【正文】 基本頻率。 (14) 減速時間的設(shè)定 變頻器減速時間有倆種：一種是工作頻率從基本頻率降到內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 21 0Hz 所需的時間；另一種是工作頻率從最高頻率降低到 0Hz 所需的時間。 （ 2） 平波電路。 2 控制回路部分 變頻器的控制回路主要是向主電路提供控制信號，其主要任務(wù)是完成對逆變器開關(guān)器件的開關(guān)控制和提供多種保護(hù)功能。電源輸入為變頻器主回路直流母線電壓或?qū)⒔涣?380V 整流。 變頻器的工作原理圖 1．交 直 交變頻器 交 直 交電壓型變頻器是通用變頻器的主要形式。整流電路輸出的整流電壓是脈動的直流電壓，必須加以濾波。 （ 4）電源指示燈 HL。 （ 2）續(xù)流二極管 VD7～ VD12。這過高的電壓增長率將導(dǎo)致逆變管的損壞，因此， C01～ C06的功能便是降低 V1～ V6在每次關(guān)斷時的電壓增長率。因此，必須將再生到直流電路的能量消耗掉，使 UD保持在允許范圍內(nèi)，制動電阻 RB就是用來消耗這部分能量的。 （ 4）給定信號的選擇，一般變頻器的頻率給定也可以有多種方式，面板給定、外部給定、外部電壓或電流給定、通 訊方式給定，當(dāng)然對于變頻器的頻率給定也可以是這幾種方式的一種或幾種方式之和。對一個自動控制系統(tǒng) ,如果在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差 ,則稱這個控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡稱有差系統(tǒng)。解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化“超前” ,即在誤差接近零時 ,抑制誤差的作用就應(yīng)該是零。 模擬 輸入 V1— GND 頻率源模擬 輸入端子 1 (設(shè)置 =1) 輸入電壓范圍： DC 0V～ 10V 可通過主控板跳線 “ JP1” 選擇。 跳到 “ 10V” 位置， 輸入范圍為： 0V～10V 跳到 “20mA” 位置，輸入范圍為： 4～ 20mA 輸入阻抗：電壓輸入時 100KΩ ，電流輸入時 250Ω 。所以對有較大慣性或滯后的被控對象 ,比例 +微分 (PD)控制器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過程中的動態(tài)特性。積分項(xiàng)對誤差取決于時間的積分 ,隨著時間的增加 ,積分項(xiàng)會增大。 PID 控制器問世至今已有近 70 年歷史 ,它以其結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 27 工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。制動單元 VB由大功率晶體管 GTR 及其驅(qū)動電路構(gòu)成，其功能是控制流經(jīng) RB的放電電流 IB。此放電電流的初始值將是很大的，并且將疊加到負(fù)載電流上，導(dǎo)致 V1～V6的損壞。 ②當(dāng)頻率下降、電動機(jī)處于再生制動狀態(tài)時，再生電流將通過 VD7～ VD12返回直流電路。 由于 CF的容量較大，而切斷電源又必須在逆變電路停止工作的狀態(tài)下進(jìn)行，所以 CF沒有快速放電的回路，其放電時間往往長達(dá)數(shù)分鐘。因而，中間直流電路電容器的電容量必須較大，起到儲能作用，所以中間直流電路的電容器又稱儲能電容器。 圖 電壓型交 直 交變頻器主電路的基本結(jié)構(gòu) 1）交 直部分 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 24 （ 1）整流電路。它主要提供如下直流電源。通用變頻器控 制回路主要由主控板 鍵盤與顯示板 電源板與驅(qū)動板 外接控制電路等構(gòu)成。為了抑制電壓波動，采用電感和電容來吸收脈動電壓（電流）。 變頻器的基本構(gòu)成 如下圖所示為通用變頻器控制原理框圖，它通常由主電路和控制回路倆部分組成。 (11) 上限頻率和下限頻率 上限頻率與下限頻率是調(diào)速系統(tǒng)所要的變頻器工作 范圍，根據(jù)調(diào)速系統(tǒng)的工作需要進(jìn)行設(shè)定。 （ 5） 自動節(jié)能運(yùn)行功能 該功能的作用是使變頻器能自動選擇工作參數(shù)，使電動機(jī)在滿足負(fù)載轉(zhuǎn)矩要求的情內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 20 況下以最小電流運(yùn)行。 （ 5） 其他專業(yè)變頻器：如電梯專業(yè)變頻器 紡織專業(yè)變頻器 張力控制專業(yè)變頻器 中頻變器等。