【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 通過(guò)改變周期來(lái)控制其輸出頻率。而輸出頻率的變化可通過(guò)改變此脈沖的調(diào)制周期來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣，使調(diào)壓和調(diào)頻兩個(gè)作用配合一致，且于中間直流環(huán)節(jié)無(wú)關(guān)，因而加快了調(diào)節(jié)速度，改善了動(dòng)態(tài)性能。由于輸出等幅脈沖只需恒定直流電源供電，可用不可控整流器取代相控整流器，使電網(wǎng)側(cè)的功率因數(shù)大大改善。利用 PWM 逆變器能夠抑制或消除低次諧波。加上使用自關(guān)斷器件，開(kāi)關(guān)頻率大幅度提高，輸出波形可以非常接近正弦波。 PWM 變頻電路具有以下特點(diǎn)： 可以得到相當(dāng)接近正弦波的輸出電壓 . 整流電路采用二極管，可獲得接近 1 的功率因數(shù) . 電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 . 通過(guò)對(duì)輸出脈沖寬度的控制可改變輸出電壓，加快了變頻過(guò)程的動(dòng)態(tài)響應(yīng) PWM 基本原理 . 脈寬調(diào)制（ PWM） : 控制方式就是對(duì)逆變電路開(kāi)關(guān)器件的通斷進(jìn)行控制，使輸出端得到一系列幅值相等的脈沖，用這些脈沖來(lái)代替正弦波或所需要的波形。也就是在輸出波形的半個(gè)周期中產(chǎn)生多個(gè)脈沖，使各脈沖的等值電壓為正弦波形，所獲得的輸出平滑且低次斜波諧波少。按一定的規(guī)則對(duì)各脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，即可改變逆變電路輸出電壓的大小，也可改變輸出頻率。 在采樣控制理論中有一個(gè)重要的結(jié)論，即沖量相等而形狀不同的窄 脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上，其效果基本相同。沖量既指窄脈沖的面積。這里所說(shuō)的效果基本相同。是指該環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同。如把各輸出波形用傅里葉變換分析，則它們的低頻段特性非常接近，僅在高頻段略有差異。 單周控制法又稱(chēng)積分復(fù)位控制（ Integration Reset Control，簡(jiǎn)稱(chēng) IRC），遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 12 是一種新型非線性控制技術(shù)，其基本思想是控制開(kāi)關(guān)占空比，在每個(gè)周期使開(kāi)關(guān)變量的平均值與控制參考電壓相等或成一定比例。該技術(shù)同時(shí)具有調(diào)制和控制的雙重性，通過(guò)復(fù)位開(kāi)關(guān)、積分器、觸發(fā)電路、比較器達(dá)到跟蹤指令信號(hào)的目的。單周 控制器由控制器、比較器、積分器及時(shí)鐘組成，其中控制器可以是 RS 觸發(fā)器。 單周控制在控制電路中不需要誤差綜合 ,它能在一個(gè)周期內(nèi)自動(dòng)消除穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)誤差，使前一周期的誤差不會(huì)帶到下一周期。雖然硬件電路較復(fù)雜，但其克服了傳統(tǒng)的 PWM 控制方法的不足，適用于各種脈寬調(diào)制軟開(kāi)關(guān)逆變器，具有反應(yīng)快、開(kāi)關(guān)頻率恒定、魯棒性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，此外，單周控制還能優(yōu)化系統(tǒng)響應(yīng)、減小畸變和抑制電源干擾，是一種很有前途的控制方法。 PWM 控制技術(shù)以其控制簡(jiǎn)單、靈活和動(dòng)態(tài)響應(yīng)好的優(yōu)點(diǎn)而成為電力電子技術(shù)最廣泛應(yīng)用的控制方式，也是人們研究的熱點(diǎn)。 PWM 的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是從處理器到被控系統(tǒng)信號(hào)都是數(shù)字形式的，無(wú)需進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換。讓信號(hào)保持為數(shù)字形式可將噪聲影響降到最小。噪聲只有在強(qiáng)到足以將邏輯 1 改變?yōu)檫壿?0 或?qū)⑦壿?0改變?yōu)檫壿?1 時(shí)，也才能對(duì)數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生影響。 對(duì)噪聲抵抗能力的增強(qiáng)是 PWM 相對(duì)于模擬控制的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，而且這也是在某些時(shí)候?qū)?PWM 用于通信的主要原因。從模擬信號(hào)轉(zhuǎn)向 PWM 可以極大地延長(zhǎng)通信距離。