【文章內(nèi)容簡介】 的發(fā)展趨勢，勢必會影響變頻技術(shù)在以下幾個(gè)方面得到發(fā)展：智能化的變頻器買來就可以用，不必進(jìn)行那么多的設(shè)定，而且可以進(jìn)行故障自診斷、遙控診斷以及部件自動置換，從而保證變頻器的長壽命。利用互聯(lián)網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)多臺變頻器聯(lián)動，甚至是以工廠為單位的變頻器綜合管理控制系統(tǒng)。變頻器的制造專門化，可以使變頻器在某一領(lǐng)域的性能更強(qiáng)，如風(fēng)機(jī)、水泵用變頻器、電梯專用變頻器、起重機(jī)械專用變頻器、張力控制專用變頻器等。除此以外，變頻器有與電動機(jī)一體化的趨勢，使變頻器成為電動機(jī)的一部分，可以使體積更小，控制更方便。保護(hù)環(huán)境，制造“綠色”產(chǎn)品是人類的新理念。21世紀(jì)的電力拖動裝置應(yīng)著重考慮：節(jié)能，變頻器能量轉(zhuǎn)換過程的低公害，使變頻器在使用過程中的噪聲、電源諧波對電網(wǎng)的污染等問題減少到最小程度?，F(xiàn)在以太陽能和風(fēng)力為能源的燃料電池以其低廉的價(jià)格嶄露頭角，有后來居上之勢。這些發(fā)電設(shè)備的最大特點(diǎn)是容量小而分散，將來的變頻器就要適應(yīng)這樣的新能源，既要高效，又要低耗。 變頻器的分類 按變頻原理分類按相數(shù)分 單相 三相交交變頻器 按環(huán)流情況分 有環(huán)流 無環(huán)流 按輸出波形分 正弦波 方波 按儲能方式分 電壓型 電流型交直交變頻器 按調(diào)壓方式分 脈幅調(diào)制 脈寬調(diào)制—交變頻器它是將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，其主要優(yōu)點(diǎn)是沒有中間環(huán)節(jié)，變換效率高。但其連續(xù)可調(diào)的頻率范圍較窄，一般在額定頻率的1/2 以下（0ffn/2），故主要用于容量較大的低速拖動系統(tǒng)中?！薄蛔冾l器先將頻率固定的交流電整流后變成直流，再經(jīng)過逆變電路，把直流電逆變成頻率連續(xù)可調(diào)的三相交流電，由于把直流電逆變成交流電較易控制，因此在頻率的調(diào)節(jié)范圍，以及變頻后電動機(jī)特性的改善等方面，都具有明顯的優(yōu)勢，目前使用最多的變頻器均屬于交—直—交變頻器。根據(jù)直流環(huán)節(jié)的儲能方式來分，交—直—交變頻器又可分成電壓型和電流型兩種。（1）電壓型整流后若是靠電容來濾波，這種交—直—交變頻器稱作電壓型變頻器，而現(xiàn)在使用的變頻器大部分為電壓型。（2）電流型整流后若是靠電感來濾波，這種交—直—交變頻器稱作電流型變頻器，這種型式的變頻器較為少見。根據(jù)調(diào)壓方式的不同，交—直—交變頻器又可分成脈幅調(diào)制和脈寬調(diào)制兩種。（3）脈幅調(diào)制變頻器輸出電壓的大小是通過改變直流電壓來實(shí)現(xiàn)的，常用PAM表示。這種方法現(xiàn)在已很少使用了。（4）脈寬調(diào)制變頻器輸出電壓的大小是通過改變輸出脈沖的占空比來實(shí)現(xiàn)的，常用PWM表示。目前使用最多的是占空比按正弦規(guī)律變化的正弦波脈寬調(diào)制，即SPWM方式，也是以下講解的主要調(diào)制方式。 按變頻器的用途分類 專用變頻器 按容量分 中小容量通用變頻器 大容量變頻器變頻器 通用變頻器 按應(yīng)用分 節(jié)能型變頻器 通用型變頻器專用變頻器是針對某一種（類）特定的控制對象而設(shè)計(jì)的，這種變頻器均是在某一方面的性能比較優(yōu)良。如前述的風(fēng)機(jī)、水泵用變頻器、電梯及起重機(jī)械用變頻器、中頻變頻器等。通用變頻器是變頻器家族中，數(shù)量最多，應(yīng)用最廣泛的一種，也是我們講解的主要品種。而大容量變頻器主要用于冶金工業(yè)的一些低速場合。常見的中小容量變頻器主要有兩大類：節(jié)能型變頻器和通用型變頻器。（1）節(jié)能型變頻器由于節(jié)能型變頻器的負(fù)載主要是風(fēng)機(jī)、泵、二次方律負(fù)載，它們對調(diào)速性能的要求不高，因此節(jié)能型變頻器的控制方式比較單一，一般只有V/F控制，功能也沒有那么齊全，但是其價(jià)格相對要便宜些。（2）通用型變頻器主要用在生產(chǎn)機(jī)械的調(diào)速上。