【正文】 電流型變頻器 (3) 按變頻器調(diào)壓方法的不同分 PAM 變頻器 PWM 變頻器 (4) 按工作原理分類 U/f 控制變頻器 VC 控制變頻器 SF 控制變頻器 (5) 按照用途分類 通用變頻 器 高性能專用變頻器 高頻變頻器 簡述通用變頻器概況 通用變頻器的發(fā)展 上個(gè)世紀(jì) 80 年代初，通用變頻器實(shí)現(xiàn)了商品化。到了 90 年代初， BJT 通用變頻器的容量達(dá)到了 600KVA, 400KVA 以下的已經(jīng)系列 化。 (2) 結(jié)構(gòu)的小型化 變頻器主電路中功率電路的模塊化，控制電路采用大規(guī)模集成電路 (LSI)和全數(shù)字控制技術(shù)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上采用“平面安裝技術(shù)”等一系列措施，促進(jìn)了變頻電源裝置的小型化。 (3) 多功能和智能化 電力電子器件和控制技術(shù)的不斷進(jìn)步，使變頻器向多功能化和高性能化方向發(fā)展。人們總結(jié)了交流調(diào)速電氣傳動控制的大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并不斷融入軟件功能。 8 位、 16 位及 32 位 CPU 奠定了通用變頻器全數(shù)字控制的基礎(chǔ)。目前，新一代變頻器開始采用新的“精簡指令集計(jì)算機(jī)”(Reduced Instruction set ComputerRISC)，將指令執(zhí)行時(shí)間縮短到納秒級。有文獻(xiàn)報(bào)道， RISC 的運(yùn)算速度可達(dá) 1000MIPS,即 10 億次 /秒，相當(dāng)十巨型計(jì)算機(jī)水平。有的變頻器廠家聲稱，以 RISC 為核心的數(shù)字控制，可以支持無速度傳感器矢量控制變頻器的矢量控制算法、轉(zhuǎn)速估計(jì)計(jì)算、 PID 調(diào)節(jié)器在線實(shí)時(shí)運(yùn)算。 (4) 應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大 通用變頻器經(jīng)歷了模擬控制、數(shù)字 控制、數(shù)?；旌峡刂疲钡饺珨?shù)字控制的演變，逐步地實(shí)現(xiàn)了多功能化和高性能化，進(jìn)而使之對各類生產(chǎn)機(jī)械、各類生產(chǎn)工藝的適應(yīng)性不斷增強(qiáng)。如搬運(yùn)機(jī)械，從反抗性負(fù)載的搬運(yùn)車輛、帶式運(yùn)輸機(jī)到位能負(fù)載的起重機(jī)、提升機(jī)、立體倉庫、立體停車廠等都已采用了通用變頻器 。在其它方面，如農(nóng)用機(jī)械、食品機(jī)械、木 工機(jī)械、印刷機(jī)械、各類空調(diào)、各類家用電器甚至街心公園噴水池，可以說 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 19 頁 共 72 頁 其應(yīng)用范圍相當(dāng)廣闊，并巨還將繼續(xù)擴(kuò)大。本設(shè)計(jì)中拖動調(diào)速系統(tǒng)的關(guān)鍵在于保證電梯按理想的給定速度曲線運(yùn)行，以改善電梯運(yùn)行的舒適感；另外，由于電梯在建筑物內(nèi)的耗電量占建筑物總用電量的相當(dāng)比例，因此，電梯節(jié)約用電日益受到重視。它具有磁通矢量控制 、轉(zhuǎn)差補(bǔ)償、負(fù)載轉(zhuǎn)矩自適應(yīng)等一系列先進(jìn)功能，可以最大限度地提高電機(jī)功率因數(shù)和電機(jī)效率，同時(shí)降低了電機(jī)運(yùn)行損耗，特別適合電梯類負(fù)載頻繁變化的場合。無須配專用電機(jī)，可自學(xué)習(xí)所配電機(jī)的各個(gè)參數(shù)，精確控制任何品牌的電機(jī)。 VS616G5 型變頻器是安川電機(jī)公司面向世界推出的 21 世紀(jì)通用型變頻器。 VS616G5 變頻器的特點(diǎn)如下 : (1) 包括電流矢量控制在內(nèi)的四種控制方式均實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化。 (3) 由于采用了最新式的硬件，因此，功能全、體積小。 (5) 通過 LCD 操作裝置，可提高操作性能。 