【正文】 ,器件上不存在電壓、電流重疊區(qū),減少了開關損耗。小容量變流器為了實現低諧波和高功率因數,一般采用二極管整流加PWM斬波,常稱之為功率因數校正(PEC)。其原理是,從補償對象中檢測出諧波電流,然后產生一個與該諧波電流大小相等極性相反的補償電流,從而使電網電流只含有基波分量。 　　傳統(tǒng)的諧波補償裝置是采用IC調諧濾波器,它既可補償諧波,又可補償無功功率。 　　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力,并給周圍的電氣設備及電波造成嚴重的電磁干擾(EM1),而且情況日趨嚴重。 　　在洗衣機方面,過去使用變頻實現可變速控制,提高洗凈性能,新流行的洗衣機除了節(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容。 　　20世紀末期期,家用電器則依托變頻技術,主要瞄準高功能和省電。 　　VVVF變頻、矢量控制變頻、直接轉矩控制變頻都是交—直—交變頻中的一種。 　　矢量控制變頻調速的做法是:將異步電動機在三相坐標系下的定子交流電流Ia、Ib、Ic通過三相——二相變換,等效成同步旋轉坐標系下的直流電流Iml、Itl,然后模仿直流電動機的控制方法,求得直流電動機的控制量,經過相應的坐標反變換,實現對異步電動機的控制。20世紀70年代開始,脈寬調制變壓變頻(PWMVVVF)調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世紀世界電力電子新技術和變頻技術的發(fā)展帶來更多的機遇和挑戰(zhàn)。與發(fā)達國家相比，我國在器件制造方面比在應用方面有更大的差距。IEGT(injection enhanced gate thyristor)是一種將IGBT和GTO的優(yōu)點結合起來的新型器件，已有1000A/4500V的樣品問世。然而，SCR畢竟是一種只能控制其導通而不能控制關斷的半控型開關器件，在交流傳動和變頻電源的應用中受到限制。電力電子技術是近幾年迅速發(fā)展的一種高新技術，廣泛應用于機電一體化、電機傳動、航空航天等領域，現已成為各國競相發(fā)展的一種高新技術。inverter。對其他相關課題也具有很好的借鑒作用和參考價值。思路是先控制變頻器，再用變頻器對電機進行調速。介紹了基于S72200PLC的電機變頻調速試驗系統(tǒng)的組成、控制方案及信號處理方法,設計了硬件電路、相關梯形圖程序及觸摸屏顯示程序。關鍵詞：異步電機。Speed control,PLC目 錄摘要 IAbstract II1 緒 論 1 概述 1 變頻調速技術的發(fā)展 1 電力電子器件的發(fā)展 1 變頻調速技術的發(fā)展意義 42 異步電動機的基本原理及調速方法 9 異步電動機概述 9 異步電動機基本結構 9 10 異步電動機電路的等效變換 11 異步電機變頻調速原理 15 變頻調速的控制方式及選定 173 變頻器主電路設計 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 變頻參數與選擇 23 功能及參數 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調節(jié)功能 275 PLC控制電機變頻調速試驗系統(tǒng) 295 . 1　PLC控制電機變頻調速試驗系統(tǒng)構成 29　 電機變頻調速控制試驗系統(tǒng)要求 29　 電機變頻調速試驗系統(tǒng)控制方案 31　 I/O點數統(tǒng)計及 I/O接線圖 31　 數據分析與信號轉換 32　 控制程序流程圖 33　 部分子程序 34參考文獻 36結語 37致謝 381 緒 論 概述 隨著電力電子、計算機技術的迅速發(fā)展，交流調速取代直流調速已成為發(fā)展趨勢。專家預言，在21世紀高度發(fā)展的自動控制領域內，計算機技術與電力電子技術是兩項最重要的技術。70年代以后陸續(xù)發(fā)明的功率晶體管(GTR)、門極可關斷晶閘管(GTO)、功率MOS場效應管(Power MOSFET)、絕緣柵晶體管(IGBT)、靜電感應晶體管(SIT)和靜電感應晶閘管(SITH)等，它們的共同特點是既控制其導通，又能控制其關斷，是全控型開關器件，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基礎上采用緩沖層和透明發(fā)射極，它開通時相當于晶閘管，關斷時相當于晶體管，從而有效地協(xié)調了通態(tài)電壓和阻斷電壓的矛盾，工作頻率可達幾千赫茲。高功率溝柵結構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。 　　 變頻技術是應交流電機無級調速的需要而誕生的。20世紀80年代,作為變頻技術核心的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:調制波縱向分割法、同相位載波PWM技術、移相載波PWM技術、載波調制波同時移相PWM技術等。 　　直接轉矩控制直接在定子坐標系下分析交流電動機的數學模型,控制電動機的磁鏈和轉矩。其共同缺點是輸入功率因數低,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,即不能進行四象限運行。 　　首先是電冰箱,由于它處于全天工作,采用變頻制冷后,壓縮機始終處在低速運行狀態(tài),可以徹底消除因壓縮機起動引的噪聲,節(jié)能效果更加明顯。電磁烹任器利用高頻感應加熱使鍋子直接發(fā)熱,沒有燃氣和電加熱的熾熱部分,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準,國際電氣電子工程師協(xié)會(IEEE)、國際電工委員會(IEC)和國際大電網會議(CIGRE)紛紛推出了自己的諧波標準。