業(yè)選修課。

主要任務(wù)：通過(guò)對(duì)《變頻調(diào)速技術(shù)及應(yīng)用》課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生對(duì)異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)有一個(gè)系統(tǒng)的了解，對(duì)變頻調(diào)速方法的特點(diǎn)、重要性、應(yīng)用領(lǐng)域有一個(gè)正確的認(rèn)識(shí)，為在今后工作中解決實(shí)際問(wèn)題打下良好的基礎(chǔ)。

二、課程教學(xué)內(nèi)容:

第一章 交流調(diào)速系統(tǒng)概述（講授4學(xué)時(shí)）

了解交流調(diào)速傳動(dòng)的發(fā)展過(guò)程及其應(yīng)用領(lǐng)域、應(yīng)用目的，了解異步電動(dòng)機(jī)的基本調(diào)速方法、了解變頻器的基本分類。

重點(diǎn)：變頻調(diào)速方法及特點(diǎn)。

第二章 異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速（講授4學(xué)時(shí)）

了解異步電動(dòng)機(jī)在非正弦電源供電情況下的運(yùn)行特點(diǎn)，掌握異步電動(dòng)機(jī)的變頻運(yùn)行方式、運(yùn)行特性（包括V/F運(yùn)行方式、恒磁通運(yùn)行方式和恒功運(yùn)行方式）；掌握在非正弦電源供電情況下異步電動(dòng)機(jī)的磁通、電流、轉(zhuǎn)矩分析方法及特點(diǎn)。

重點(diǎn)：異步電動(dòng)機(jī)的變頻運(yùn)行方式、運(yùn)行特性。

第三章 變頻器的結(jié)構(gòu)及工作原理（講授2學(xué)時(shí)）

了解變頻器的基本結(jié)構(gòu)及工作原理，掌握逆變器的工作原理。重點(diǎn)：交直交電壓型逆變器的工作原理。

第四章 脈寬調(diào)制技術(shù)（講授8學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)4學(xué)時(shí)）

了解脈寬調(diào)制方式的種類和脈寬調(diào)制技術(shù)的作用。

重點(diǎn)：正旋脈寬調(diào)制技術(shù)、磁通軌跡控制（電壓空間矢量控制）脈寬調(diào)制技術(shù)。第五章 變頻調(diào)速系統(tǒng)（講課2學(xué)時(shí)）

了解變頻調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成、控制對(duì)象和控制方式。

重點(diǎn)：異步電動(dòng)機(jī)、變頻器和外圍設(shè)備的選擇。

第六章 通用變頻器的運(yùn)行功能（講課2學(xué)時(shí)、實(shí)驗(yàn)2學(xué)時(shí)）

了解通用變頻器的運(yùn)行功能，掌握通用變頻器的參數(shù)設(shè)置方法。

重點(diǎn)：變頻器運(yùn)行功能的選擇。

第七章 通用變頻器的應(yīng)用（講課4學(xué)時(shí)）

了解通用變頻器的應(yīng)用情況及其應(yīng)用領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)，掌握通用變頻器的應(yīng)用方法。

重點(diǎn)：通用變頻器的應(yīng)用方法。

三、課程教學(xué)的基本要求

本課程的教學(xué)環(huán)節(jié)包括：課堂講授、課外作業(yè)、實(shí)驗(yàn)和考試等。通過(guò)各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

（一）課堂講授

以案例教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)為主，教學(xué)中多提問(wèn)題以引導(dǎo)學(xué)生思考，設(shè)置適當(dāng)?shù)恼n堂討論，以加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和提高學(xué)生對(duì)知識(shí)的應(yīng)用能力。

（二）課外習(xí)題

第一章1題、第二章2題、第三章1題、第四章2題、第五章1題、第六章2題。

（三）實(shí)驗(yàn)

開(kāi)設(shè)6個(gè)學(xué)時(shí)的開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生了解電壓型變頻器的基本結(jié)構(gòu)、熟悉輸入測(cè)、直流測(cè)、輸出測(cè)的電壓波形和電流波形，掌握改善電流波形的方法。熟悉通用變頻器的各項(xiàng)運(yùn)行功能，掌握通用變頻器的參數(shù)設(shè)置方法。

（四）考試環(huán)節(jié)

