【正文】 ,器件上不存在電壓、電流重疊區(qū),減少了開關(guān)損耗。小容量變流器為了實(shí)現(xiàn)低諧波和高功率因數(shù),一般采用二極管整流加PWM斬波,常稱之為功率因數(shù)校正(PEC)。其原理是,從補(bǔ)償對象中檢測出諧波電流,然后產(chǎn)生一個(gè)與該諧波電流大小相等極性相反的補(bǔ)償電流,從而使電網(wǎng)電流只含有基波分量。 　　傳統(tǒng)的諧波補(bǔ)償裝置是采用IC調(diào)諧濾波器,它既可補(bǔ)償諧波,又可補(bǔ)償無功功率。 　　另外,硬件電路中電壓和電流的急劇變化,使得電力電子器件承受很大的電應(yīng)力,并給周圍的電氣設(shè)備及電波造成嚴(yán)重的電磁干擾(EM1),而且情況日趨嚴(yán)重。 　　在洗衣機(jī)方面,過去使用變頻實(shí)現(xiàn)可變速控制,提高洗凈性能,新流行的洗衣機(jī)除了節(jié)能和靜音化外,還在確保衣物柔和洗滌等方面推出新的控制內(nèi)容。 　　20世紀(jì)末期期,家用電器則依托變頻技術(shù),主要瞄準(zhǔn)高功能和省電。 　　VVVF變頻、矢量控制變頻、直接轉(zhuǎn)矩控制變頻都是交—直—交變頻中的一種。 　　矢量控制變頻調(diào)速的做法是:將異步電動機(jī)在三相坐標(biāo)系下的定子交流電流Ia、Ib、Ic通過三相——二相變換,等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直流電流Iml、Itl,然后模仿直流電動機(jī)的控制方法,求得直流電動機(jī)的控制量,經(jīng)過相應(yīng)的坐標(biāo)反變換,實(shí)現(xiàn)對異步電動機(jī)的控制。20世紀(jì)70年代開始,脈寬調(diào)制變壓變頻(PWMVVVF)調(diào)速研究引起了人們的高度重視。GTO和IGCT，IGCT和高壓IGBT等電力電子新器件之間的激烈競爭，必將為21世紀(jì)世界電力電子新技術(shù)和變頻技術(shù)的發(fā)展帶來更多的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。與發(fā)達(dá)國家相比，我國在器件制造方面比在應(yīng)用方面有更大的差距。IEGT(injection enhanced gate thyristor)是一種將IGBT和GTO的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來的新型器件，已有1000A/4500V的樣品問世。然而，SCR畢竟是一種只能控制其導(dǎo)通而不能控制關(guān)斷的半控型開關(guān)器件，在交流傳動和變頻電源的應(yīng)用中受到限制。電力電子技術(shù)是近幾年迅速發(fā)展的一種高新技術(shù)，廣泛應(yīng)用于機(jī)電一體化、電機(jī)傳動、航空航天等領(lǐng)域，現(xiàn)已成為各國競相發(fā)展的一種高新技術(shù)。inverter。對其他相關(guān)課題也具有很好的借鑒作用和參考價(jià)值。思路是先控制變頻器，再用變頻器對電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。介紹了基于S72200PLC的電機(jī)變頻調(diào)速試驗(yàn)系統(tǒng)的組成、控制方案及信號處理方法,設(shè)計(jì)了硬件電路、相關(guān)梯形圖程序及觸摸屏顯示程序。關(guān)鍵詞：異步電機(jī)。Speed control,PLC目 錄摘要 IAbstract II1 緒 論 1 概述 1 變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展 1 電力電子器件的發(fā)展 1 變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展意義 42 異步電動機(jī)的基本原理及調(diào)速方法 9 異步電動機(jī)概述 9 異步電動機(jī)基本結(jié)構(gòu) 9 10 異步電動機(jī)電路的等效變換 11 異步電機(jī)變頻調(diào)速原理 15 變頻調(diào)速的控制方式及選定 173 變頻器主電路設(shè)計(jì) 18 整 流 電 路 18 不可控整流電路 18 中 間 電 路 20 逆 變 電 路 20 逆變電路的工作原理 21 電壓型和電流型逆變電路 21 三相橋式逆變電路 224 變頻參數(shù)與選擇 23 功能及參數(shù) 23 頻率的給定功能 23 頻率給定 24 頻率控制功能 24 啟動、升速、降速、制動功能 25 PID調(diào)節(jié)功能 275 PLC控制電機(jī)變頻調(diào)速試驗(yàn)系統(tǒng) 295 . 