目前普遍應(yīng)用的是占空比按正些波脈寬調(diào)制 方式（ SPWM） 3. 按直流環(huán)節(jié)的儲能方式分 （ 1） 電壓型變頻器：特點(diǎn)是中間直流環(huán)節(jié)的儲能元件采用大電容，負(fù)載的無功功率將由它來緩沖，直流電壓比較平穩(wěn)，直流電源內(nèi)阻較小，相當(dāng)于電壓源，故稱為電壓型內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 18 變頻器，常用于負(fù)載電壓變化較大的場合。 （ 1） 交 交變頻器 把頻率固定的交流電源直接變換成頻率連續(xù)可調(diào)的交流電源。 爐排、鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、出渣機(jī)、上煤機(jī)的變頻器基本參數(shù)設(shè)置見 第四章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，其中 頻率給定通道選擇 5： PID 控制設(shè)定，給定數(shù)值由鍵盤設(shè)定，反饋數(shù)值由模擬通道 V2 反饋。 補(bǔ)水泵變頻器的基本參數(shù)設(shè)置見 第四章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)， 補(bǔ)水泵變頻器的參數(shù) 頻率給定通道選擇 4：多段速運(yùn)行設(shè)定 ； 多功能輸入端子 S1 功能選擇 01：正轉(zhuǎn)運(yùn)行； 多功能輸入端子 S2 功能選擇 10：頻率設(shè)定遞減； 多功能輸入端子 S3功能選擇 09：頻率設(shè)定遞增。當(dāng)燃燒不穩(wěn)時，爐膛壓力將產(chǎn)生劇烈的波動，爐膛風(fēng)壓表相應(yīng)作大幅度的劇烈晃動。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 12 爐膛負(fù)壓過大，將會增加爐膛和煙道的漏風(fēng)，鍋爐在低負(fù)荷或燃燒工況不穩(wěn)的情況下運(yùn)行時，便有可能由于漏入冷風(fēng)而造成燃燒惡化，甚至發(fā)生鍋爐熄滅。該過熱蒸汽作為汽輪機(jī)的動力，將會損壞汽輪機(jī)葉片，影響運(yùn)行的安全性與經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)水位穩(wěn)定在工藝要求范圍內(nèi)時，變頻器以恒定頻率運(yùn)行。當(dāng)鼓風(fēng)量發(fā)生變化的時候，引風(fēng)量也要跟著變化，通常是把鼓風(fēng)量作為引風(fēng)控制的前饋量，在鼓風(fēng)量增 加時立即增加引風(fēng)量，當(dāng)鼓風(fēng)量減少時，經(jīng)過一段時間再減少引風(fēng)量。而且，根據(jù)工藝要求，當(dāng)負(fù)荷增加時，應(yīng)先增加鼓風(fēng)量，再增加給煤量 :負(fù)荷減小時，先減少給 煤量，后減少鼓風(fēng)量。雖然燃燒控制系統(tǒng)是一個多參數(shù)變量的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，但通常都把它簡化成互相聯(lián)系、密切配合但又相對內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 9 獨(dú)立的 3 個單變量系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，即 :以燃料量維持鍋爐壓力恒定的蒸汽壓力控制系統(tǒng)，以送風(fēng)量維持鍋爐經(jīng)濟(jì)燃燒的送風(fēng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，以引風(fēng)量維持爐膛負(fù)壓穩(wěn)定的爐膛負(fù)壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)。鍋爐的燃燒控制直接關(guān)系著是否對環(huán)境造成污染、是否節(jié)能及能否給企業(yè)帶來 效益。首先，水位過高，會影響汽包內(nèi)的汽水分離，飽和 蒸汽 將會帶水過多，導(dǎo)致過熱器管結(jié)垢并損壞，使過熱蒸汽的溫度下降。對于鍋筒鍋爐，這種平衡的標(biāo)志是 鍋筒水位維持在工藝要求的范圍內(nèi) 。引風(fēng)機(jī)把傳出熱量的煙氣排出爐膛，煙氣不斷地將熱量傳給汽包，殘留的部分熱量經(jīng)過省煤器吸收后，被煙囪排入大氣。在鍋爐的運(yùn)行過程中，爐膛中進(jìn)行燃料燃燒的過程、汽包中的水通過高溫?zé)煔鈧鳠岫鴮?dǎo)致汽化的過程是同時進(jìn)行的。 （ 4）引風(fēng)機(jī)：爐膛中的煙氣需要排出，這就需要引風(fēng)機(jī)來幫助實(shí)現(xiàn)。補(bǔ)水泵將水打入汽包內(nèi)，水被爐膛的火焰加熱，迅速達(dá)到沸點(diǎn)，變?yōu)樗畠?nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 4 蒸氣，將水 蒸汽從蒸汽管道中輸出，供負(fù)載用戶使用。 變頻器以提高工藝水平和產(chǎn)品質(zhì)量為目的的應(yīng)用 變頻調(diào)速除了在風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載上的應(yīng)用以外，還可以廣泛應(yīng)用于傳送、卷繞、起重、擠壓、機(jī)床等各種機(jī)械設(shè)備控制領(lǐng)域。 對于一些在低速運(yùn)行的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，如傳送帶等，變頻調(diào)速也可節(jié)能。但是，我國大部分正在運(yùn)行的鍋爐還處在很落后的控制系統(tǒng)階段，具有偏低的工作效率，許多鍋爐廠或者工業(yè)生產(chǎn)中用的都是水平相差很多的司爐工，他們都是根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)和常識在控制鍋爐，這就使得鍋爐生產(chǎn)效率低，耗煤嚴(yán)重，環(huán)境污染嚴(yán)重。 鍋爐系統(tǒng)復(fù)雜而龐大，對其各個部分進(jìn)行合理控制在實(shí)際應(yīng)用中具有極其重要的意 義，而汽包液位控制和鍋爐燃燒控制在鍋爐的整體控制中顯得尤為重要。進(jìn)而采用變頻器變頻調(diào)速控制和 工 頻控制 相互結(jié)合的電氣控制方式實(shí)現(xiàn)了鍋爐液位的自動控制。 變頻器 的 應(yīng)用 變頻器是電機(jī)控制技術(shù)經(jīng)過 10 年發(fā)展推向市場的一種成熟產(chǎn)品 ,其結(jié)構(gòu)大多為交一直一交型的。只需要改變變頻器內(nèi)部逆變管的開關(guān)順序，即可實(shí)現(xiàn)輸出換相，也不存在因換相不當(dāng)而燒毀電動機(jī)的問題。 蒸汽鍋爐的組成和工作過程 蒸汽 鍋爐的構(gòu)造 鍋爐有許多種類型，可以分為熱水鍋爐和蒸汽鍋爐兩種。這時候鼓風(fēng)機(jī)將燃燒時需要的空氣送入爐膛內(nèi)，提供燃燒時需要的氧氣。這樣才能保證安全、有效的運(yùn)行。B 燃燒階段：煤被加熱到足夠的溫度燃燒起來以后，轉(zhuǎn)動的爐排將煤繼續(xù)向爐膛深處傳送，這時要有足夠的氧氣供給煤 燃燒使用，這就需要鼓風(fēng)機(jī)不斷地向爐膛內(nèi)送入空氣。汽包內(nèi)還裝有汽水分離裝置，如若不加此裝置，產(chǎn)生的蒸汽會帶有一定的水，會影響生產(chǎn)需求。 給水控制的難點(diǎn) 鍋爐運(yùn)行時，要保持 鍋筒水位在規(guī)定的范圍內(nèi)，須不斷地往鍋筒內(nèi)補(bǔ)水。所以，保持汽包水位在工藝允許的范圍內(nèi) 是鍋爐正常運(yùn)行的重要指標(biāo) ！ 變頻器給水自動調(diào)節(jié) 鍋爐水位控制方案一般有單沖量給水自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)、雙沖量給水自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)和三沖量給水自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)三種， 本文主要利用變頻器進(jìn)行單沖量給水調(diào)節(jié)，在單 沖量給水內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 8 調(diào)節(jié)系統(tǒng)中， 變頻器 接受鍋筒水位 高低 信號， 根據(jù)汽包內(nèi)水位 的高低改變變頻器的輸出頻率，進(jìn)而改變補(bǔ)水泵電機(jī)的功率 ， 達(dá)到保持水位在一定范圍內(nèi)。 （ 2） 保證經(jīng)濟(jì)燃燒 為了得到最經(jīng)濟(jì)的燃燒工況，就要保持燃料量和送風(fēng)量之間有合適的比例，當(dāng)燃料量改變時，必須相應(yīng)地調(diào)節(jié)送風(fēng)量，使它與燃煤量相配合。汽壓偏低，說明供需關(guān)系不平衡，設(shè)備消耗的蒸汽量大于現(xiàn)有的產(chǎn)汽量，難以維持長期穩(wěn)定的運(yùn)行。