【正文】 參考文獻(xiàn)[1] 王兆安,[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005.[2] 山東新風(fēng)光電子使用手冊[Z]. 山東新風(fēng)光電子科技發(fā)展有限公司.[3] :中的應(yīng)用[J].自動(dòng)化與儀器儀表, 2009,21(4):87～89.[4] 孔靈娥,商兆東, [J].有色冶金節(jié)能,2004,18(5):3～4.[5] 余發(fā)山,鄭征,[M].江蘇:中國礦業(yè)大學(xué)出版社,2005.[6] [J].變頻器技術(shù)應(yīng)用,2006,9(3):48～48.[7] [M].北京:人民郵電出版社,2008.[8] 吳忠志,（高）壓大功率變頻器應(yīng)用手冊[M].北京:機(jī)械出版社.[9] [J].變頻器世界,2006,8（10）.7～10.[10] [J].江蘇冶金,2000,30(6):47～48.[11] 張選正,[M]. 北京:電子工業(yè)出版社,2007.附錄圖1:高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)圖2:高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)電氣控制原理圖圖3：PLC控制系統(tǒng)接線設(shè)計(jì)。　　論文在設(shè)計(jì)過程中，我也得到了在校老師和同學(xué)的許多幫助、支持和鼓勵(lì)，使我能夠順利完成論文，在此，衷心感謝所有關(guān)心，支持我的人。在她的指導(dǎo)下，我不僅學(xué)到了許多專業(yè)知識和技能，更學(xué)到了做事必須嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的精神，這些教誨必將惠及一生。每周張老師老師都要詢問我們的論文進(jìn)度情況并指導(dǎo)我們怎樣去搜集資料、整理資料以及論文的寫作方法等。她嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。隨著電力電子和電氣傳動(dòng)技術(shù)的進(jìn)步，國內(nèi)企業(yè)核心研發(fā)能力的增強(qiáng)，未來幾年我國高壓變頻器產(chǎn)業(yè)有望進(jìn)入一個(gè)高速發(fā)展期。國內(nèi)主要配套產(chǎn)業(yè)，如多脈沖整流變壓 器，大容量電解電容器，散熱器，高壓軟電纜等基本成熟。以后也可能考慮采用 IGCT 等耐壓更高的功率器件，以簡化主電路結(jié)構(gòu)，提高可靠性。 目前，單元串聯(lián)式多電平高壓變頻器基本采用低壓 IGBT(1700V 以下)作為主要功率器件，功率單元的額定輸出交流電壓通常在 750V 以下，因而導(dǎo)致變頻 器所用元器件數(shù)量多于其它類型的變頻器。采取DCS控制后，調(diào)速系統(tǒng)可以做到操作簡單，運(yùn)行靈活，修改參數(shù)簡單，還可以在畫面上可進(jìn)行手動(dòng)、自動(dòng)操作，還具有顯示、報(bào)警功能，以便運(yùn)行人員掌握運(yùn)行情況并提醒運(yùn)行人員及時(shí)排除故障。本次設(shè)計(jì)過程中，我查閱了大量有關(guān)變頻交流調(diào)速的信息資料和相關(guān)網(wǎng)站，了解了許多國內(nèi)外的變頻器設(shè)備，對今后的工作有很大幫助。培養(yǎng)了查閱、收集、分析和整理資料的能力。在設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)過程中，我基本掌握了高壓變頻交流調(diào)速系統(tǒng)的原理、系統(tǒng)控制及一些器件的作用等。通過專業(yè)課程的學(xué)習(xí)和在老師的悉心教導(dǎo)下，結(jié)合自己的實(shí)際工作，完成了本次設(shè)計(jì)。h（2）每年節(jié)電費(fèi)計(jì)算（取Q/QN=，由式(2)得Ki=[+]=由式（1）得P1v= [+] 1250=。根據(jù)定有如下的計(jì)算公式。