表 VS616G5 型變頻器的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格 220V 級 輸出特性 最大輸出電壓 3 相 ,200/208/220/230V(對應(yīng)于輸入電壓 ) 額定輸出頻率 最大 400Hz 額定輸入電壓和 頻率 3 相， 200/208/220V 50Hz 200/208/220/230V 60Hz 電源 允許電壓波動 +10%， 15% 允許頻率波動 177。5% 控制 特性 控制方式 正弦波 PWM (V/f 控制、帶 PG反饋的 V/F 控制、開環(huán)矢量、閉環(huán)矢量控制 4 種控制方式任選性 ) 啟動力矩 150%/1Hz(帶 PG, 150%/Ormin) 速度控制范圍 1:100(帶 PG, 1:1000) 速度控制精度 177。0. 02%) 速度響應(yīng) 5Hz(帶 PG, 30Hz) 力矩限制 可采用 (參數(shù)設(shè)定： 4 級可變 ) 力矩精度 177。10 ℃ ) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 21 頁 共 72 頁 變頻器的參數(shù)設(shè)置 由于采用 PLC 作為邏輯控制部件，故變頻器和 PLC 通訊時(shí)采用開關(guān)量而不用模擬量。常用參數(shù)如表 所示。 ② 提高了運(yùn)行效率，快車頻率應(yīng)選為工頻，而爬行頻率要盡可能低些，以減小停車擊。 ④ 變頻器其他常用參數(shù)可根據(jù)電網(wǎng)電壓和電機(jī)銘牌數(shù)據(jù)直接輸入，具體的設(shè)置如表 安川 616G5 變頻器主要參數(shù)設(shè)置表 基于 PLC的變頻調(diào)速電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 22 頁 共 72 頁 表 安川 616G5 變頻器主要參數(shù)設(shè)置 參數(shù) 名稱 設(shè)定值 說明 A102 控制方式選擇 2 不帶 PG 矢量控制方式 B101 頻率指令選擇 1 B102 運(yùn)行指令選擇 1 B103 停止方法選擇 0 續(xù)表 1 B104 反轉(zhuǎn)禁止選擇 0 B201 零速電平選擇 B204 停止時(shí)直流制動時(shí)間 C103 加速時(shí)間 2 C104 減速時(shí)間 2 C201 加速開始時(shí) s 型曲線時(shí)間 C202 加速完了時(shí) s 型曲線時(shí)間 C203 減速開始時(shí) s 型曲線時(shí)間 C204 減速完了時(shí) s 型曲線時(shí)間 C501 ASR 比例增益 1 5 C502 ASR 積分時(shí)間 1 3S D109 檢修速度 200rpm E101 輸入電壓設(shè) 置 380 E104 最高輸出頻率 50Hz E105 最大電壓 380 E106 額定電壓頻率 50Hz E109 最低輸出頻率電壓 0V E201 電機(jī)額定電流 按電機(jī)銘牌設(shè)置 E202 電機(jī)額定滑差 按電機(jī)銘牌設(shè)置 E203 電機(jī)空載電流 按電機(jī)銘牌設(shè)置 E204 電機(jī)極數(shù) 按電機(jī)銘牌設(shè)置 F101 PG 常數(shù) 根據(jù)旋轉(zhuǎn)編碼器銘牌設(shè)置 F102 PG 斷線檢測時(shí)的動作選擇 0 F103 超速時(shí)的動作選擇 0 F104 超度偏差過大時(shí)的 動作選擇 0 F105 PG 分頻比 根據(jù)電機(jī)極數(shù)設(shè)置 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 23 頁 共 72 頁 第 4 章 硬件設(shè)計(jì)及參數(shù)計(jì)算 本章是系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，分別對調(diào)速部分、 PIC 控制部分進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)。 PLC 控制系統(tǒng)硬件 設(shè)計(jì) PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則 任何一種控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對象的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。