其缺點是,補償特性受電網阻抗和運行狀態(tài)影響,易和系統(tǒng)發(fā)生并聯諧振,導致諧波放大,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行跟蹤補償,且補償特性不受電網阻抗的影響。典型的電路有升壓型、降壓型、升降壓型等。 　　,在二極管導通期間,開關器件呈零電壓、零電流狀態(tài),此時驅動器件導通或關斷能實現ZVS、ZCS動作。因此,在很多情況下已無法適應快速無功功率補償的要求。它具有調節(jié)速度快、運行范圍寬的優(yōu)點,而且在采取多重化、多電平或PWM技術等措施后,可大大減少補償電流中諧波含量。但是隨著社會生產力及技術的不斷發(fā)展，直流傳動的薄弱環(huán)節(jié)逐步顯示出來。因此，人們便轉向應用結構簡單、運行可靠、便于維護、價格低廉的交流電動機。變頻調速技術國內外現狀(1)國外現狀 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用在冶金、機械、石油、化工、紡織、造紙、食品等各個行業(yè)以及風機、水泵等節(jié)能場合，并取得了顯著的經濟效益。在大功率無換向器電機變頻調速技術方面，意大利ABB 公司提供了單機容量為60 000 kW 的設備用于抽水蓄能電站；在中功率變頻調速技術方面, 德國西門子公司Simovert A 電流型晶閘管變頻調速設備單機容量為10到2 600 kw 和Simovert P GTO PWM 變頻調速設備單機容量為100 耀900 kw，其控制系統(tǒng)已實現全數字化，用于電力機車、風機、水泵傳動；在小功率變頻調速技術方面，日本富士BJT 變頻器最大單機容量可達700 kw，IGBT變頻器已形成系列產品，其控制系統(tǒng)也已實現全數字化。IPM 也在向更高的水平發(fā)展，日本三菱電機最近開發(fā)的專用智能模塊ASIPM 將不需要外接光耦，通過內部自舉電路可單電源供電，并采用了低電感的封裝技術，在實現系統(tǒng)小型化，專用化，高性能，低成本方面又推進了一步?，F在，我國有200家左右的公司、工廠和研究所從事變頻調速技術的工作。 但應看到，由于國內自行開發(fā)、生產產品的能力弱，對國外公司的依賴仍很嚴重。負載換流式電流型晶閘管逆變器供電的變頻調速設備這類產品在抽水蓄能電站的機組起動，大容量風機、泵、壓縮機和軋機傳動方面有很大需求。主要靠進口，國內只有少數科研單位有能力制造。因此它的共性技術必定是分為功率和控制兩大部分。近年來，國外神經網絡在變頻調速系統(tǒng)控制中獲得了應用，已成為當前神經網絡理論及應用的研究熱點。當前，國外先進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。 實現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)的變換器中的開關器件工作在硬開關狀態(tài)，硬開關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，在感性關斷時易造成瞬時短路。實現變頻器的“綠色環(huán)?！被簿褪情_發(fā)清潔電能的變頻器。應積極應用變頻調速技術來改造傳統(tǒng)產業(yè)，節(jié)約能源及提高產品質量，以獲得較好的經濟效益和社會效益；要大力發(fā)展變頻調速技術，必須把我國變頻調速技術提高到一個新的水平，縮小與世界先進水平的差距，提高自主開發(fā)能力，滿足國民經濟重點工程建設和市場的需求；并規(guī)范我國變頻調速技術方面的標準，提高產品可靠性及工藝水平，實現規(guī)?；?、標準化生產。為了保證轉子能在定子內轉動，定子和轉子之間必須有一間隙，稱為氣隙。(2)轉子 異步電動機的轉子由轉子鐵心，轉子繞組及轉軸組成。 鼠籠式轉子繞組由置于轉子槽中的導條和兩端的端環(huán)構成。轉軸式整個轉子部件的安裝基礎，又是力和機械功率的傳輸部件，整個轉子靠軸和軸承被支撐在定子鐵心內腔中。由于氣隙的存在，異步電機的磁路磁阻遠比變壓器大，因而異步電機的勵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，轉子在運行時發(fā)生摩擦或碰撞， 因此，氣隙的最小值由制造工藝以及運行安全可靠等因素來決定。 軸承：連接轉動部分與不轉動部分，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。在電機剛啟動時，轉子轉速n=0，則s=1隨著轉子轉速n的上升，轉差率s減小三相異步電動機的轉速可用轉差率來計算 () (2)三相異步電動機作為發(fā)電機運行(3)三相異步電動機在制動狀態(tài)下運行 在這種情況下，它一方面消耗原動機的機械功率，同時也從電網吸收了電功率，這兩部分功率均變成三相異步電動機的損耗。 — — — 定、 轉子繞組之間的互感。 圖 　 電機磁鏈矢量圖(2)電壓電流狀態(tài)方程和等效電路 在靜止坐標下,二相異步電動機定、 轉子繞組電壓平衡方程式為: （） （） 式中:，——定子電流矢量的，分量，即； ，——定子磁鏈矢量的，分量，即； ，——轉子電流矢量的，分量，即； ，——轉子磁鏈矢量的，分量，即； ，——定子電壓矢量的，分量，即； ，——轉子電壓矢量的，分量，即； ，—— 定、 轉子繞組電阻 —— 轉子角速度 P—— 微分算子 磁鏈的電流和電感表示式 （） （） 經整理可得到下列電壓電流關系矩陣方程: = （）得異步電動機定轉子電壓及電流矢量的關系: = （） 觀察上式,定、 轉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撲的形式加以描述。圖 　T型動態(tài)等效電路一般形式定子磁鏈 () 轉子磁鏈 （） () 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： ()　 勵磁磁鏈為勵磁電感為， 轉子電流為定子電流不變。取 ,即為 T2型動態(tài)等效電路 (如圖 ) ,