而生產(chǎn)機(jī)械對調(diào)速性能的要求（如調(diào)速范圍，調(diào)速后的動、靜態(tài)特性等）往往較高，如果調(diào)速效果不理想會直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量，所以通用型變頻器必須使變頻后電動機(jī)的機(jī)械特性符合生產(chǎn)機(jī)械的要求。因此這種變頻器功能較多，價(jià)格也較貴。它的控制方式除了V/F控制，還使用了矢量控制技術(shù)。因此，在各種條件下均可保持系統(tǒng)工作的最佳狀態(tài)。除此之外，高性能的變頻器還配備了各種控制功能如：PID調(diào)節(jié)、PLC控制、PG閉環(huán)速度控制等，為變頻器和生產(chǎn)機(jī)械組成的各種開、閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的可靠工作提供了技術(shù)支持。 變頻器應(yīng)用變頻調(diào)速已被公認(rèn)為最理想、最有發(fā)展前途的調(diào)速方式之一，其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾方面。 變頻調(diào)速及其節(jié)能由于采用變頻調(diào)速后，風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載的節(jié)能效果最明顯，節(jié)電率可達(dá)到20%~60%，這是因?yàn)轱L(fēng)機(jī)、水泵的耗用功率與轉(zhuǎn)速的三次方成比例，當(dāng)用戶需要的平均流量較小時(shí)，風(fēng)機(jī)、水泵的轉(zhuǎn)速較低，其節(jié)能效果是十分可觀的。而用傳統(tǒng)的擋板和閥門進(jìn)行流量調(diào)節(jié)時(shí)，耗用功率變化不大。由于這類負(fù)載很多，約占交流電動機(jī)總?cè)萘康?0%~30%，它們的節(jié)能就具有非常重要的意義。20世紀(jì)70年代石油危機(jī)的發(fā)生，以節(jié)能為目的低價(jià)變頻器開始出現(xiàn)并應(yīng)用。特別是近十年來的應(yīng)用和發(fā)展，更是十分迅速。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國已經(jīng)進(jìn)行變頻改造的風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載約占總?cè)萘康?%以上，年節(jié)電約400億KWh。由于風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)在采用變頻調(diào)速后，可以節(jié)省大量電能，所需的投資在較短的時(shí)間內(nèi)就可以收回，因此在這一領(lǐng)域中，變頻調(diào)速應(yīng)用得也最多。目前應(yīng)用較成功的有恒壓供水、中央空調(diào)、各類風(fēng)機(jī)、水泵的變頻調(diào)速。特別值得指出的是恒壓供水，由于使用效果很好，現(xiàn)在已形成了典型的變頻控制模式，廣泛應(yīng)用于城鄉(xiāng)生活用水、消防等行業(yè)。恒壓供水不僅節(jié)省大量電能，而且延長了設(shè)備的使用壽命。一些家用電器，如家用空調(diào)器的調(diào)頻節(jié)能也取得了很好的效果。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。除此之外，原有調(diào)速方式耗能較大者（如繞線轉(zhuǎn)子電動機(jī)等）；原有調(diào)速方式比較龐雜，效率較低者，（如龍門刨床等）采用了變頻調(diào)速后，節(jié)能效果也很明顯。 變頻調(diào)速在電動機(jī)運(yùn)行方面的優(yōu)勢變頻調(diào)速很容易實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的正、反轉(zhuǎn)。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。變頻調(diào)速系統(tǒng)起動大都是從低速區(qū)開始，頻率較低。加、減速時(shí)間可以任意設(shè)定，故加、減速過程比較平緩，起動電流較小，可以進(jìn)行較高頻率的起停。變頻調(diào)速系統(tǒng)制動時(shí)，變頻器可以利用自己的制動回路，將機(jī)械負(fù)載的能量消耗在制動電阻上，也可回饋給供電電網(wǎng)，但回饋給電網(wǎng)需增加專用附件，投資較大。