变频器开题报告

《变频器开题报告》由会员分享，可在线阅读，更多相关《变频器开题报告（12页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、榆林职业技术学院神木校区毕业设计（论文）开题报告变频器多段速PLC控制年 级: 10级 学 号: 10050107 姓 名: 刘小荣 专 业: 机电一体化（1）班 指导老师: 吴晓娥 榆林职业技术学院神木校区印制二零一三年六月开题报告填写要求1、开题报告是学生完成毕业设计（论文）的重要一步，也是学生做毕业设计（论文）的大纲，是按质完成毕业设计（论文）的基本保证。此报告在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期完成，经指导教师签署意见、专业负责人审查、主管系主任签字后执行。2、开题报告的内容必须按我院统一设计的电子文档标准格式打印，不得随便涂改，禁止剪贴。3、参考文献应不少于10篇（不包

2、括词典）。文献综述中应用参考文献处应标出文献序号，参考文献目录应按国标GB77142005的要求填写。4、系、专业名称应写中文全称，不能用数字代码；学生的学号要写全号。5、有关年月日，应按国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法的规定，一律用阿拉伯数字填写，如“2004年3月15日”或“20040315”。6、指导教师意见、专业和系的意见用黑墨水笔工整书写，不得随便涂改。本科毕业设计（论文）开题报告对 题 目 的 陈 述1. 结合毕业设计（论文）课题情况，根据查阅的文献资料，撰写1000字左右的文献综述：（说明选题意义、国内外研究现状、主要研究内容及技术方法）选题

3、意义： 随着电力电子技术和自动控制技术的日益发展，电动机的调速已经从继电器控制时代发展到今天的由变频器控制调速。且在工业各个领域中得到了极为广泛的应用。在现在的工业自动化控制中，最为常见的是有PLC控制变频器实现电动机的调速控制。该方法通过程序来控制电动机的变频调速，从而实现了自动控制。交流调速系统的发展与应用领域直流电气传动和交流电气传动在世界先后诞生。在世界的大部分年代里，鉴于直流传动具有优越的调速性能，高性能可调速传动都采用直流电动机，而约占电气传动总容量的不变速传动则采用交流电动机，这种状况在一段时期内已成为一种举世公认的格局。世纪年代后，随着大规模集成电路和计算机控制技术的发展以及现

4、代控制理论的应用，交流调速系统逐步具备了宽的调速范围、高的稳速范围、高的稳速精度、快的动态响应以及在四象限作可逆运行等良好的技术性能，并且它的调速性能与可靠性不断完善，价格不断降低，特别是变频调速节电效果明显，而且易于实现过程自动化，在调速性能方面可以与直流电力拖动媲美。目前，交流调速技术在工业发达的国家已得到广泛应用。美国有的发电量用于电机驱动，由于有效的利用了交流调速技术，仅工业传动就节约了的电量。而高性能电力电子器件的应用更是推动了交流调速系统的发展，例如在通用变频器方面，针对中、低压应用领域的绝缘删双极型晶体管（）的高开关变频使得高性能的变频器成为可能，而以后出现的智能功率模块（IPM

5、），更加简化了通用变频器的设计。此后，交流调速系统主要沿用下述三个方向发展和应用。（）、一般性能的节能调速。在过去大量的所谓不变速交流传动中，风机、水泵等机械总容量几乎占工业电气传动总容量的一半，其中不少场合并不是不需要调速，只是因为过去交流电机本身不具备调速性能，不得不依赖挡板和阀门来调节送风或供水的流量，许多电能因而白白的浪费掉了。如果把这些设备的控制系统换成交流调速系统，就能节省消耗在挡板和阀门上的能量。根据有关计算统计，由于风机、水泵对调速范围和动态性能的要求都不高，只需要一般的调速性能就足够了，那么换成交流调速系统以后，每台风机、水泵平均约可节能，这种节能效果是非常可观的。（2）高性

6、能交流调速系统。许多在工艺上就需要调速的生产机械，过去多 直流传动，鉴于交流电机比直流电机结构简单、成本低廉、工作可靠、维护方便、转动惯量小，效率高，如果改成交流调速传动，显然能够带来不少的效益。 变频器方便控制方便控制方便控制方便控制，使控制系统简单化使控制系统简单化使控制系统简单化使控制系统简单化 、变频器很容易实现电机的正、反转。 、加、减速时间及频率可任意调节。 、变频器还具有直流制动功能，需要制动时，变频器给电动机加上一个直流电压， 进行制动，则无需另加制动控制电路 。 、运行平稳。 、可进行高速运转 。国内外研究： 变频调速三相异步电动机已有近年的研制开发、设计和生产史。尤其近些年