在接收端，通過(guò)適當(dāng)?shù)?RC 或 LC 網(wǎng)絡(luò)可以濾除調(diào)制高頻方波并將信號(hào)還原為模擬形式總之， PWM 既經(jīng)濟(jì)、節(jié)約空間、抗噪性能強(qiáng)，是一種值得廣大工程師在許多設(shè)計(jì) 應(yīng)用中使用的有效技術(shù)。 PWM 控制技術(shù)的缺點(diǎn)準(zhǔn)確性不令人滿(mǎn)意。 PID 控制方案 在工程實(shí)際中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡(jiǎn)稱(chēng) PID 控制，又稱(chēng) PID 調(diào)節(jié)。 PID 控制器問(wèn)世至今已有近 70 年歷史，它以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、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。當(dāng)被控對(duì)象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時(shí)，控制理論的其它技術(shù)難以采用時(shí)，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來(lái)確定，這時(shí)應(yīng)用 PID 控制技術(shù)最為方便。即當(dāng)我們不完全了解一個(gè)系統(tǒng)和被控對(duì)象﹐或不能通 過(guò)有效的測(cè)量手段來(lái)獲得系統(tǒng)參數(shù)時(shí)，最適合用 PID 控制技術(shù)。 PID控制，實(shí)際中也有 PI和 PD 控制。 PID 控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制的。 (1) 比例（ P）控制： 比例控制是一種最簡(jiǎn)單的控制方式。其控制器的輸出與 輸入誤 差信號(hào)成比例遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 13 關(guān)系。當(dāng)僅有比例控制時(shí)系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差（ Steadystate error）。 (2) 積分（ I）控制： 在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的積分成正比關(guān) 系。對(duì)一個(gè)自動(dòng)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(chēng)這個(gè)控制系 統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡(jiǎn)稱(chēng)有差系統(tǒng)（ System with Steadystate Error）。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入“積分項(xiàng)”。積分項(xiàng)對(duì)誤差取決于時(shí)間的積分，隨著時(shí)間的增加，積分項(xiàng)會(huì)增大。這樣，即便誤差很小，積分項(xiàng)也會(huì)隨著時(shí)間的增加而加大，它推動(dòng)控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步減小，直到等于零。因此，比例 +積分（ PI）控制器，可以使系統(tǒng)在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后無(wú)穩(wěn)態(tài)誤差。 (3) 微分（ D）控制： 在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的微分（即誤差的變 化率）成正比關(guān)系。 自動(dòng)控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié) 過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。其原因是由于存在有較大慣性組件（環(huán)節(jié)）或有滯后（ delay）組件，具有抑制誤差的作用，其變化總是落后于誤差的變化。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(shí)，抑制誤差的作用就應(yīng)該是零。這就是說(shuō)，在控制器中僅引入 “ 比例 ” 項(xiàng)往往是不夠的，比例項(xiàng)的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是 “ 微分項(xiàng) ” ，它能預(yù)測(cè)誤差變化的趨勢(shì)，這樣，具有比例 +微分的控制器，就能夠提前使抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負(fù)值，從而避免了被控量的嚴(yán)重超調(diào)。所以對(duì)有較大慣性或滯后的被控對(duì)象，比 例 +微分（ PD）控制器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)特性。 