這就要求設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)前就要深入現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查研究，收集控制現(xiàn)場的資料，收集相關(guān)先進(jìn)的國內(nèi)、國外資料。這就要求設(shè)計(jì)者在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、元器件選擇、軟件編程上要全面考慮，以確保控制系統(tǒng)安全可靠。 (3) 力求簡單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便 一個(gè)新的控制工程固然能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，但新工程的投入、技術(shù)的培訓(xùn)、設(shè)備的維護(hù)也將導(dǎo)致運(yùn)行資金的增加。這就要求設(shè)計(jì)者不僅應(yīng)該使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)，而要使控制系統(tǒng)的使用和維護(hù)方便、成本低，不宜盲目追求自動化和高指標(biāo)。這就要求在選擇 PLC、輸入 /輸出模塊、 I/0 點(diǎn)數(shù)和內(nèi)存容量時(shí)，要適當(dāng)留有裕量，以滿足今后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)。圖 為電梯 PLC 控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖，主要硬件包括 PLC 主機(jī)及擴(kuò)展、機(jī)械系統(tǒng)、轎廂操縱盤、廳外呼梯盤、指示器、門機(jī)、調(diào)速裝置與拖動系統(tǒng)等。 轎 廂 操 縱 盤 廳 外 呼 叫指 層 器調(diào) 整 器拖 動 控 制安 全 裝 置井 道 裝 置門 機(jī) 控 制輸入接口輸出接口P C 主 機(jī)C P U 存 儲 器 圖 電梯 PLC 控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖 設(shè)計(jì)思想 (1) 信號控制系統(tǒng) 電梯信號控制基本由 PLC 軟件實(shí)現(xiàn)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 25 頁 共 72 頁 運(yùn) 行 方 式 選 擇 運(yùn) 行 控 制 信 號 安 全 保 護(hù) 信 號內(nèi) 指 令 信 號外 指 令 信 號光 電 脈 沖呼 梯 信 號 顯 示樓 層 顯 示運(yùn) 行 方 式 指 示呼 梯 鈴開 關(guān) 門 控 制開 關(guān) 門 信 號 門 區(qū) 或 平 層 信 號 拖 動 控 制 系 統(tǒng)輸入接口輸出接口P L C 圖 電梯 PLC 信號控制系統(tǒng)框圖 (2) 電梯控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能 一臺電 機(jī)控制上升和下降。 電梯到位后具有手動或自動開門關(guān)門功能。 電梯內(nèi)外設(shè)有方向指示燈及電梯當(dāng)前層號指示燈。 自動關(guān)門與提早關(guān)門 .在一般情況下，電梯停站 46 秒應(yīng)能自動關(guān)門，在延時(shí)時(shí)間內(nèi)，若按下關(guān)門按鈕，門將不經(jīng)延時(shí)提前實(shí)現(xiàn)關(guān)門動作 .。在開關(guān)過程中或門關(guān)閉后，電梯啟動前，按下操縱盤上開關(guān)按鈕，門將打開。當(dāng)轎 廂內(nèi)操縱盤上有多個(gè)選層指令時(shí)，電梯應(yīng)能按順序自動?？寇囬T，并能至調(diào)定時(shí)間，自動確定運(yùn)行方向。當(dāng)轎廂內(nèi)操縱盤上，方向時(shí)，電梯應(yīng)能按先入為主的原則，選層指令相對與電梯位置具有不同自動確定運(yùn)行方向。電梯在運(yùn)行中應(yīng)能記憶層外的呼梯信號，對符合運(yùn)行方向的召喚，應(yīng)能自動逐一停靠應(yīng)答。當(dāng)電梯完成全部順向指令后，應(yīng)能自動換向，應(yīng)答相反方向的信號。