國內(nèi)的相關(guān)控制大多仍基于傳統(tǒng)的控制策略，如 PD 控制、比值控制、串級控制、前饋控制等，在此基礎(chǔ)上加進(jìn)一些優(yōu)化技術(shù)，如 PD 控制器參數(shù)自整定、自適應(yīng)控制、模糊控制等，最終的目的都是為了實(shí)現(xiàn)鍋爐燃燒的在線優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)燃燒。啟動時，只有引風(fēng)機(jī)運(yùn)行起來后才開鼓風(fēng)機(jī)。在整個鍋爐燃燒控制系統(tǒng)中，蒸汽壓力的變化表示鍋爐蒸汽的產(chǎn)生量與負(fù)荷的耗汽量不相適應(yīng)，因此必須相應(yīng)的而改變?nèi)剂系墓?yīng)量，以改變鍋爐蒸汽的產(chǎn)量。 隨著鍋爐容量增大和參數(shù)提高，汽包容積相對縮小，而鍋爐蒸發(fā) 受熱面的熱負(fù)荷顯著提高，加快了負(fù)荷變化時的速度，因而對給水控制提出了更高的要求。為了使?fàn)t內(nèi)燃燒連續(xù)進(jìn)行，必須不間斷的向爐膛供給燃料燃燒所需的空氣，并將燃燒后產(chǎn)生的煙氣及時排走。 鍋爐控制系統(tǒng)方案的確定 汽包水位控制系統(tǒng)方案的確定 汽包水位 控制系統(tǒng)是由一臺變頻器控制兩臺補(bǔ)水泵（一用一備）組成的，在鍋爐汽包內(nèi)放入 投入式液位變送器 ，液位變送器輸出的 420mA 電信號被智能光柱式顯示儀表接收后，實(shí)時顯示鍋爐汽包內(nèi) 的液位高低，同時該儀表又將液位高度轉(zhuǎn)換成 420mA 電信號輸出給變頻器，變頻器接到輸入信號后，與給定值進(jìn)行比較，如果高于給定值，則表明此時的液位高于鍋爐給定液位，變頻器將減小輸出頻率，降低補(bǔ)水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，減小給水量，使汽包內(nèi)的水位保持規(guī)定的范圍內(nèi)；當(dāng)變頻器接收到的電信號值低于給定值時，表明汽包內(nèi)的液位低于給定液位，變頻器將增加輸出頻率，提高補(bǔ)水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，增加給水量，使汽包內(nèi)的水位迅速上升至規(guī)定的高度并保持在此范圍內(nèi)基本不變。當(dāng)鍋爐負(fù)荷變化較小時，僅控制引風(fēng)量就能滿足；但是，當(dāng)爐膛負(fù)荷變化較大時，單單控制引風(fēng)量 就很難控制，因負(fù)荷變化后，燃料 量及送風(fēng)量均將變化，此時應(yīng)該綜合考慮，協(xié)調(diào)好各個量的控制。操作臺上 接有每臺電機(jī)的啟動和停止按鈕，接線端子如圖中虛線所示。由于把直接電流逆變成交流電的環(huán)節(jié)較易控制，因此在頻率的調(diào)節(jié)范圍及改善變頻后電動機(jī)的特性等方面，都具有明顯的又是。 5. 按控制方式分類 可分為 U/F 控制方式 轉(zhuǎn)差率控制方式 矢量控制方式 矢量轉(zhuǎn)矩控制方式和直接轉(zhuǎn)矩控制方式等。 （ 2） 防失速功能 變頻器的防失速功能包括加速過程的防失速功能 恒速過程的防失速功能和減速過程的防失速功能三種。 （ 8） 直流制動功能 當(dāng)需要電動機(jī)減速 或停止時，可以采用直流制動。 (13) 加速時間的設(shè)定 異步電動機(jī)在額定頻率和電壓下直接啟動時，啟動電流很大。另外，若異步電動機(jī)需要制動時，附加“制動回路”。 （ 4） 制動回路。 （ 3） 向外電路發(fā)出控制信號及顯示信號，如正常運(yùn)行信號 頻率到達(dá)信號等；檢測主電路的電壓 電流等，一旦發(fā)現(xiàn)過載或者過電壓等異常情況，立刻發(fā)出保護(hù)指令進(jìn)行保護(hù)或停車，并輸出故障信號。 （ 3） 外控電源：為變頻器外電路提供的穩(wěn)恒直流電源。小功率的變頻器，其輸入電源多用單相 220V，整流電路為單相全波整流橋；功率較大的變頻器則一般用三相380V 電源，整流電路為三相橋式全波整流電路。過大的沖擊電流將可能使三相整流橋的二極管損壞。 V1～ V6組成逆變橋，把 VD1～ VD6整流后的直流電再“逆變”成頻率、幅值都可調(diào)的交流電。在不同型號的變頻器中，緩沖電路的結(jié)構(gòu)也不盡相同。 VD01～ VD06接入后，在 V1～ V6的關(guān)斷過程中使 R01～ R06不起作用；而在 V1～ V6的接通過程中，又迫使C01～ C06的放電電 流流經(jīng) R01～ R06。 （ 2）變頻器采取的控制方式，即速度控制、轉(zhuǎn)距控制、 PID 控制或其他方式。其控制器的輸出與輸入誤差信號成比例關(guān)系。 微分（ D）控制 在微分控制中 ,控制器的輸出與輸 入誤差信號的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。綜合考慮變頻器的性價比，本文所使用的變頻器是 SVFEV