【正文】 4 變頻器相關(guān)知識為了控制交流電梯，提高電能利用率，使自動電梯的運行更加安全穩(wěn)定，須配合變頻器對自動電梯進行控制。 變頻器的定義變頻器（Variablefrequency Drive，VFD）是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變電機工作電源頻率方式來控制交流電動機的電力控制設(shè)備。變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動單元、驅(qū)動單元、檢測單元微處理單元等組成。通過改變電源的頻率來達到改變電源電壓的目的，根據(jù)電機的實際需要來提供其所需要的電源電壓，進而達到節(jié)能、調(diào)速的目的，另外，變頻器還有很多的保護功能，如過流、過壓、過載保護等等。隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高，變頻器也得到了非常廣泛的應(yīng)用。 變頻器的工作原理變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、再次整流（直流變交流）、制動單元、驅(qū)動單元、檢測單元微處理單元等組成的。變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。主電路是給異步電動機提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分，變頻器的主電路大體上可分為兩類:電壓型、電流型。我們現(xiàn)在使用的變頻器主要采用交—直—交方式（VVVF變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機。變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制4個部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為IGBT三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲能和緩沖無功功率。 變頻器的控制方式一、非智能控制方式 　　在交流變頻器中使用的非智能控制方式有V/f協(xié)調(diào)控制、轉(zhuǎn)差頻率控制、矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等。 　　(1) V/f控制 　　V/f控制是為了得到理想的轉(zhuǎn)矩速度特性，基于在改變電源頻率進行調(diào)速的同時，又要保證電動機的磁通不變的思想而提出的，通用型變頻器基本上都采用這種控制方式。V/f控制變頻器結(jié)構(gòu)非常簡單，但是這種變頻器采用開環(huán)控制方式，不能達到較高的控制性能，而且，在低頻時，必須進行轉(zhuǎn)矩補償，以改變低頻轉(zhuǎn)矩特性。 　　(2) 轉(zhuǎn)差頻率控制 　　轉(zhuǎn)差頻率控制是一種直接控制轉(zhuǎn)矩的控制方式，它是在V/f控制的基礎(chǔ)上，按照知道異步電動機的實際轉(zhuǎn)速對應(yīng)的電源頻率，并根據(jù)希望得到的轉(zhuǎn)矩來調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率，就可以使電動機具有對應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)矩。這種控制方式，在控制系統(tǒng)中需要安裝速度傳感器，有時還加有電流反饋，對頻率和電流進行控制，因此，這是一種閉環(huán)控制方式，可以使變頻器具有良好的穩(wěn)定性，并對急速的加減速和負載變動有良好的響應(yīng)特性。 　　(3) 矢量控制 　　矢量控制是通過矢量坐標(biāo)電路控制電動機定子電流的大小和相位，以達到對電動機在d、q、0坐標(biāo)軸系中的勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流分別進行控制，進而達到控制電動機轉(zhuǎn)矩的目的。通過控制各矢量的作用順序和時間以及零矢量的作用時間，又可以形成各種PWM波，達到各種不同的控制目的。例如形成開關(guān)次數(shù)最少的PWM波以減少開關(guān)損耗。目前在變頻器中實際應(yīng)用的矢量控制方式主要有基于轉(zhuǎn)差頻率控制的矢量控制方式和無速度傳感器的矢量控制方式兩種。 　　基于轉(zhuǎn)差頻率的矢量控制方式與轉(zhuǎn)差頻率控制方式兩者的定常特性一致，但是基于轉(zhuǎn)差頻率的矢量控制還要經(jīng)過坐標(biāo)變換對電動機定子電流的相位進行控制，使之滿足一定的條件，以消除轉(zhuǎn)矩電流過渡過程中的波動。因此，基于轉(zhuǎn)差頻率的矢量控制方式比轉(zhuǎn)差頻率控制方式在輸出特性方面能得到很大的改善。但是，這種控制方式屬于閉環(huán)控制方式，需要在電動機上安裝速度傳感器，因此，應(yīng)用范圍受到限制。 　　