變頻調(diào)速時(shí)，當(dāng)風(fēng)機(jī)低于額定轉(zhuǎn)速時(shí)，理論節(jié)電為： 　　E=〔1（n′／n）3〕PT（kW　　當(dāng)風(fēng)機(jī)風(fēng)量需要改變時(shí)，如采用調(diào)節(jié)風(fēng)門開度的方式，則會使大量電能白白消耗在閥門阻力上。 由此可見，當(dāng)通過降低轉(zhuǎn)速以減少風(fēng)量達(dá)到節(jié)流目的時(shí)所消耗的功率降低很多。當(dāng)需要的風(fēng)量減小時(shí)，改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，理論上電機(jī)的能耗將以其3次方的速率下降。對所有接口關(guān)系嚴(yán)格定義，且均設(shè)立非法進(jìn)入和退出處理措施。 軟件可靠性措施：整個(gè)軟件開發(fā)過程按正向設(shè)計(jì)進(jìn)行，底層實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)為自行設(shè)計(jì)和編寫，確保整個(gè)系統(tǒng)中沒有不清楚的部分，資源分配留出很大裕度。（8）輸入干式變壓器免維護(hù)，可靠性高。（6）電源系統(tǒng)完全采用開關(guān)電源技術(shù)，各部分功能單元采用獨(dú)立的供電措施，保證在某一部分發(fā)生故障時(shí)，其他部分仍能可靠運(yùn)行。（4）控制器結(jié)構(gòu)上采用箱體結(jié)構(gòu)，各控制單元板采用FPGA、CPLD等大規(guī)模集成電路和表面焊接技術(shù)，系統(tǒng)具有極高的可靠性。（2）控制系統(tǒng)由主控單元、PLC(西門子S7200)、主控計(jì)算機(jī)組成，在主控計(jì)算機(jī)發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)不停機(jī)，確保生產(chǎn)的進(jìn)行。如有的系統(tǒng)要求開始運(yùn)行時(shí)采用手動(dòng)調(diào)節(jié)，待系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行參數(shù)與目標(biāo)值接近一致時(shí)，再用閉環(huán)運(yùn)行，由被控物理量自動(dòng)調(diào)節(jié)；還有的是在運(yùn)行中反饋環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，如壓力傳感器或流量計(jì)出現(xiàn)問題，不能正常工作，或儀表線出現(xiàn)斷線，無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，在不能查出原因的情況下，只能用手動(dòng)先暫時(shí)運(yùn)行，這種情況該方案就比較麻煩，要重新設(shè)置參數(shù)，才能實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制。另外，若采用手、自動(dòng)切換的場合，則不好實(shí)現(xiàn)。給定儀表調(diào)節(jié)器面板風(fēng)量設(shè)定，同時(shí)檢測引風(fēng)機(jī)出風(fēng)口風(fēng)量和變送器檢測到的負(fù)壓實(shí)際值比較，經(jīng)儀表調(diào)節(jié)器 PID運(yùn)算后輸出 4 ～ 20mA 電信號，作為變頻器頻率給定信號，用于變頻器控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，達(dá)到自動(dòng)控制風(fēng)量的目的。CPU226與變頻器開關(guān)量的接線設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)接線設(shè)計(jì)見附錄圖3。用于較高要求的控制系統(tǒng)，具有更多的輸入/輸出點(diǎn)，更強(qiáng)的模塊擴(kuò)展能力，更快的運(yùn)行速度和功能更強(qiáng)的內(nèi)部集成特殊功能。