除此之外，變頻器還具有直流制動功能，需要制動時(shí)，變頻器給電動機(jī)加上一個(gè)直流電壓，進(jìn)行制動，而無需另加制動控制電路。 變頻器在皮帶機(jī)拖動應(yīng)用及其特點(diǎn)利用變頻器拖動電動機(jī)，起動電流小，可以實(shí)現(xiàn)軟起動和無級調(diào)速，方便的進(jìn)行加減速控制，是電動機(jī)獲得高性能，大幅度地節(jié)約電能，因而變頻器在工業(yè)生產(chǎn)和生活中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。具體到帶式輸送機(jī)上，又有其自身的特點(diǎn)：、軟停止特性 變頻器的起動、停止時(shí)間是任意可調(diào)（0600秒）的，也就是說起動時(shí)的加速度和停車時(shí)的減速度任意可調(diào)，同時(shí)為了平穩(wěn)起動，還可匹配其具備的S型加減速時(shí)間，這樣可將皮帶機(jī)起停時(shí)產(chǎn)生的沖擊減少至最小，這是其它驅(qū)動設(shè)備難以達(dá)到的。 運(yùn)輸系統(tǒng)檢修維護(hù)的主要工作是皮帶機(jī)的檢修維護(hù)，低速驗(yàn)帶功能是皮帶機(jī)檢修的主要要求，變頻調(diào)整系統(tǒng)為無極調(diào)速的交流傳動系統(tǒng)，在空載驗(yàn)帶狀態(tài)下，變頻器可調(diào)整電機(jī)工作在5%100%額定帶速范圍內(nèi)的任意帶速。 皮帶機(jī)在運(yùn)煤過程中任意一刻都可能立即停車再重新起動，必須考慮“重載起動”能力。由于變頻器采用無速度傳感器矢量控制方式，因此最適于“重載起動”。 皮帶機(jī)系統(tǒng)多為雙滾筒驅(qū)動或多滾筒驅(qū)動，為了保證系統(tǒng)內(nèi)的同步性能，首先，要求位于機(jī)頭的各滾筒應(yīng)同步啟停，在某一電機(jī)故障時(shí)能使系統(tǒng)停機(jī)，同時(shí)為了保證系統(tǒng)的運(yùn)輸能力，應(yīng)盡量保證各滾筒之間的功率平衡。通過調(diào)整相應(yīng)兩變頻器的速度給定和轉(zhuǎn)矩給定，便可以任意增大或減小兩驅(qū)動電機(jī)的電流差值的大小，控制各電機(jī)的電流值，電流值逐步趨于平衡，這便形成了一個(gè)動態(tài)的功率平衡系統(tǒng)。、節(jié)電效果明顯 對應(yīng)于一些特殊生產(chǎn)條件的環(huán)境（如煤礦），有時(shí)，運(yùn)料（如煤）的產(chǎn)量是極不均勻的，當(dāng)皮帶機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)量也是不均勻的，在負(fù)載輕或無負(fù)載時(shí)，皮帶機(jī)系統(tǒng)的高速運(yùn)行對機(jī)械傳動系統(tǒng)的磨損浪費(fèi)較為嚴(yán)重，同時(shí)電能消耗也較低速運(yùn)行大的多，但因生產(chǎn)的需要皮帶機(jī)系統(tǒng)又不能隨時(shí)停車，采用單獨(dú)的控制系統(tǒng)對前級運(yùn)輸系統(tǒng)的載荷、本機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)的載荷進(jìn)行分別測量，這樣可控制變頻器降速或提前升速。對于載荷不均的皮帶機(jī)系統(tǒng)，可大大節(jié)約電能。 由于采用變頻器所產(chǎn)生的良好起動特性，至少可降低起動張力30%，如在初期設(shè)計(jì)選擇膠帶強(qiáng)度時(shí)可降低一個(gè)標(biāo)號。在實(shí)際應(yīng)用過程中，由于降低了起動沖擊，皮帶機(jī)機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)備損耗也隨之降低，尤其托輥及滾筒的壽命成幾倍的延長。（可選功能） 為了不影響生產(chǎn)，萬一有故障，可以轉(zhuǎn)換到工頻旁路工作，檢修時(shí)間維護(hù)變頻器。在生產(chǎn)需要長期全速運(yùn)行時(shí)，變頻器起動后也可選擇切換到工頻運(yùn)行，這樣可延長變頻器內(nèi)電解電容壽命。 變頻器相互之間變頻器與集控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)之間都具有方便的通訊功能，通訊距離長，處理時(shí)間適時(shí)，反映迅速，尤其是長距離大運(yùn)量多點(diǎn)驅(qū)動皮帶機(jī)所必具的理想功能。 