無速度傳感器矢量控制是通過坐標(biāo)變換處理分別對勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進行控制，然后通過控制電動機定子繞組上的電壓、電流辨識轉(zhuǎn)速以達到控制勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流的目的。這種控制方式調(diào)速范圍寬，啟動轉(zhuǎn)矩大，工作可靠，操作方便，但計算比較復(fù)雜，一般需要專門的處理器來進行計算，因此，實時性不是太理想，控制精度受到計算精度的影響。 　　(4) 直接轉(zhuǎn)矩控制 　　直接轉(zhuǎn)矩控制是利用空間矢量坐標(biāo)的概念，在定子坐標(biāo)系下分析交流電動機的數(shù)學(xué)模型，控制電動機的磁鏈和轉(zhuǎn)矩，通過檢測定子電阻來達到觀測定子磁鏈的目的，因此省去了矢量控制等復(fù)雜的變換計算，系統(tǒng)直觀、簡潔，計算速度和精度都比矢量控制方式有所提高。即使在開環(huán)的狀態(tài)下，也能輸出100%的額定轉(zhuǎn)矩。 　　(5) 最優(yōu)控制 　　最優(yōu)控制在實際中的應(yīng)用根據(jù)要求的不同而有所不同，可以根據(jù)最優(yōu)控制的理論對某一個控制要求進行個別參數(shù)的最優(yōu)化。例如在高壓變頻器的控制應(yīng)用中，就成功的采用了時間分段控制和相位平移控制兩種策略，以實現(xiàn)一定條件下的電壓最優(yōu)波形。 　　(6) 其他非智能控制方式 在實際應(yīng)用中，還有一些非智能控制方式在變頻器的控制中得以實現(xiàn)，例如自適應(yīng)控制、滑模變結(jié)構(gòu)控制、差頻控制、環(huán)流控制、頻率控制等。二、智能控制方式智能控制方式主要有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模糊控制、專家系統(tǒng)和學(xué)習(xí)控制等，目前智能控制方式在變頻調(diào)速控制系統(tǒng)中的具體應(yīng)用中已取得一些成功經(jīng)驗。 工作范圍變頻器是通過輕負載降壓實現(xiàn)節(jié)能的，安裝變頻器的電動機所帶的機械負載，如風(fēng)機、水泵等，并不是經(jīng)常工作在滿載情況下，當(dāng)系統(tǒng)要求機械負載不在額定負載運行時，可以通過變頻調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速，使得電動機輸出的功率能滿足系統(tǒng)的要求，而不必通過風(fēng)機的動葉、水泵出口的調(diào)節(jié)門的節(jié)流進行調(diào)節(jié)，降低了系統(tǒng)的節(jié)流損失。另外，變頻器可以改變電動機的無功損耗，改善啟動條件，提高功率因素，可以降低無功功率傳遞而引起的有功損耗，這對節(jié)能也是存在一定意義的。總 結(jié)在這次為期一周的PLC課設(shè)中，通過四層電梯的梯形圖設(shè)計，我鞏固了以前所學(xué)的PLC的知識。在后半周，學(xué)習(xí)了組態(tài)王軟件的使用，并且用組態(tài)王實現(xiàn)了課設(shè)要求的控制功能。我將在書本上學(xué)到的知識，在這次課設(shè)中得到體系化、架構(gòu)化，對于PLC電氣控制理論，有了更加深刻的理解。PLC和組態(tài)王在自動化領(lǐng)域發(fā)揮著十分重要的作用，作為一個電氣學(xué)院的學(xué)生，我們應(yīng)該熟練掌握PLC和組態(tài)王，具備利用兩者實現(xiàn)各種控制功能、控制工程的能力。這一周的課設(shè)中，我第一次實際操作組態(tài)王軟件，從畫面布局到命令程序設(shè)計，再到程序仿真，我都在不斷地嘗試、摸索，深刻感受到了組態(tài)王軟件的強大之處。同時我們應(yīng)用PLC軟件設(shè)計了四層電梯控制的梯形圖程序，大家一起討論程序?qū)崿F(xiàn)的方法，鞏固了PLC編程語言，開發(fā)了我們的創(chuàng)新思維。對于這周的課設(shè)，我以為得到的不僅僅是對于PLC編程的鞏固和組態(tài)王的初步掌握，更多的是接觸到了將來踏入社會，接觸實際工程所必須的一些東西。像組態(tài)王之類的上位機軟件，會是我們的作品華實兼?zhèn)?。同時，我已經(jīng)歷了對于一個開發(fā)工具從完全陌生到初步掌握的過程。在學(xué)習(xí)組態(tài)王的過程中，我了解到了有目的地學(xué)習(xí)會加促進我們的學(xué)習(xí)效率。同時在此十分感謝張老師的認真指導(dǎo)以及校方為我們提供的良好地實驗條件。參考文獻1 組態(tài)軟件應(yīng)用指南:組態(tài)王Kingview和西門子WinCC 王善斌主編 化學(xué)工業(yè)出版社2011 2 變頻器、PLC及組態(tài)軟件實用技術(shù)速成教程 姚福來, 孫鶴旭, 楊鵬等編著 機械工業(yè)出版社2010 3 PLC電氣控制技術(shù) 漆漢宏主編 機械工業(yè)出版社 2011