2個(gè)RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。可連接7個(gè)擴(kuò)展模塊，設(shè)計(jì)時(shí)選擇一個(gè)擴(kuò)展，擴(kuò)展板塊選用EM233。西門子CPU226介紹：CPU 226具有24個(gè)輸入點(diǎn)和16個(gè)輸出點(diǎn)。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制。siemenss7200 cpu226 1臺，模擬量i/o組合模塊em223 1塊。設(shè)計(jì)選用的是西門子生產(chǎn)的PLC，其型號為S7200，6ES7 2162AD220XBO。由于它的特殊運(yùn)行方式，實(shí)時(shí)性相對計(jì)算機(jī)慢些，但隨著微處理器技術(shù)的提高，PLC運(yùn)行的周期大大縮短，足以勝任各種實(shí)時(shí)性要求較高的控制對象。因此各類控制系統(tǒng)中已開始越來越多地使用PLC，特別是在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域得到了廣泛的運(yùn)用。圖411 高壓變頻控制系統(tǒng)生產(chǎn)現(xiàn)場控制單元的智能控制終端有三種選擇，即由單片機(jī)組成的控制終端、可編程邏輯控制（PLC）以及工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。在高壓變頻器的設(shè)計(jì)中，為了提高高壓變頻器內(nèi)部控制的靈活性 以及在現(xiàn)場應(yīng)用的可擴(kuò)展性 ，通常在高壓變頻器中內(nèi)置PLC?！　。?）變頻裝置應(yīng)具有與現(xiàn)有控制系統(tǒng)DCS或其它控制系統(tǒng)的通訊接口；能與現(xiàn)有控制系統(tǒng)DCS或其它控制系統(tǒng)共同完成兩系統(tǒng)間的通訊連接?！　。?）變頻裝置的I/O可根據(jù)用戶的要求進(jìn)行參數(shù)化，對開關(guān)量輸入回路在硬件上采取光電隔離措施，在軟件上采取消除接點(diǎn)抖動(dòng)措施，并作好接地、屏蔽等抗干擾措施?！　∧M量輸入：頻率調(diào)節(jié)（轉(zhuǎn)速給定）；DC 4～20mA標(biāo)準(zhǔn)信號?！　。?）變頻裝置應(yīng)能接受現(xiàn)有DCS或其它控制系統(tǒng)的指令，并反饋?zhàn)冾l器的主要狀態(tài)信號和故障報(bào)警信號，至少包含以下開關(guān)量和模擬量信號：　　開關(guān)量輸入：起動(dòng)、停止、手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換信號。　?。?）提供的變頻器支撐軟件宜為漢化的最新的正版軟件。變頻器應(yīng)滿足本體面板控制、現(xiàn)場控制和主控室計(jì)算機(jī)（DCS）自動(dòng)控制三地控制功能及轉(zhuǎn)換。圖410變頻器與DCS系統(tǒng)連接設(shè)計(jì)圖 　?。?）變頻裝置應(yīng)設(shè)以下保護(hù)：過電壓、過電流、欠電壓、缺相、短路、超頻、失速、變頻器過載、電機(jī)過載、半導(dǎo)體器件的過熱、瞬時(shí)停電等基本保護(hù)功能，必要時(shí)能聯(lián)跳輸入側(cè)開關(guān)。閉環(huán)運(yùn)行：對一個(gè)運(yùn)行參數(shù)（如流量、壓力等，簡稱被控量，此處以壓力為例）實(shí)現(xiàn)跟蹤控制。開環(huán)運(yùn)行：變頻器以設(shè)置頻率輸出。閉環(huán)調(diào)節(jié)：由PID自動(dòng)設(shè)置運(yùn)行頻率。通訊設(shè)置：通過通訊方式接收來自DCS系統(tǒng)的運(yùn)行頻率或被控量給定值。 變頻器有多種速度設(shè)置方式，在閉環(huán)運(yùn)行時(shí)，速度設(shè)置方式即為被控量的給定方式：本地設(shè)置：通過薄膜式液晶屏設(shè)置運(yùn)行頻率。