考試形式分為筆試和實(shí)際操作考試兩部分，考試題型分為：簡(jiǎn)答題、論述題等。

四、本課程與其它課程的聯(lián)系與分工

本課程的先修課為“電機(jī)學(xué)”、“電力電子技術(shù)”等。

五、建議教材與教學(xué)參考書

1．滿永奎編著，《通用變頻器及其應(yīng)用》機(jī)械工業(yè)出版社

2．吳忠智編著，《變頻器應(yīng)用手冊(cè) 》 機(jī)械工業(yè)出版社

第五篇：《變頻調(diào)速應(yīng)用》課程教學(xué)大綱

《變頻調(diào)速應(yīng)用》課程教學(xué)大綱

Variable Voltage and Variable Frequency Technology 課程編號(hào)：2000652

適用專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化

學(xué) 時(shí) 數(shù)：32 學(xué) 分 數(shù)：2

執(zhí) 筆 者：湯鈺鵬 編寫日期：2002年5月

一、課程的性質(zhì)和目的

課程性質(zhì)：《變頻調(diào)速應(yīng)用》是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的專業(yè)選修課。

主要任務(wù)：通過(guò)對(duì)《變頻調(diào)速技術(shù)及應(yīng)用》課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生對(duì)異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)有一個(gè)系統(tǒng)的了解，對(duì)變頻調(diào)速方法的特點(diǎn)、重要性、應(yīng)用領(lǐng)域有一個(gè)正確的認(rèn)識(shí)，為在今后工作中解決實(shí)際問(wèn)題打下良好的基礎(chǔ)。

二、課程教學(xué)內(nèi)容:

第一章 交流調(diào)速系統(tǒng)概述（講授4學(xué)時(shí)）

了解交流調(diào)速傳動(dòng)的發(fā)展過(guò)程及其應(yīng)用領(lǐng)域、應(yīng)用目的，了解異步電動(dòng)機(jī)的基本調(diào)速方法、了解變頻器的基本分類。

重點(diǎn)：變頻調(diào)速方法及特點(diǎn)。

第二章 異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速（講授4學(xué)時(shí)）

了解異步電動(dòng)機(jī)在非正弦電源供電情況下的運(yùn)行特點(diǎn)，掌握異步電動(dòng)機(jī)的變頻運(yùn)行方式、運(yùn)行特性（包括V/F運(yùn)行方式、恒磁通運(yùn)行方式和恒功運(yùn)行方式）；掌握在非正弦電源供電情況下異步電動(dòng)機(jī)的磁通、電流、轉(zhuǎn)矩分析方法及特點(diǎn)。

重點(diǎn)：異步電動(dòng)機(jī)的變頻運(yùn)行方式、運(yùn)行特性。

第三章 變頻器的結(jié)構(gòu)及工作原理（講授2學(xué)時(shí)）

了解變頻器的基本結(jié)構(gòu)及工作原理，掌握逆變器的工作原理。重點(diǎn)：交直交電壓型逆變器的工作原理。

第四章 脈寬調(diào)制技術(shù)（講授8學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)4學(xué)時(shí)）

了解脈寬調(diào)制方式的種類和脈寬調(diào)制技術(shù)的作用。

重點(diǎn)：正旋脈寬調(diào)制技術(shù)、磁通軌跡控制（電壓空間矢量控制）脈寬調(diào)制技術(shù)。第五章 變頻調(diào)速系統(tǒng)（講課2學(xué)時(shí)）

了解變頻調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成、控制對(duì)象和控制方式。

重點(diǎn)：異步電動(dòng)機(jī)、變頻器和外圍設(shè)備的選擇。

第六章 通用變頻器的運(yùn)行功能（講課2學(xué)時(shí)、實(shí)驗(yàn)2學(xué)時(shí)）

了解通用變頻器的運(yùn)行功能，掌握通用變頻器的參數(shù)設(shè)置方法。

重點(diǎn)：變頻器運(yùn)行功能的選擇。

第七章 通用變頻器的應(yīng)用（講課4學(xué)時(shí)）

了解通用變頻器的應(yīng)用情況及其應(yīng)用領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)，掌握通用變頻器的應(yīng)用方法。

重點(diǎn)：通用變頻器的應(yīng)用方法。

三、課程教學(xué)的基本要求

本課程的教學(xué)環(huán)節(jié)包括：課堂講授、課外作業(yè)、實(shí)驗(yàn)和考試等。通過(guò)各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