1　PLC控制電機(jī)變頻調(diào)速試驗(yàn)系統(tǒng)構(gòu)成 29　 電機(jī)變頻調(diào)速控制試驗(yàn)系統(tǒng)要求 29　 電機(jī)變頻調(diào)速試驗(yàn)系統(tǒng)控制方案 31　 I/O點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì)及 I/O接線圖 31　 數(shù)據(jù)分析與信號轉(zhuǎn)換 32　 控制程序流程圖 33　 部分子程序 34參考文獻(xiàn) 36結(jié)語 37致謝 381 緒 論 概述 隨著電力電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，交流調(diào)速取代直流調(diào)速已成為發(fā)展趨勢。專家預(yù)言，在21世紀(jì)高度發(fā)展的自動控制領(lǐng)域內(nèi)，計(jì)算機(jī)技術(shù)與電力電子技術(shù)是兩項(xiàng)最重要的技術(shù)。70年代以后陸續(xù)發(fā)明的功率晶體管(GTR)、門極可關(guān)斷晶閘管(GTO)、功率MOS場效應(yīng)管(Power MOSFET)、絕緣柵晶體管(IGBT)、靜電感應(yīng)晶體管(SIT)和靜電感應(yīng)晶閘管(SITH)等，它們的共同特點(diǎn)是既控制其導(dǎo)通，又能控制其關(guān)斷，是全控型開關(guān)器件，由于不需要換流電路，故體積、重量較之SCR有大幅度下降。IGCT(integrated gate eommutated thyristor)在GTO基礎(chǔ)上采用緩沖層和透明發(fā)射極，它開通時(shí)相當(dāng)于晶閘管，關(guān)斷時(shí)相當(dāng)于晶體管，從而有效地協(xié)調(diào)了通態(tài)電壓和阻斷電壓的矛盾，工作頻率可達(dá)幾千赫茲。高功率溝柵結(jié)構(gòu)IGBT模塊、IEGT、MOS門控晶閘管、高壓砷化稼高頻整流二極管、碳化硅(SIC)等新型功率器件在國外有了最新發(fā)展。 　　 變頻技術(shù)是應(yīng)交流電機(jī)無級調(diào)速的需要而誕生的。20世紀(jì)80年代,作為變頻技術(shù)核心的PWM模式優(yōu)化問題吸引著人們的濃厚興趣,并得出諸多優(yōu)化模式,如:調(diào)制波縱向分割法、同相位載波PWM技術(shù)、移相載波PWM技術(shù)、載波調(diào)制波同時(shí)移相PWM技術(shù)等。 　　直接轉(zhuǎn)矩控制直接在定子坐標(biāo)系下分析交流電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型,控制電動機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩。其共同缺點(diǎn)是輸入功率因數(shù)低,諧波電流大,直流回路需要大的儲能電容,再生能量又不能反饋回電網(wǎng),即不能進(jìn)行四象限運(yùn)行。 　　首先是電冰箱,由于它處于全天工作,采用變頻制冷后,壓縮機(jī)始終處在低速運(yùn)行狀態(tài),可以徹底消除因壓縮機(jī)起動引的噪聲,節(jié)能效果更加明顯。電磁烹任器利用高頻感應(yīng)加熱使鍋?zhàn)又苯影l(fā)熱,沒有燃?xì)夂碗娂訜岬臒霟岵糠?因此不但安全,還大幅度提高加熱效率,其工作頻率高于聽覺之上,從而消除了飯鍋振動引起的噪聲。許多國家都已制定了限制諧波的國家標(biāo)準(zhǔn),國際電氣電子工程師協(xié)會(IEEE)、國際電工委員會(IEC)和國際大電網(wǎng)會議(CIGRE)紛紛推出了自己的諧波標(biāo)準(zhǔn)。其缺點(diǎn)是,補(bǔ)償特性受電網(wǎng)阻抗和運(yùn)行狀態(tài)影響,易和系統(tǒng)發(fā)生并聯(lián)諧振,導(dǎo)致諧波放大,使LC濾波器過載甚至燒毀。這種濾波器能對頻率和幅值都變化的諧波進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償,且補(bǔ)償特性不受電網(wǎng)阻抗的影響。典型的電路有升壓型、降壓型、升降壓型等。 　　,在二極管導(dǎo)通期間,開關(guān)器件呈零電壓、零電流狀態(tài),此時(shí)驅(qū)動器件導(dǎo)通或關(guān)斷能實(shí)現(xiàn)ZVS、ZCS動作。