遠(yuǎn)程控制：通過內(nèi)置PLC接受來自現(xiàn)場的開關(guān)量控制。通過RS－232通訊口與人機(jī)界面主控板進(jìn)行交換數(shù)據(jù)，提供變頻器的狀態(tài)參數(shù)，并接受來自人機(jī)界面主控板的參數(shù)設(shè)置。PROFIBUS通訊規(guī)約，實(shí)現(xiàn)與上位系統(tǒng)的通訊。由于MODBUS總線系統(tǒng)開發(fā)成本低，簡單易用，并且現(xiàn)在已有很多工控器、PLC、變頻器、顯示屏等都具有MODBUS通信接口，所以它已經(jīng)成為一種公認(rèn)的通信標(biāo)準(zhǔn)。輸出變頻器狀態(tài)，控制主電源開斷等。接收遠(yuǎn)程控制信號，速度給定開關(guān)信號及各開關(guān)狀態(tài)等。以模擬方式輸出變頻器的運(yùn)行速度、變頻器的輸出電流等變量。模擬量輸出：2路，4～20mA 或0～5VDC輸出。4～20mA時(shí)輸入阻抗250Ω，0～5VDC電壓輸入時(shí)輸入阻抗≥10MΩ。由變頻器返回到DCS系統(tǒng)的反饋信號有五種,分別為頻率信號、電流信號、重故障信號、運(yùn)行狀態(tài)信號、運(yùn)行準(zhǔn)備完畢信號。變頻器與DCS系統(tǒng)接口原理如圖410所示:由DCS系統(tǒng)發(fā)出到變頻器的控制信號有三種,分別為啟動(dòng)/停止信號、轉(zhuǎn)速控制信號,緊急停止信號。當(dāng)壓力超過系統(tǒng)設(shè)定值時(shí)，DCS發(fā)出420mA或05V的信號來降低變頻器的頻率，實(shí)現(xiàn)引風(fēng)機(jī)降速運(yùn)行來降低出口煙氣壓力；當(dāng)壓力低于系統(tǒng)設(shè)定值時(shí)，DCS發(fā)出420mA或05V的信號來升高變頻器的頻率，實(shí)現(xiàn)引風(fēng)機(jī)升速運(yùn)行來升高出口煙氣壓力。圖49變頻器與DCS連接如圖49所示，檢測引風(fēng)機(jī)出口壓力，因?yàn)楫?dāng)內(nèi)外壓差太大時(shí)，布袋除塵器中的煙氣沒有被除掉，就被直接吸出，影響凈化效果。 當(dāng)高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)故障時(shí)，系統(tǒng)輸出故障停機(jī)和報(bào)警信息，用于提示用戶啟動(dòng)故障處理措施，同時(shí)高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)將信號發(fā)送給DCS，在DCS系統(tǒng)上顯示故障，以便于及時(shí)的排除故障。高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)反饋4～20mA電流信號指示高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的輸出頻率、輸出電流。DCS（Distributed Control System）系統(tǒng)是一種集散化系統(tǒng),“集中”與“分散”的有機(jī)結(jié)合,保證了其作為工業(yè)控制設(shè)備的優(yōu)越性。(4)電氣聯(lián)鎖信號:高壓合閘允許、跳閘信號、合閘信號、用戶開關(guān)位置接至原用戶斷路器控制回路。(2)變頻器運(yùn)行、停止、待機(jī)，輕故障報(bào)警、重故障停機(jī)、遠(yuǎn)程/就地控制方式、工頻旁路/變頻狀態(tài)量實(shí)時(shí)上傳上位機(jī)(DI節(jié)點(diǎn)若干，根據(jù)設(shè)計(jì)需要進(jìn)行拓展或縮減)。