【正文】 動機應(yīng)從電源的容量，電壓和水泵的軸功率、轉(zhuǎn)速及傳動方式考慮，具體進行配套時可根據(jù)水泵 容量來選擇。對于功率大于 300KW 的電機，可以采用特別加強絕緣的鼠籠型 JSQ 和繞線式 JRQ 電機。 本文中選用的是 Y355L22 三相 異步電動機， 全封閉自扇冷式鼠籠型，定子繞組為Y接法， 電氣技術(shù)參數(shù)如下： 額定功率 kw： 315 額定 轉(zhuǎn)速 r/min： 2980 額定 電流 A： 560 效率： 95% 功率因數(shù)： 額定電壓 V： 380 變頻器 選型 變頻器的各種分類 （ 1）交一交變頗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。安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 15 其主要優(yōu)點是沒有中間環(huán)節(jié)，電路結(jié)構(gòu)簡單，只使用一次變流，變換效率高， 不含直流電路及濾波部分，與電源之間無功功率處理以及有功功率回饋容易。雖然大功率交交變頻器得到了普遍的應(yīng)用，但因其功率因數(shù)低，高次諧波多，輸出頻率低，變化范圍窄 一般為額定頻率的 1/2 以下 ，使用元件數(shù)量多使之應(yīng)用受到了一定的限制。它在傳統(tǒng)大功率電機調(diào)速系統(tǒng)中應(yīng)用較多。 故它主要用于容量較大的低速拖動系統(tǒng)中。 （ 2）交一直一交變頻器先把頻率固定的交流電整流成直流電，再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的環(huán)節(jié)較易控制，因此，在頻率的調(diào)節(jié)范圍，以及改善變頻后電動機的特性等方面，都具有明顯的優(yōu)勢。 交直交變頻器由整流器、濾波系統(tǒng)和逆變器三部分組成。整流器為二極管三相橋式不控整流器 ， 逆變器是大功率晶體管組成的三相橋式電路，其作用正好與整流器相反，它是將恒定的直流電交換為可調(diào)電壓，可調(diào)頻率的交流電。中間濾波環(huán)節(jié)是用電容器進行濾波。 交直交變頻器按中間直流濾波環(huán)節(jié)的不同，又可以分為電壓型和電流型兩種，由于控制方法和硬件設(shè)計等各種因素，電壓型逆變器應(yīng)用比較廣泛。它在工業(yè)自動化領(lǐng)域的變頻器（采用 VVVF 控制等）和 IT、供電領(lǐng)域的不間斷電源都有應(yīng)用。 本次設(shè)計的選用的變頻器的主電路為交 直 交變頻器。 目前迅速地普及應(yīng)用的主要是這一種。 電壓型是將電壓源 性質(zhì) 的直流變換為交流的變頻器， 直流環(huán)節(jié)的儲能元件是電容 。 電流型是將電流源 性質(zhì) 的直流變換為交流的變頻器， 直流環(huán)節(jié)的儲能元件是電感 。 變頻器的 基本 結(jié)構(gòu)框圖 在中小容量變頻器中應(yīng)用最為廣泛的是 ”交一直一交 電壓型 變頻器 ”， 其基本結(jié)構(gòu)如圖 32 所示。 本次設(shè)計采用的 SAMCOVMO5SPF 系列通用變頻器 也是這個結(jié)構(gòu) 變頻器的工作 可分為兩個基本過程： （ 1）先將電源的三相 (或單相 )交流電經(jīng)整流橋整流成直流電 (交流一直流變換 )； （ 2）再把直流電變 成頻率任意可調(diào)的三 相 逆變 成頻率任意可調(diào)的三相交流電 (直流 一交 流 變換 )。 整 流 逆 變RST交 流直 流交 流UWVDU3 8 V5 0 H Z0 ～ 3 8 0 VO — l O O H Z 圖 32 交 直 交變頻器的基本結(jié)構(gòu) 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 16 交 直 交變頻器主電路 變頻器的的整流部分采用三相橋式不可控控整流電路，逆變部分采用全控型器件的電壓型你變電路，直流側(cè)并聯(lián)有大電容， 相當(dāng)于電壓源，直流電壓基本無脈動，當(dāng)交流側(cè)為阻感負(fù)載時，需要提供無功功率，直流側(cè)電容起緩沖無功的作用，為了給交流側(cè)向直流側(cè)反饋 的無功能量提供通道，逆變橋各臂都并聯(lián)了反饋二極管。