因此,在很多情況下已無法適應(yīng)快速無功功率補(bǔ)償?shù)囊?。它具有調(diào)節(jié)速度快、運(yùn)行范圍寬的優(yōu)點(diǎn),而且在采取多重化、多電平或PWM技術(shù)等措施后,可大大減少補(bǔ)償電流中諧波含量。但是隨著社會生產(chǎn)力及技術(shù)的不斷發(fā)展，直流傳動的薄弱環(huán)節(jié)逐步顯示出來。因此，人們便轉(zhuǎn)向應(yīng)用結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、便于維護(hù)、價(jià)格低廉的交流電動機(jī)。變頻調(diào)速技術(shù)國內(nèi)外現(xiàn)狀(1)國外現(xiàn)狀 市場有大量需求隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高和能源全球性短缺，變頻器越來越廣泛地應(yīng)用在冶金、機(jī)械、石油、化工、紡織、造紙、食品等各個(gè)行業(yè)以及風(fēng)機(jī)、水泵等節(jié)能場合，并取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。在大功率無換向器電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)方面，意大利ABB 公司提供了單機(jī)容量為60 000 kW 的設(shè)備用于抽水蓄能電站；在中功率變頻調(diào)速技術(shù)方面, 德國西門子公司Simovert A 電流型晶閘管變頻調(diào)速設(shè)備單機(jī)容量為10到2 600 kw 和Simovert P GTO PWM 變頻調(diào)速設(shè)備單機(jī)容量為100 耀900 kw，其控制系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化，用于電力機(jī)車、風(fēng)機(jī)、水泵傳動；在小功率變頻調(diào)速技術(shù)方面，日本富士BJT 變頻器最大單機(jī)容量可達(dá)700 kw，IGBT變頻器已形成系列產(chǎn)品，其控制系統(tǒng)也已實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化。IPM 也在向更高的水平發(fā)展，日本三菱電機(jī)最近開發(fā)的專用智能模塊ASIPM 將不需要外接光耦，通過內(nèi)部自舉電路可單電源供電，并采用了低電感的封裝技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)小型化，專用化，高性能，低成本方面又推進(jìn)了一步?，F(xiàn)在，我國有200家左右的公司、工廠和研究所從事變頻調(diào)速技術(shù)的工作。 但應(yīng)看到，由于國內(nèi)自行開發(fā)、生產(chǎn)產(chǎn)品的能力弱，對國外公司的依賴仍很嚴(yán)重。負(fù)載換流式電流型晶閘管逆變器供電的變頻調(diào)速設(shè)備這類產(chǎn)品在抽水蓄能電站的機(jī)組起動，大容量風(fēng)機(jī)、泵、壓縮機(jī)和軋機(jī)傳動方面有很大需求。主要靠進(jìn)口，國內(nèi)只有少數(shù)科研單位有能力制造。因此它的共性技術(shù)必定是分為功率和控制兩大部分。近年來，國外神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在變頻調(diào)速系統(tǒng)控制中獲得了應(yīng)用，已成為當(dāng)前神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論及應(yīng)用的研究熱點(diǎn)。當(dāng)前，國外先進(jìn)的變頻器都配有總線適配器模塊(如modbus, feidbus, interbus等)作為選件，外部總線可以雙絞線和適配器連接，變頻器則作為系統(tǒng)的智能終端。 實(shí)現(xiàn)變頻器硬件的集成化為了使變頻裝置體積更小巧，新型變頻器要求功率和控制單元具有高集成度。目前在高頻變換器中采用較多的器件是MOSFET，IGBT和IPM。傳統(tǒng)的變換器中的開關(guān)器件工作在硬開關(guān)狀態(tài)，硬開關(guān)妨礙了變換器工作頻率和容量的提高，還存在容性開通問題引起過熱損壞，在感性關(guān)斷時(shí)易造成瞬時(shí)短路。實(shí)現(xiàn)變頻器的“綠色環(huán)?！被簿褪情_發(fā)清潔電能的變頻器。