圖48功率單元控制電路原理圖 高壓變頻器中的控制信號傳送裝置，是由雙DSP(數(shù)字信號處理器)的CPU單元、接口單元、三個(gè)相控單元、操作面板及開關(guān)量、模擬量的輸入、輸出子模塊組成，其特征是：CPU 單元接收操作面板，I/O接口單元或上位機(jī)通信接口的操作命令和給定信號，處理后輸出電壓、頻率給定信號到三個(gè)相控單元，信號在三個(gè)相控單元轉(zhuǎn)換成PWM控制信號，經(jīng)電/光轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成光信號，從光發(fā)送器端口發(fā)往各功率單元，來自功率單元的應(yīng)答信息經(jīng)光/電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成電信號，予處理后送主控器集中處理，主控器根據(jù)控制命令、給定信號及運(yùn)行信息、應(yīng)答信息進(jìn)行運(yùn)行控制、狀態(tài)分析、故障診斷運(yùn)算，檢測出故障后按故障性質(zhì)進(jìn)行故障處理，如封鎖系統(tǒng)、高壓跳閘等，并給出相應(yīng)故障信號，還提供故障音響信號；從I/O接口可輸出運(yùn)行狀態(tài)(開關(guān)量)及運(yùn)行參數(shù)(模擬量)，用戶可根據(jù)需要選擇輸出量；CPU單元上備有調(diào)試用PC機(jī)接口，通過在PC機(jī)運(yùn)行調(diào)試程序；CPU單元上還備有上位機(jī)通信接口RS232，可以以通信方式從上位機(jī)取得控制命令和給定信號，控制變頻器的運(yùn)行，并返回運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)的有關(guān)信息，以供集中監(jiān)控。這樣CPU單元可以很快的根據(jù)操作命令、給定信號及其它輸入信號，計(jì)算出控制信息及狀態(tài)信息，快速的完成對功率單元的監(jiān)控。DSP(Digital Signal Processing) 控制器核心由高速 32 位DSP芯片和工控 PC 機(jī)協(xié)同運(yùn)算來實(shí)現(xiàn)，精心設(shè)計(jì)的算法可以保證電機(jī)達(dá)到最優(yōu)的運(yùn)行性能。由于采取多電平移相式 PWM,等效輸出開關(guān)頻率很高，且輸出電平數(shù)增加，可大大改善輸出波形，降低輸出諧波，諧波引起的電動(dòng)機(jī)發(fā)熱、噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)都大大降低。逆變器由4個(gè)耐壓為 1700V 的IGBT 模塊組成H 橋式單相逆變電路，通過PWM 控 制，在 L1和L2兩端得到變壓變頻的交流輸出，輸出電壓為單相交流 0720V,頻率為 0 －50Hz。高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)采用多個(gè)功率單元串聯(lián)的形式。在輸出側(cè)由每個(gè)單元的LL2輸出端子相互串接而成星型接法給電機(jī)供電，由于采用多重化的正弦脈寬調(diào)制SPWM技術(shù)，輸出諧波非常小，可消除葉片與軸承的振動(dòng)，無需諧波抑制裝置可直接適配各種電機(jī)。二次繞組采用延邊三角形接法，目的是實(shí)現(xiàn)多重化，降低輸入電流的諧波成分。24個(gè)單元在變壓器上都有自己獨(dú)立的三相輸入繞組。 輸入側(cè)及輸出側(cè)結(jié)構(gòu) 輸入側(cè)由移相變壓器給每個(gè)單元供電，高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)在10kV電源側(cè)采用多達(dá)48脈沖移相整流技術(shù)，電網(wǎng)側(cè)諧波污染小，功率因數(shù)高，無需功率因數(shù)補(bǔ)償及諧波抑制裝置，對同一電網(wǎng)上用電的其它電氣設(shè)備不產(chǎn)生諧波干擾。驅(qū)動(dòng)板：主要是將CPU生成的PWM脈沖經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生符合要求的驅(qū)動(dòng)信號激勵(lì)I(lǐng)GBT輸出電壓。15V 、177。電源板：開關(guān)電源電路向操作面板、主控板、驅(qū)動(dòng)電路、檢測電路及風(fēng)扇等提供低壓電源，