【文章內容簡介】 額 定 輸 出 電 流 1 分 鐘 ， 200% 秒 150%額 定 輸 出 電 流 1 分 鐘 ，180% 秒電 壓 頻 率 允 許 波 動 電 壓 :+10V\15%(相 間 不 平 衡 率(*5):≤ 2%),頻 率 ： +5V\5%冷 卻 方 式 風扇冷卻防 護 結 構 (IEC60529) IP40 全封閉重 量 （ KG） 性 能 概 述 : 1. 動 態(tài) 轉 矩 矢 量 控 制動 態(tài) 轉 矩 矢 量 控 制 是 一 種 先 進 的 驅 動 控 制 技 術 。 控 制 系 統(tǒng) 高 速 計 算 電 機 負 載 所 需 功 率 ，最 佳 控 制 電 壓 和 電 流 矢 量 ， 最 大 限 度 發(fā) 揮 電 機 輸 出 轉 矩 。按 照 動 態(tài) 轉 矩 矢 量 控 制 方 式 ， 能 配 合 負 載 實 現 在 最 短 時 間 內 平 穩(wěn) 地 加 減 速使 用 高 速 CPU能 快 速 響 應 急 變 負 載 和 及 時 檢 知 再 生 功 率 ， 設 有 控 制 減 速 時 間 的 再 生 回 避功 能 ， 實 現 無 跳 閘 自 動 減 速 過 程 采 用 富 士 獨 自 開 發(fā) 的 控 制 方 式 ， 輸 出 200%高 起 動 轉 矩 （ 22KW以 下 ） ， 30KW以 上 為180%2. 帶 PG反 饋 更 高 性 能 的 控 制 系 統(tǒng)帶 PG反 饋 卡 （ 選 件 ） 構 成 帶 PG反 饋 的 矢 量 控 制 系 統(tǒng) ， 實 現 更 高 性 能 、 更 高 精 度 的 運 行速 度 控 制 范 圍 ： 1： 1200 速 度 控 制 精 度 ： 177。% 速 度 響 應 ： 40HZ畢業(yè)設計（論文）報告紙共 40 頁 第 13 頁┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊電 機 低 轉 速 時 脈 動 大 大 減 小采 用 動 態(tài) 轉 矩 矢 量 控 制 ， 結 合 富 士 專 有 的AVR， 實 現 低 轉 速 （ 1HZ） 運 行 時 的 轉 速 脈 動 比以 前 機 種 減 小 1/2以 上3. 優(yōu) 良 的 環(huán) 境 兼 容 性采 用 低 噪 聲 控 制 電 源 系 統(tǒng) ， 大 大 減 小 對 周 圍 傳 感 器 等 設 備 的 噪 聲 干 擾 影 響 標 準 裝 有 連 接 抑 制 高 次 諧 波 電 流 的DC電 抗 器 端 子 連 接 選 件 EMC濾 波 器 后 能 符 合 歐 洲 EMC指 令4. 節(jié) 能 功 能 的 提 高標 準 設 有 風 機 、 泵 等 最 佳 自 動 節(jié) 能 運 行 方 式 。 采 用 使 電 機 損 耗 降 至 最 小 的 新 控 制 方 式 ，取 得 更 好 的 節(jié) 能 效 果5. 更 方 便 使 用 的 鍵 盤 面 板標 準 設 有 復 寫 功 能 ， 能 方 便 地 將1臺 變 頻 器 的 功 能 碼 數 據 復 寫 至 其 他 變 頻 器 可 選 擇 三 種 語 言 （ 中 、 日 、 英 ）， 便 于 國 內 外 配 套 使 用 可 簡 單 地 由 面 板 或 外 部 信 號 進 行 點 動 （JOG） 運 行 操 作 使 用 延 伸 電 纜 選 件 （ CBIII10R..可 簡 單 ） 地 實 現 遠 程 操 作6. 符 合 國 際 標 準標 準 系 列 符 合 適 用 于 歐 洲 地 區(qū) 、 北 美 地 區(qū) 和 加 拿 大 地 區(qū) 的CE、 TUV（ 22KW以 下 ） 、 UL、 CUL 規(guī) 格 。各 種 通 信 功 能標 準 內 裝 RS485接 口 ， 由 此 可 由 個 人 計 算 機 向 變 頻 器 輸 入 運 行 命 令 和 設 定 功 能 碼 數 據 等 。 設 有 萬 用 DI/DO功 能 ， 輸 入 /輸 出 端 子 狀 態(tài) 能 傳 送 至 上 位 機 受 其 監(jiān) 控 ， 簡 化FA系 統(tǒng) 可 連 接 現 場 總 線 ： ProfibusDP、 InterbusS 、 Device Net、 Modbus Plus（ 選 件 ） 等7. 