三相橋式逆變電路的工作過程與單相逆變橋相同，只要注意三相之間互隔 T／ 3(T是周期 )就可以了。如圖33所示 從電路結(jié)構(gòu)上看，如果把三相負(fù)載看成三相整流變壓器的三個繞組，那么三相橋式逆變電路猶如三相橋式可控整流電路與三相二極管整流電路的反并聯(lián)，其中可控電路用來實現(xiàn)直流到交流的逆變，不可控電路為感性負(fù)載電流提供續(xù)流回路，完成無功能量的續(xù)流和反饋，因此 VD1～ VD6稱為續(xù)流二極管。 逆變電路采用 PWM控制方式，即對脈沖的寬度進行調(diào)制的技術(shù)，應(yīng)用面積等效原理，將所需要 的波形等效為一系列幅值相等，寬度按正弦規(guī)律變化的脈沖波形。如果脈沖的寬度按正弦規(guī)律變化，脈沖的面積和正弦波形等效，則為 SPWM調(diào)制。全控型器件的具體導(dǎo)通順序為： 第 1 個 T/6： V V V5 導(dǎo)通， V V V2 截止： 第 2 個 T/6： Vl、 V V2 導(dǎo)通， V V V5 截止： 第 3 個 T/6： V V V2 導(dǎo)通， V V V5 截止： M ~UVW 圖 33 交 直 交變換電路 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 17 第 4 個 T/6： V V V2 導(dǎo)通， V V V5 截止： 第 5 個 T/6： V V V5 導(dǎo)通， V V V2 截止： 第 6 個 T/6： V V V5 導(dǎo)通， V V V2 截止 。 變頻器的參數(shù)介紹 變頻器功能參數(shù)很多，一般都有數(shù)十甚至上百個參數(shù)供用戶選擇。實際應(yīng)用中，沒必要對每一參數(shù)都進行設(shè)置和調(diào)試，多數(shù)只要采用出廠設(shè)定值即可。但有些參數(shù)由于和實際使用情況有很大關(guān)系，且有的還相互關(guān)聯(lián)，因此要根據(jù)實際進行設(shè)定和調(diào)試。 因各類型變頻器功能有差異，而相同功能參數(shù)的名稱也不一致，為敘述方便，本文以富士變頻器基本參數(shù)名稱為例。由于基本參數(shù)是各類型變頻器幾乎都有的，完全可以做到觸類旁通。 (1) 加減速時間 加速時間就是輸出頻率從 0 上升到最大頻率所需時間，減速時間是指從 最大頻率下降到 0 所需時間。通常用頻率設(shè)定信號上升、下降來確定加減速時間。在電動機加速時須限制頻率設(shè)定的上升率以防止過電流，減速時則限制下降率以防止過電壓。 加速時間設(shè)定要求：將加速電流限制在變頻器過電流容量以下，不使過流失速而引起變頻器跳閘；減速時間設(shè)定要點是：防止平滑電路電壓過大，不使再生過壓失速而使變頻器跳閘。加減速時間可根據(jù)負(fù)載計算出來，但在調(diào)試中常采取按負(fù)載和經(jīng)驗先設(shè)定較長加減速時間，通過起、停電動機觀察有無過電流、過電壓報警；然后將加減速設(shè)定時間逐漸縮短，以運轉(zhuǎn)中不發(fā)生報警為原則，重復(fù)操作幾次， 便可確定出最佳加減速時間。 (2) 轉(zhuǎn)矩提升 又叫轉(zhuǎn)矩補償，是為補償因電動機定子繞組電阻所引起的低速時轉(zhuǎn)矩降低，而把低頻率范圍 f/V 增大的方法。設(shè)定為自動時，可使加速時的電壓自動提升以補償起動轉(zhuǎn)矩，使電動機加速順利進行。如采用手動補償時，根據(jù)負(fù)載特性，尤其是負(fù)載的起動特性，通過試驗可選出較佳曲線。