選擇 PID的參數(shù)，以及相互間的配合，可以影響 PID控制的穩(wěn)定性。如采樣時(shí)間過(guò)短對(duì)外部信號(hào)的變化有可能檢測(cè)不到，而過(guò)長(zhǎng)的采樣時(shí)間顯然不能滿(mǎn)足控制精度的要求。又如過(guò)大的增益又會(huì)造成控制的震蕩。在調(diào)試程序時(shí)要注意這些參數(shù)的設(shè)置，慢慢調(diào)試以至達(dá)到穩(wěn)定的 PID控制 。 PID 控制算法具有原理簡(jiǎn)單 ,調(diào)節(jié)精確的優(yōu)點(diǎn)，系統(tǒng)的上升特性理想，穩(wěn)態(tài)誤差小，無(wú)靜差等； 實(shí)際應(yīng)用中是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng) ,存在著慣性大 ,非線性 ,參數(shù)時(shí)變 ,數(shù)學(xué)模型難以建立等特點(diǎn) ,必須采用合適的控 制策略才能取得良好的控制效果 ,并且快速性不理想 養(yǎng)護(hù)窯窯溫控制系統(tǒng)的 控制方案 在這次畢業(yè)論文中，本人選擇的是模糊控制方案。因?yàn)?模糊控制系統(tǒng)易于接受，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，而且比常規(guī)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性好，魯棒性高。由于它的這些特點(diǎn)，模糊 控制正在得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 14 第三章 養(yǎng)護(hù)窯 窯窯溫控制 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 模擬量控制系統(tǒng)是指輸入信號(hào)為模擬量的控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)的控制方式上可分為開(kāi)環(huán)控制和閉環(huán)控制。開(kāi)環(huán)控制是根據(jù)控制的設(shè)定值直接向控制對(duì)象輸出控制信號(hào)，這種 控制容易受外界干擾而偏離控制目標(biāo)。對(duì)于控制要求比較高的場(chǎng)合，一般都采用閉環(huán)控制方式。閉環(huán)控制是使用控制的設(shè)定值與反饋值的差進(jìn)行控制的，以求得設(shè)定值與反饋值的偏差最小。因而閉環(huán)控制根據(jù)其設(shè)定值的不同，有可以分為調(diào)節(jié)系統(tǒng)和隨動(dòng)系統(tǒng)兩種。調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)定值是由控制系統(tǒng)的控制器給出，控制器的作用就是使反饋值向給定值靠近，以反饋值對(duì)設(shè)定值的偏差最小為目的。隨動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)定值是由被控對(duì)象給出的?？刂破鞯淖饔镁褪鞘箍刂颇繕?biāo)不斷地向被控對(duì)象靠近。各種跟蹤系統(tǒng)都是隨動(dòng)系統(tǒng)。 模擬量控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)該注意抗干擾問(wèn)題。解決干擾 的辦法有 4種。其一是接地問(wèn)題，這里包括 PLC接地端的接地，要真接地不要假接地，這里所說(shuō)的接地就是接大地。其二是模擬信號(hào)線的屏蔽問(wèn)題。屏蔽線的始端和終端都要接地，信號(hào)線的屏蔽是防止干擾的重要措施。其三是對(duì)某些高頻信號(hào)要解決匹配為題。如果不匹配，很容易在信號(hào)傳送中引起干擾，使信息失真。其四是對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波。 模擬量信號(hào)如電壓值，電流值等，常常會(huì)因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)瞬時(shí)干擾而長(zhǎng)生較大波動(dòng)，產(chǎn)生誤差。采用濾波可以有效地減小誤差。這里說(shuō)所的濾波，包括硬件濾波和軟件濾波。軟件濾波主要是數(shù)字濾波。數(shù)字濾波的方法比較多，如常用的平均值 法，中值法等等。 S7200系列 PLC在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中可以利用 STEP7Micro/MIN32軟件對(duì)模擬量輸入信號(hào)增加濾波功能。如果語(yǔ)言數(shù)字濾波，可以設(shè)置濾波選項(xiàng)。 養(yǎng)護(hù)窯的工藝要求既有順序控制要求，又有恒溫控制要求。是個(gè)既有開(kāi)關(guān)順序控制又有模擬控制要求，采用 PLC 設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)，性能價(jià)格比高。恒溫控制既可以用 PID 算法實(shí)現(xiàn)，也可以用模糊控制算法實(shí)現(xiàn)。本文采用模糊算法實(shí)現(xiàn)。模糊算法的控制思想為：溫度過(guò)低，采用最大的進(jìn)氣量，縮短過(guò)渡時(shí)間，溫度逼近設(shè)定溫度，減少進(jìn)氣量，趨近設(shè)定的溫度，降低超調(diào)量。