當(dāng)完成全部轎廂內(nèi)指令，又無層外呼梯信號時(shí)電梯應(yīng)自動關(guān)門在調(diào)定時(shí)間內(nèi)自動關(guān)閉轎廂照明。當(dāng)電梯設(shè)有基站時(shí)，電 梯在完成全部指令后，自動駛回基站，停機(jī)待 基于 PLC的變頻調(diào)速電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 26 頁 共 72 頁 客。 單轎廂全集選登記所有廳門和轎廂召喚；上行時(shí)順應(yīng)答轎廂和廳門上召喚。 (4) 速度給定曲線 為了滿足舒適感提高運(yùn)輸效率及正確平層要求，電梯的速度給定曲線是一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 為了獲得良好的舒適感，將電梯 的起制動速度曲線設(shè)計(jì)成由兩段拋物線 (S 曲線 )及一段直線構(gòu)成，而這一曲線形狀的構(gòu)成及改變，則是由加速度斜率及 S 曲線變化率決定的。其意義為加速度由。因此通過改變起動加速時(shí)間可獲得不同的起動曲線斜率。同理，增加 S曲線變化率起動曲線彎曲部分變緩，反之，起動曲線彎曲部分變急。同理，制動曲線也可按此方法調(diào)整。 a / vva0 t 1 t 2 t 3 t 4t 5t 6 t 圖 速度運(yùn)行曲線 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 27 頁 共 72 頁 (5) 減速及平層控制 電梯的工作特點(diǎn)是頻繁起制動，為了提高工作效率、改善舒適感，要求電梯能平滑減速至速度為零時(shí)，準(zhǔn)確平層，即“無速停車抱閘”不要出現(xiàn)爬行現(xiàn)象或低速抱閘，即直接停止，要做到這一點(diǎn)關(guān)鍵是準(zhǔn)確發(fā)出減速信號，在接近層樓面時(shí)按距離精確的自動矯正速度給定曲線。不論哪種方式產(chǎn)生的減速命令，由于負(fù)載的變化、電網(wǎng)波動、鋼絲繩打滑等，都會使減速過程不符合平層技術(shù)要求，為此一般在離層樓 100200mm 處需設(shè)置一個(gè)平層矯正器，以確保平層的長期準(zhǔn)確性。圖中 M1， M2為曳引電機(jī)和門電機(jī)，交流接觸器 KM1～ KM4 通過控制兩臺電動機(jī)的運(yùn)行來控制轎廂和廳門，從而進(jìn)行對電梯的控制。 FU1 為熔斷器，起過電流保護(hù)作用。但現(xiàn)今已很少見到手動開關(guān)門的電梯了，僅僅對小型雜物電梯和簡易居民住宅電梯才使用手動開關(guān)門。 (1) 對自動開關(guān)門機(jī)構(gòu) (或稱之為“自動門系統(tǒng)’ )的要求及其速度調(diào)節(jié)方法要求 ① 自動門機(jī)構(gòu)必須隨電梯轎廂移 動，即要求把自動門機(jī)構(gòu)安裝于轎廂頂上，除了能帶動轎廂門啟閉外，還應(yīng)能通過機(jī)械方法使電梯轎廂在各個(gè)層樓門區(qū)安全范圍內(nèi)能方便地使各層的外層門也能隨著轎廂門的啟閉而同步啟閉。 ③ 開關(guān)門動作平穩(wěn)，不得有劇烈的抖動和異常響聲，按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，開關(guān)門系 統(tǒng)在開關(guān)門過程中其運(yùn)行噪聲不得大于 65dB(A 級 )。 ⑤ 自動門系統(tǒng)調(diào)整簡單方便，便于維修。 (2) 常用的自動開關(guān)門系統(tǒng)的電氣控制線路原理圖簡介 其電氣控制線路原理圖如圖 所示。另一方面，電源還經(jīng)開門繼電器 KA1 的 (1 14)常閉觸點(diǎn)和 R2 電阻進(jìn)行“電樞分流”而使門電機(jī) MD 向關(guān)門方向轉(zhuǎn)動，電梯開始關(guān)門。當(dāng)門繼續(xù)關(guān)閉至尚有 100150mm 的距離時(shí)， SA2 限位開關(guān)動作，又短接了 R2電阻的很大一部分，使分流增加， RDl 上的電壓降更大，電動機(jī) MD 電樞端的電壓更低，電機(jī)轉(zhuǎn)速更低，關(guān)門速度更慢，直至輕輕地平穩(wěn)地完全關(guān)閉為止，此時(shí)關(guān)門限位開關(guān)動作，使 KA2 失電復(fù)位。對于開門情況完全與上述 的關(guān)門過程一樣， 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 29 頁 共 72 頁 這里不再敘述。