豐 富 的 實 用 功 能用 于 風 機 、 泵 等 ： PID控 制 功 能 、 變 頻 器 風 扇 ON/OFF功 能 、 商 用 電 切 換 順 序 用 于 搬 運 、 傳 送 設 備 ： 可 選 擇 預 設16種 速 度 運 行 、 程 序 運 行 （7 步 ， 每 步 最 長 6000S， 可 連 續(xù) 、單 循 環(huán) 或 單 循 環(huán) 終 結 速 繼 續(xù) 運 行 ）8. 無 沖 擊 瞬 停 再 起 動 運 行采 用 富 士 獨 自 開 發(fā) 的 變 頻 器 頻 率 追 蹤 （ 引 入 運 行 ） 功 能 ， 變 頻 器 可 瞬 時 停 車 后 跟 蹤 再 起 動保 護 功 能 的 充 實能 設 定 電 子 熱 繼 電 器 的 熱 時 間 常 數 ， 因 此 可 適 用 各 種 電 機 設 有 輸 入 缺 相 保 護 ， 防 止 電 源 斷 線 損 壞 變 頻 器 能 用 PTC熱 敏 電 阻 保 護 電 機畢業(yè)設計（論文）報告紙共 40 頁 第 14 頁┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊9. 豐 富 的 維 護 功 能面 板 能 顯 示 和 確 認 運 行 狀 態(tài) 、 輸 入/輸 出 狀 態(tài) 和 跳 閘 時 的 詳 細 參 數 ， 由 此 能 較 易 進 行 異 常原 因 分 析 和 提 出 對 策 I/O端 子 檢 查 功 能 主 電 路 電 容 器 壽 命 累 計 運 行 時 間 記 錄 、 顯 示 運 行 狀 態(tài) 監(jiān) 視 跳 閘 時 詳 細 數 據 記 錄10. 其 他 功 能 上 標 準 裝 有 控 制 電 源 輔 助 輸 入 電 路 ， 斷 開 主 電 源 時 能 保 持 異 常 輸 出 信 號 接 點 輸 入 控 制 端 子 （ 9點 ） 、 開 路 集 電 極 晶 體 管 輸 出 （4點 ） 、 繼 電 器 輸 出 （ 1點 ） 設 有 主 動 驅 動 過 程 ， 判 斷 變 頻 器 負 載 狀 態(tài) ， 為 防 止 跳 閘 、 自 動 延 長 加 速 時 間 、 繼 續(xù) 加速 運 行 保 證 強 有 力 而 不 跳 閘 的 加 速 過 程 負 載 過 大 的 場 合 可 選 擇 變 頻 器 不 跳 閘 繼 續(xù) 運 行 （ 防 失 速 ） 或 跳 閘 停 止 運 行 3) 使 用 過 程 中 的 注 意 事 項。 (*1)額 定 輸 出 電 壓 按 440V計 算 ， 電 源 電 壓 降 低 時 ， 額 定 容 量 亦 下 降 。 (*2)不 能 輸 出 比 電 源 電 壓 高 的 電 壓 。 (*3)驅 動 低 阻 抗 的 高 頻 電 動 機 等 場 合 ， 允 許 輸 出 電 流 可 能 比 額 定 值 小 。 (*4)當 電 源 電 壓 大 與 380/398V/50Hz、 380/430V/60Hz時 ， 必 須 切 換 變 頻 器 內 部 的 分 接 頭 。 (*5)3相 電 壓 不 平 衡 率 大 與 2%時 ， 應 使 用 功 率 因 數 改 善 用 直 流 電 抗 器 (DCR) (*6)按 JEMA規(guī) 定 的 標 準 負 載 條 件 (相 當 標 準 適 配 電 動 機 85%負 載 )下 的 試 驗 值 。 (*7)按 富 士 電 機 公 司 規(guī) 定 條 件 下 的 計 算 值 。 (*8)按 標 準 適 配 電 動 機 負 載 和 使 用 直 流 電 抗 器(DCR)(≤ 55KW為 選 件 )條 件 下 的 數 據 。 (*9)為 了 保 護 變 頻 器 ， 對 應 周 圍 溫 度 和 輸 出 電 流 情 況 ， 載 頻 有 時 會 自 動 降 低 。 (*10)設 定 ， 起 動 轉 矩 能 達 到 50%以 上 。 (*11)標 準 適 配 電 動 機 場 合 (由 60Hz減 速 停 止 時 的 平 均 轉 矩 ， 隨 電 動 機 的 損 耗 而 改 變 。 系統(tǒng)工作過程根據現場生產實際提供的用水量，本系統(tǒng)選擇三臺 的小泵（具體選型計算過程見后） ，選擇自動方式運行時，三臺水泵，一臺水泵作第一級變頻運行，另二臺作變頻備用泵。