溫度偏高，停 止進(jìn)氣，降低溫度到設(shè)定溫度。 從模糊控制的思想可以看出：采用合理的模糊控制規(guī)律，模糊控制系統(tǒng)比 PID控制系統(tǒng)能減少過(guò)渡時(shí)間，減少超調(diào)量，減少靜態(tài)誤差。 主電路電氣元件的選擇 低壓隔離開(kāi)關(guān)選擇： 主要作用是： ，建立可靠的絕緣間隙，將需要檢修的設(shè)備或線路與電源用一個(gè)明顯斷開(kāi)點(diǎn)隔開(kāi)，以保證檢修人員和設(shè)備的安全。 ，換接線路。 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 15 、合線路中的小電流，如套管、母線、連接頭、短電纜的充電電流，開(kāi)關(guān)均壓電容的電容電流，雙母線換接時(shí)的環(huán)流以及電 壓互感器的勵(lì)磁電流等。 ，可用來(lái)分、合一定容量變壓器的空載勵(lì)磁電流。 戶(hù)外刀閘按其絕緣支柱結(jié)構(gòu)的不同可分為單柱式，雙柱式和三柱式。其中單柱式刀閘在架空母線下面直接將垂直空間用作斷口的電氣絕緣，因此，具有的明顯優(yōu)點(diǎn)，就是節(jié)約占地面積，減少引接導(dǎo)線，同時(shí)分合閘狀態(tài)特別清晰。在超高壓輸電情況下，變電所采用單柱式刀閘后，節(jié)約占地面積的效果更為顯著。 計(jì)算：已知 P=、功率因數(shù) COS∮ = Tanarccos∮ = 同期系數(shù)： K∑ P=,P=K∑ P∑ Pi K∑ Q=,P=K∑ Q∑ Qi 主回路： P30= (+) （ 31） = 11= Q30= ( 2) = =8KW （ 32） 其型號(hào)為 HD11100/31 低壓熔斷器選擇 條件確定熔斷器的類(lèi)型。 ，應(yīng)首先選定熔體的規(guī)格，然后再根據(jù)熔體去選擇熔斷器的規(guī)格。 。 ，各級(jí)熔斷器應(yīng)相互匹配，一般上一級(jí)熔體的額定電流要比下一級(jí)熔體的額定電流大２～３倍。 ，應(yīng)注意電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流的影響，熔斷器一般只作為電動(dòng)機(jī)的短路保護(hù)，過(guò)載保護(hù)應(yīng)采用熱繼電器。 ；額定分?jǐn)嗄芰?yīng)大于電路中可能出現(xiàn)的最大短路電流。 根據(jù)電流 I30= 要求 根據(jù)國(guó)標(biāo)選擇 FU 為 NG70025/380 低壓斷路器 低壓斷路器用途廣泛，它不僅用于主干線、支路、電路末端等作線路（ 電纜 、電線）及 電氣 設(shè)備的不頻繁合、分和過(guò)載、短路、欠電壓等故障的保護(hù)，還應(yīng)用于各種負(fù)載，如 照明 回路、電熱回路、電動(dòng)機(jī)回路、遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 16 可控硅整流回路、電容器回路等的單獨(dú)使用和保護(hù)。負(fù)載的性質(zhì)不同，選用斷路器的額定電流和保護(hù)特性也有差異。 （ 1） 低壓斷路器的額定電壓應(yīng)不低于保護(hù)線路的額定電壓。 （ 2） 低壓斷路器的額定電流應(yīng)不小于它所裝的脫扣器的額定電流。 （ 3） 低壓斷路器的類(lèi)型應(yīng)符合安裝條件，保護(hù)性能及操作方式的要求。 ① QF1 的選擇： I30=,UN=380V，脫扣電流 150A，極限通斷能力 COS∮≥ 根據(jù)國(guó)標(biāo)選擇 QF1 為 DW10200/3 ② QF2， QF3 的選擇： I301=I302 = 根據(jù)國(guó)標(biāo)選擇 QF QF3為 C45ND380/16 ③ QF4 的選擇： I=5A 根據(jù)國(guó)標(biāo)選擇 QF4 為 C45ND220/6 接觸器的選擇： 接觸器是用來(lái)接通和切斷電動(dòng)機(jī)或其它負(fù)載主電路的一種控制電器 .接觸器具有強(qiáng)大的執(zhí)行機(jī)構(gòu) ,大容量的主觸頭及迅速的熄滅電弧的能力 .當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí) ,能根據(jù)故障檢測(cè)元 件所給出的動(dòng)作信號(hào) ,迅速可靠的切斷電源 ,并有低壓釋放功能 .與保護(hù)電器組合可構(gòu)成各種電磁啟動(dòng)器 ,用于電機(jī)的控制及保護(hù)。 接觸器的結(jié)構(gòu)及工作原理 : 接觸器由磁系統(tǒng) ,觸頭系統(tǒng) ,滅弧系統(tǒng) ,釋放彈簧機(jī)構(gòu) ,輔助觸頭及基座等幾部分組成 . 接觸器的基本工作原理 :利用電磁原理通過(guò)控制電路和可動(dòng)銜鐵的運(yùn)動(dòng)來(lái)帶動(dòng)觸頭控制主電路通短的 . 選擇接觸器的類(lèi)型： 根據(jù)電路中負(fù)載電流的種類(lèi)選擇。交流負(fù)載應(yīng)選用交流接觸器，直流負(fù)載應(yīng)選用直流接觸器，如果控制系統(tǒng)中主要是交流負(fù)載，直流電動(dòng)機(jī)或直流負(fù)載的容量較小，也可都選用交流接觸器來(lái)控制，但觸 點(diǎn)的額定電流應(yīng)選得大一些。 選擇接觸器主