具有過壓欠壓過流過載超溫等保護(hù)功能，能夠很好保護(hù)電機(jī)。變頻器的矢量控制的優(yōu)良性能在下運(yùn)皮帶機(jī)控制上可實(shí)現(xiàn)減速制動，防止飛車，更為安全可靠簡單。利用變頻調(diào)速再生制動功能，使皮帶機(jī)無需機(jī)械閘參與的情況下平穩(wěn)地工作在任何速度之下，如果再生能量較大，還可使用回饋方案使電機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)，回饋電網(wǎng)達(dá)到節(jié)能的目的，是下運(yùn)皮帶機(jī)控制的首選方案。第五章 電氣控制系統(tǒng)方案由以上幾章內(nèi)容的分析，可以確定采用變頻調(diào)速來對電動機(jī)進(jìn)行調(diào)速。總體采用PLC來進(jìn)行系統(tǒng)的控制。 工程概況 工程參數(shù)及控制對象：電動機(jī)：主電機(jī)功率P=450KW主電機(jī)額定電壓V=10KV AC主電機(jī)額定電流I=45A主電機(jī)極對數(shù)p＝2，s=主電機(jī)額定轉(zhuǎn)速nN=60f(1s)/p =1470 r/min傳動機(jī)構(gòu)：滾筒半徑r=3m，周長C=；傳動比λ=；皮帶：帶長 L=120m；帶寬 B=皮帶秤輸出（M）：0~600t（0~10V）調(diào)速：（1）當(dāng)M〈=100t時(shí)，n=nmin，對應(yīng)于輸出14Hz，； （2）當(dāng)100t〈M〈600t時(shí)，對應(yīng)的輸出電壓為10M/600 V； （3）當(dāng)M〉=600t時(shí)，n=nmax，對應(yīng)于輸出50Hz，輸出電壓10V。最高帶速= m/min（對應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)速：1470 r/min 50Hz）；最低帶速= m/min(對應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)速：400 r/min 14Hz)調(diào)速范圍D=1470 r/min / 400 r/min=：； ； 檢測對象；、電壓；、滿倉；：斷帶、打滑、跑偏；：皮帶溫度、電機(jī)溫度；：就緒、運(yùn)行、故障；：主電路故障（高壓斷路器故障、低壓斷路器故障、接觸器故障、缺相）；控制電路故障（接觸器故障、斷路器故障）；煙霧； 系統(tǒng)保護(hù)1. 主電路電機(jī)高壓部分過電流保護(hù)、過電壓保護(hù)、接地保護(hù)；2. 變頻器故障（變頻器自身帶故障保護(hù)）；3. 電機(jī)過載故障保護(hù)（由變頻器實(shí)現(xiàn)）；4. 皮帶超溫灑水保護(hù)；5. 皮帶跑偏保護(hù)、逆轉(zhuǎn)保護(hù)； PLC控制I/O點(diǎn)數(shù)確定 數(shù)字量輸入序號信號說明地址程序中的表示符號1增量編碼器輸出A 通道0，脈沖輸入BMQ_A_I2增量編碼器輸出B 通道1，脈沖輸入BMQ_B_I3HSC0 硬復(fù)位4斷帶，縱撕傳感器DUANDAI_I5煙霧煙霧傳感器YANWU_I6皮帶超溫皮帶溫度探頭CHAOWEN_PD_I7堆料檢測光電開關(guān)DUILIAO_I8滿倉光電開關(guān)MANCANG_I9打滑傳感器DAHUA_I10物流信號光電開關(guān)WULIAO_I11VFD故障VFD數(shù)字輸出給定VFD_GZ_I12VFD就緒VFD數(shù)字輸出給定VFD_JX_I13輕度跑偏行程開關(guān)QPAOPIAN_I14嚴(yán)重跑偏行程開關(guān)ZPAOPIAN_I15（主回路）QF1高壓斷路器故障信號斷路器常開輔助觸點(diǎn)offQF1_GZ_I16（主回路）QF2斷路器故障信號斷路器常開輔助觸點(diǎn)offQF2_GZ_I17（主回路）KM1接觸器故障信號接觸器常開輔助觸點(diǎn)offKM1_GZ_I18（控制回路）KM2接觸器故障接觸器常開輔助觸點(diǎn)offKM2_GZ_I19（控制回路）QF3跳閘信號斷路器常開輔助觸點(diǎn)offQF3_GZ_I20L1缺相繼電器KM3 常開輔助觸點(diǎn)offKM3_L1_I21L2缺相繼電器KM4 常開輔助觸點(diǎn)offKM4_L2_I22L3缺相繼電器KM5 常開輔助觸點(diǎn)offKM5_L3_I23電機(jī)就地方式選擇選擇開關(guān)JIUDI_M_I24VFD就地方式選擇選擇開關(guān)JIUDI_VFD_I25電機(jī)集控方式選擇選擇開關(guān)JIKONG_M_I26VFD集控方式選擇選擇