（一）課堂講授

以案例教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)為主，教學(xué)中多提問(wèn)題以引導(dǎo)學(xué)生思考，設(shè)置適當(dāng)?shù)恼n堂討論，以加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和提高學(xué)生對(duì)知識(shí)的應(yīng)用能力。

（二）課外習(xí)題

第一章1題、第二章2題、第三章1題、第四章2題、第五章1題、第六章2題。

（三）實(shí)驗(yàn)

開(kāi)設(shè)6個(gè)學(xué)時(shí)的開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生了解電壓型變頻器的基本結(jié)構(gòu)、熟悉輸入測(cè)、直流測(cè)、輸出測(cè)的電壓波形和電流波形，掌握改善電流波形的方法。熟悉通用變頻器的各項(xiàng)運(yùn)行功能，掌握通用變頻器的參數(shù)設(shè)置方法。

（四）考試環(huán)節(jié)

考試形式分為筆試和實(shí)際操作考試兩部分，考試題型分為：簡(jiǎn)答題、論述題等。

四、本課程與其它課程的聯(lián)系與分工

本課程的先修課為“電機(jī)學(xué)”、“電力電子技術(shù)”等。

五、建議教材與教學(xué)參考書

1．滿永奎編著，《通用變頻器及其應(yīng)用》機(jī)械工業(yè)出版社 2．吳忠智編著，《變頻器應(yīng)用手冊(cè) 》 機(jī)械工業(yè)出版社

1、變頻器的分類方式？(1)、按變換頻率方法分

a、交直交變頻器 先由整流器將電網(wǎng)中的交流電流整流成直流電，經(jīng)過(guò)濾波，而后由逆變器再將直流逆變成交流供給負(fù)載； b、交交變頻器 只用一個(gè)變換環(huán)節(jié)就可以把恒壓恒頻的交流電源變換成變壓變頻電源，因此又稱直接變頻裝置

(2)、按主電路工作方法分

a、電壓型變頻器 當(dāng)中間直流環(huán)節(jié)采用大電容濾波時(shí)，稱為電壓型變頻器b、電流型變頻器 采用高阻抗電感濾波時(shí)成為電流型變頻器

(3)、按變頻器調(diào)壓方法分

PAM變頻器： 逆變器負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)輸出頻率，通過(guò)改變直流環(huán)節(jié)的電壓或電流來(lái)改變輸出電壓或電流；PWM變頻器： PWM方式是在變頻器輸出波形的一個(gè)周期產(chǎn)生多個(gè)脈沖波，其等值電壓為正弦波，波形較平滑

(4)、按控制方式分

a、U/F控制變頻器 采用普通的VVVF控制方式實(shí)現(xiàn)； b、SF控制變頻器 采用轉(zhuǎn)差頻率控制方式實(shí)現(xiàn)；c、VC控制變頻器 采用矢量控制方式實(shí)現(xiàn)

2、一般的通用變頻器包含哪幾種電路？

整流電路、中間直流電路、逆變電路、制動(dòng)電路、控制電路

3、四種調(diào)速方式？

（1）變頻調(diào)速（2）變轉(zhuǎn)差調(diào)速（3）串級(jí)調(diào)速（4）變極調(diào)

4、變頻器調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)試方法有哪些？

空載實(shí)驗(yàn)、帶負(fù)載測(cè)試、全速停機(jī)試驗(yàn)、正常運(yùn)行試驗(yàn)

5、變頻器過(guò)流跳閘和過(guò)載跳閘的區(qū)別是什么？

過(guò)流主要用于保護(hù)變頻器，而過(guò)載主要用于保護(hù)電動(dòng)機(jī)。因?yàn)樽冾l器的容量有時(shí)需要比電動(dòng)機(jī)的容量加大一擋或兩擋，這種情況下，電動(dòng)機(jī)過(guò)載時(shí)，變頻器不一定過(guò)流。過(guò)載保護(hù)由變頻器內(nèi)部的電子過(guò)熱保護(hù)功能進(jìn)行，在預(yù)置電子過(guò)熱保護(hù)功能時(shí)，應(yīng)該準(zhǔn)確地預(yù)置“電流取用比”即電動(dòng)機(jī)額定電流和變頻器額定電流之比的百分?jǐn)?shù)、