對于變轉(zhuǎn)矩負(fù)載，如選擇不當(dāng)會出現(xiàn)低速時的輸出電壓過高，而浪費電能的現(xiàn)象，甚至還會出現(xiàn)電動機帶負(fù)載起動時電流大，而轉(zhuǎn)速上不去的現(xiàn)象。 (3) 電子熱過載保護 本功能為保護電動機過熱而設(shè)置，它是變頻器內(nèi) CPU 根據(jù)運 轉(zhuǎn)電流值和頻率計算出電動機的溫升，從而進行過熱保護。本功能只適用于 “一拖一 ”場合，而在 “一拖多 ”時，則應(yīng)在各臺電動機上加裝熱繼電器。 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 18 電子熱保護設(shè)定值（ %） =[電動機額定電流（ A） /變頻器額定輸出電流（ A） =100% 。 (4) 頻率限制 即變頻器輸出頻率的上、 下限幅值。頻率限制是為防止誤操作或外接頻率設(shè)定信號源出故障，而引起輸出頻率的過高或過低，以防損壞設(shè)備的一種保護功能。此功能還可作限速使用，如有的皮帶輸送機，由于輸送物料不太多，為減少機械和皮帶的磨損，可采用變頻器驅(qū)動，并將變頻器上限頻率設(shè)定為某一 頻率值，這樣就可使皮帶輸送機運行在一個固定、較低的工作速度上。 (5) 偏置頻率 其用途是當(dāng)頻率由外部模擬信號（電壓或電流）進行設(shè)定時，可用此功能調(diào)整頻率設(shè)定信號最低時輸出頻率的高低，有的變頻器當(dāng)頻率設(shè)定信號為 0%時，偏差值可作用在 0～ fmax 范圍內(nèi)，有的變頻器（如明電舍、三墾）還可對偏置極性進行設(shè)定。如在調(diào)試中當(dāng)頻率設(shè)定信號為 0%時，變頻器輸出頻率不為 0Hz，而為xHz，則此時將偏置頻率設(shè)定為負(fù)的 xHz 即可使變頻器輸出頻率為 0Hz。 (6) 頻率設(shè)定信號增益 此功能僅在用外部模擬信號設(shè)定頻率時才有效。 它是用來彌補外部設(shè)定信號電壓與變頻器內(nèi)電壓（ +10v）的不一致問題；同時方便模擬設(shè)定信號電壓的選擇，設(shè)定時，當(dāng)模擬輸入信號為最大時（如 10v、 5v或 20mA），求出可輸出 F/V圖形的頻率百分?jǐn)?shù)并以此為參數(shù)進行設(shè)定即可；如外部設(shè)定信號為 0～ 5v時，若變頻器輸出頻率為 0～ 50Hz，則將增益信號設(shè)定為 200%即可。 變頻器的選型及硬件配置 （ 1）通過對各主要生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品的性能價格比分析，選用 三墾力達公司SAMCOVMO5SPF 系列通用變頻器 的 調(diào)速 變頻器。 SAMCOVMO5SPF 具備無速度傳感 器矢量控制功能，可實現(xiàn)無傳感器應(yīng)用場合的高轉(zhuǎn)矩及高精度控制。同時具備電機參數(shù)的自動檢測功能，因此能實現(xiàn)在各種運行條件下對電機的最佳控制。 SAMCOVMO5SPF 能適應(yīng)不同的用途提供兩種系列，一般工業(yè)用的 SHF 系列和風(fēng)機、水泵用的 SPF 系列。 三肯系列通用變頻器介紹 :三墾通用變頻器采用 /Uf恒定控制方式和無速度傳感器矢量控制方式，通過電動機參數(shù)自動測定功能進行電動機參數(shù)的自動測量，實現(xiàn)無速度傳感器矢量控制。