應(yīng)積極應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)來改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，節(jié)約能源及提高產(chǎn)品質(zhì)量，以獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益；要大力發(fā)展變頻調(diào)速技術(shù)，必須把我國變頻調(diào)速技術(shù)提高到一個(gè)新的水平，縮小與世界先進(jìn)水平的差距，提高自主開發(fā)能力，滿足國民經(jīng)濟(jì)重點(diǎn)工程建設(shè)和市場的需求；并規(guī)范我國變頻調(diào)速技術(shù)方面的標(biāo)準(zhǔn)，提高產(chǎn)品可靠性及工藝水平，實(shí)現(xiàn)規(guī)模化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。為了保證轉(zhuǎn)子能在定子內(nèi)轉(zhuǎn)動，定子和轉(zhuǎn)子之間必須有一間隙，稱為氣隙。(2)轉(zhuǎn)子 異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心，轉(zhuǎn)子繞組及轉(zhuǎn)軸組成。 鼠籠式轉(zhuǎn)子繞組由置于轉(zhuǎn)子槽中的導(dǎo)條和兩端的端環(huán)構(gòu)成。轉(zhuǎn)軸式整個(gè)轉(zhuǎn)子部件的安裝基礎(chǔ)，又是力和機(jī)械功率的傳輸部件，整個(gè)轉(zhuǎn)子靠軸和軸承被支撐在定子鐵心內(nèi)腔中。由于氣隙的存在，異步電機(jī)的磁路磁阻遠(yuǎn)比變壓器大，因而異步電機(jī)的勵(lì)磁電源也比變壓器的大得多。但是氣隙過小使裝配困難，還有可能使定，轉(zhuǎn)子在運(yùn)行時(shí)發(fā)生摩擦或碰撞， 因此，氣隙的最小值由制造工藝以及運(yùn)行安全可靠等因素來決定。 軸承：連接轉(zhuǎn)動部分與不轉(zhuǎn)動部分，目前都采用滾動軸承以減少摩擦。其方向可利用右手定則判定。在電機(jī)剛啟動時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n=0，則s=1隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n的上升，轉(zhuǎn)差率s減小三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速可用轉(zhuǎn)差率來計(jì)算 () (2)三相異步電動機(jī)作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行(3)三相異步電動機(jī)在制動狀態(tài)下運(yùn)行 在這種情況下，它一方面消耗原動機(jī)的機(jī)械功率，同時(shí)也從電網(wǎng)吸收了電功率，這兩部分功率均變成三相異步電動機(jī)的損耗。 — — — 定、 轉(zhuǎn)子繞組之間的互感。 圖 　 電機(jī)磁鏈?zhǔn)噶繄D(2)電壓電流狀態(tài)方程和等效電路 在靜止坐標(biāo)下,二相異步電動機(jī)定、 轉(zhuǎn)子繞組電壓平衡方程式為: （） （） 式中:，——定子電流矢量的，分量，即； ，——定子磁鏈?zhǔn)噶康?，分量，即? ，——轉(zhuǎn)子電流矢量的，分量，即； ，——轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶康?，分量，即? ，——定子電壓矢量的，分量，即； ，——轉(zhuǎn)子電壓矢量的，分量，即； ，—— 定、 轉(zhuǎn)子繞組電阻 —— 轉(zhuǎn)子角速度 P—— 微分算子 磁鏈的電流和電感表示式 （） （） 經(jīng)整理可得到下列電壓電流關(guān)系矩陣方程: = （）得異步電動機(jī)定轉(zhuǎn)子電壓及電流矢量的關(guān)系: = （） 觀察上式,定、 轉(zhuǎn)子電壓平衡方程式中都包括 ,可得到 T型動態(tài)等效電路如圖 。磁場問題最后通過電路拓?fù)涞男问郊右悦枋?。圖 　T型動態(tài)等效電路一般形式定子磁鏈 () 轉(zhuǎn)子磁鏈 （） () 圖中 () 　 可取不同值,取，都有具體物理意義。圖 　T1 型動態(tài)等效電路： ()　 勵(lì)磁磁鏈為勵(lì)磁電感為， 轉(zhuǎn)子電流為定子電流不變。取 ,即為 T2型動態(tài)等效電路 (如圖 ) ,