當第一臺變頻泵達到工頻運行，達不到壓力要求時，切換至工頻，畢業(yè)設計（論文）報告紙共 40 頁 第 15 頁┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊第二臺備用泵變頻啟動。當第二級變頻泵達到工頻運行，達不到壓力要求時，切換至工頻，第三臺備用泵變頻啟動。停泵時依次停第一、二級泵。選擇手動方式運行時，可以根據實際的用水量手動控制投入電機的運行臺數（手動狀態(tài)下投入運行的電機都是工頻運行的） 。分析自動控制系統(tǒng)的機組Ⅰ（3水泵電機）工作過程,可分為以下五個工作狀態(tài)：1) 1電機單獨變頻起動；2)1電機工頻運行，2電機變頻運行，3電機停止運行；3) 1電機工頻運行，2電機工頻運行，3電機變頻運行；4）3電機變頻運行，2電機工頻運行，1電機停止運行；5）3電機變頻運行，2電機停止運行；一般情況下，水泵電機都處于這五種工作狀態(tài)之中，當源水的水位發(fā)生變化時，管網壓力也就隨之變化，五種工作狀態(tài)就要發(fā)生相應轉換，因此這五種工作狀態(tài)對應著五個切換過程。Ⅰ由 1電機變頻起動運行轉變到 1電機工頻運行，2電機變頻運行。系統(tǒng)開始工作時，出水口壓力達不到壓力要求時， KM1 得電，1電機先接至變頻器輸出端，變頻器對拖動 1泵的電動機采用軟起動，1電機起動，運行一段時間后，隨著運行頻率的增加，當變頻器輸出頻率增至工頻 （即 50HZ） ，壓力傳感器壓力0f未達到設定壓力， KM1 失電，1電機自變頻器輸出端斷開，KM2 得電 1電機切換至工頻運行。接著 KM3 得電，2電機接至變頻器輸出端, 2電機開始軟起動，運行一段時間后， 2水泵電機工作在變頻狀態(tài)。從而實現 1水泵由變頻切換至工頻電網運行，2水泵接入變頻器并啟動運行，在系統(tǒng)調節(jié)下變頻器輸出頻率不斷增加，直到水泵出水口壓力達到設定值為止。?、蛴?1電機工頻運行，2電機變頻運行轉變?yōu)?2電機工頻運行，3電機變頻運行。當 2水泵電機的頻率達到 50HZ 以后，壓力傳感器壓力未達到設定壓力時，KM3 失電，2電機自變頻器輸出端斷開，KM4 得電，2電機切換至工頻運行。接著 KM5 得電，3電機接至變頻器輸出端, 3電機開始軟起動，運行一段時間后， 3水泵電機工作在變頻狀態(tài)。直至壓力傳感器設定壓力以后，變頻器的工作頻率將不再增加。并根據用水量的大小按照 PID 算法進行恒壓調節(jié)。Ⅲ由 1電機工頻運行，2電機工頻運行，3電機變頻運行轉變?yōu)?1電機停止，2電機工頻運行，3電機變頻運行狀態(tài)。當用水量減少時，變頻器的工作頻率將自動減小，當減小到一定程度時，此時壓力傳感器的壓力還高于設定壓力時，系統(tǒng)將依次停止最先啟動的水泵，及 KM2 將失電，畢業(yè)設計（論文）報告紙共 40 頁 第 16 頁┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊停止 1電機，以便用水增大到一定程度時再啟動并進行變頻操作。 IV由 3電機變頻運行，2電機工頻運行，1電機停止運行轉變?yōu)?3電機變頻運行，2電機停止運行狀態(tài)。分析過程與切換過程Ⅲ的分析類似。 V由 3電機變頻運行，1 、2電機停止運行轉變?yōu)?3電機工頻運行，1電機變頻運行，2停止運行狀態(tài)。當用水量開始增加時，出水口壓力達不到壓力要求時，KM5 失電，3電機自變頻器輸出端斷開，KM6 得電，3電機切換至工頻運行。接著 KM1 得電，1電機接至變頻器輸出端, 1電機開始軟起動，運行一段時間后， 3水泵電機工作在變頻狀態(tài)。在 PLC 程序設計中，必須認真考慮這五個切換過程，才能保證系統(tǒng)在一個工作周期內實現正常切換與運行。2和 3機組工作過程流程圖如下（圖 29）：圖 29 3 臺機組工作過程流程圖畢業(yè)設計（論文）報告紙共 40 頁 第 17 頁┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊第三章 控制系統(tǒng)硬件設計 主電路設計在硬件系統(tǒng)設計中，采用一臺變頻器連接 3 臺電動機，其中 2和 3水泵電機都是小機，具有變頻/工頻兩種工作狀態(tài)，每臺電機都通過兩個接觸器與工