三墾通用變頻器到目前為止已歷經(jīng)了五次更新?lián)Q代：第一代 SVS、SVF 系列采用大功率晶體管逆變器 (GTR)和正弦波脈寬調(diào)制 (SPWM)控制技術(shù)；第二代MS、 MF 系列采用 16 位微機處理控制的電壓矢量控制技術(shù)，面板采用了全數(shù)字控制；第三代 LS、 LF 系列采用高速開關(guān)器件絕緣柵雙極性晶體管 IGBT、高性能準(zhǔn) 32 位微機安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 19 處理器及大規(guī)模集成晶片 (LIS)，并運用三墾電氣株式會社獨特的高頻載波 SPWM 控制方式，變頻調(diào)速范圍為 ，控制功能已擴展到近 200 項，其中包括可以實現(xiàn)程序運行、內(nèi)置 PID 控制功能、節(jié)電控制和變頻控制自動切換、與計算器實現(xiàn)串行通信，最多控制 32 臺 變頻器運行；第四代 IHE/IPF 變頻器是以矢量控制理論為基礎(chǔ)的無速度傳感器控制高性能通用變頻器，采用了內(nèi)含 IGBT 的智能功率模塊 IPM 及 32 位微機處理器，使變頻器的低速性能大幅提高，最大起動轉(zhuǎn)矩達到 150％額定轉(zhuǎn)矩，在 100％負(fù)載轉(zhuǎn)矩內(nèi)，其速度控制精度小于 177。 l％，與前幾代變頻器相比，在指令響應(yīng)和負(fù)載響應(yīng)性能方面都有提高； IHF/IPF 系列變頻器還具有 /Uf控制方式，以供選擇使用；最新一代 SAMCOvm05 系列通用變頻器采用了最新的科研成果，整體性能上又有了新的飛躍 。SAMCOvm05 系列通用變頻器采用智能功率模塊 (ASIPM)和高性能 IGBT，結(jié)構(gòu)更為緊湊、可靠；內(nèi)部控制軟件可隨用戶需求升級，免費提供專門設(shè)計的可用于 Windows95/98操作系統(tǒng)的功能軟件 (通信接口功能、負(fù)載控制算法等 )、傳輸軟件 (FMTP)，并可方便的實現(xiàn)版本升級，版本升級功能是一種軟件用戶化功能，可以使通用變頻器轉(zhuǎn)變?yōu)橛脩魧Ｓ眯妥冾l器，直接通過計算機上的串行通信口增加新的功能。 另外還有數(shù)據(jù)拷貝、用戶初始值設(shè)定 (操作面板內(nèi)具有原廠和機械配套廠 2 種初始值記憶區(qū)，可供用戶選擇 )、變更代碼查詢、自 定義多功能輸入 /輸出端子和模擬輸出功能等功能。 SAMCOvm05 系列通用變頻器除了具有 IHF/IPF 系列通用變頻器的所有功能外，還具有卷繞控制、帶 PG 的速度／位置控制和功能更加完善的恒壓供水控制等功能。、 （ 2） SAMCOVMO5SPF 變頻器的控制電路端子說明： R、 S、 T 為三相電源輸入端子，從變壓器二次側(cè)三相交流電網(wǎng)引入電能； FA、 FB、FC 為異常報警信號輸出端子以及功能接點輸出端子； DI1DI8 為數(shù)字信號多功能 輸入端子，接受電位器傳達的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、多段調(diào)速和空轉(zhuǎn)等程序指令 DCM1 和 DCM2 為數(shù)字信號共用端子，加 24V外部電源配合使用 。VRF1,IRF/VRF2， ACM 端口接設(shè)定頻率的電位器， +V1， +V2 為頻率設(shè)定的電源端口， VRF1 為頻率設(shè)定端子（ 05V， 010V或電位器）， IRF/VRF2 為 頻率設(shè)定端子（ 420MA 或 05V,010V或電位器 ）， ACM 為模擬信號共用端子 。FLASH 和 JPI 為版本升級用端子 ； TRA 和 TRB、 RXR 為 RS485 電阻端； AOUT1 和 AOUT2 為模擬信號輸出端子 ； DO DO2 和 DO3 為多功能輸出端子，分別控制：運轉(zhuǎn)中、頻 率一致和過負(fù)載預(yù)報信號往開路集電 極傳送 ； U、 V、 W 是 三相交流電輸出端子。 可編程控制器（ PLC） 可編程控制器 的作用 可編程序控制器是計算機家族中的一員 ,是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計制造的 ， 是一種安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 20 數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)