7、来，随着变频器研制开发技术的不断创新、迅速发展和完善，性价比趋于合理，变频调速技术被广泛采用。又因为变频调速笼型异步电动机其结构简单可靠、维修工作量小、节能、调速性能好等优点，较直流机调速更优越，广泛用于驱动各种石油、化工、起重运输、机械加工、造纸、纺织和冶金等行业的机械设备。截止到年，变频器供电的电动机占欧洲交流机市场的，预计到年将提高到，国内发展更为迅速。在冶金行业中，凡是需要调速的机械设备，以上采用变频调速装置（变频器与电动机及控制的组合），采用直流机调速的很少。其次是起重机械、风机水泵及其它行业，品种较齐全。国内外分普通型和防爆型高低压变频调速三相异步电动机。试验研究表明，变频器供电的

8、异步电动机，虽然有其显著不可比的优点，但也存在高损耗大，受到电压变化率的冲击等问题。除了变频器本身在不断改进提高外，就目前情况而言，变频调速电动机在设计上如何适应变频器这一特点，多年来尤其是世纪年代以来，国际上从事变频调速电动机研究的广大科技人员在广泛试验研究的基础上，通过优化设计、改进转子槽形、增强绝缘结构、研究新材料、采用绝缘轴承等一系列措施以适应变频器的特点，来提高变频调速电动机的性能、使用寿命和可靠性，效果显著。国内也有从事这方面的研究人员。但变频调速电动机生产企业多借鉴国外的研究成果，多在实践上下功夫，取得了可喜的效果。近十几年来，国外一些大公司都根据变频器供电条件和特点设计开发和生

9、产不同种类变频调速异步电动机，国内也是如此。大致分类如下：、电网供电和变频器供电通用电动机，但在产品设计上充分考虑到变频器供电的不利条件和有利条件。、变频器供电专用电动机，其特点是产品能在零赫兹至上百赫兹范围内工作，以满足大调速比的要求。、变频器装在电动机机座的一体化变频调速异步电动机，其优点是减小作用在电动机端子的高脉冲电压冲击，提高使用寿命。目前这种电动栅最大功率为。、派生系列电动机很多，举例如下：（）防爆变频调速电动机；（）冶金辊道用变频调速电动机；（）变频调速制动电动机；（）变频调速伺服电动机。变频调速电动机低电压比较多，高电压比较少。近十年来国内生产的变频调速电动机量比较大，品种齐全

10、。佳木斯电机股份有限公司生产的低压变频调速电动机机座号、功率一，同时生产防爆高压变频调速电动机。尤其是于年开始研制的变频调速电动机，其特点是既防爆又防射线，用于西昌卫星发射中心。随着国内其它生产厂的变频调速电动机生产规模逐年增加，为国名经济的发展做出了贡献。主要研究内容：（1）变频器的应用：变频器技术的发展趋势经历大约三十年的研发与应用实践，随着新型电力电子器件和高性能微处理器的应用以及控制技术的发展，变频器的性能价格比越来越高，体积越来越小，而厂家仍然在不断地提高可靠性实现变频器的进一步小型轻量化、高性能化和多功能化以及无公害化而做着新的努力。变频器性能的优劣，一要看其输出交流电压的谐波对电

11、机的影响，二要看对电网的谐波污染和输入功率因数，三要看本身的能量损耗即效率如何。 变频器主要用于交流电动机、异步电机或同步电机转速的调节是公认的交流电动机最理想、最有前途的调速方案。除了具有卓越的调速性能之外，变频器还有显著的节能作用，是企业技术改造和产品更新换代的理想调速装置。自上世纪80年代被引进中国以来，变频器作为节能应用与速度工艺控制中越来越重要的自动化设备，得到了快速发展和广泛的应用。交流电动机变频调速已成为当代电机调速的潮流，它以体积小、重量轻、转矩大、精度高、功能强、可靠性高、操作简便、便于通信等功能优于以往的任何调速方式，如变极调速、调压调速、滑差调速、串级调速、整流子电动机调

12、速、液力偶合调速乃至直流调速。因而在钢铁、有色、石油、石化、化纤、纺织、机械、电力、电子、建材、煤炭、医药、造纸、注塑、卷烟、吊车、城市供水、中央空调及污水处理行业得到普遍应用。运动控制系统的发展变频器是运动控制系统中的功率变换器，运动控制系统是作为机电能量变换器的电气传动技术的发展。当今的运动控制系统是包含多种学科的技术领域，总的发展趋势是驱动的交流化、功率变换器的高频化、控制的数字化、智能化和网络化。因此，变频器作为系统的重要功率变换部件提供可控的高性能变压变频的交流电源而得到迅猛发展。（2）三相异步电动机原理当向三相定子绕组中通过入对称的三相交流电时，就产生了一个以同步转速n1沿定子和转

13、子内圆空间作顺时针方向旋转的旋转磁场。由于旋转磁场以n1转速旋转，转子导体开始时是静止的，故转子导体将切割定子旋转磁场而产生感应电动势（感应电动势的方向用右手定则判定）。由于转子导体两端被短路环短接，在感应电动势的作用下，转子导体中将产生与感应电动势方向基本一致的感生电流。转子的载流导体在定子磁场中受到电磁力的作用（力的方向用左手定则判定）。电磁力对转子轴产生电磁转矩，驱动转子沿着旋转磁场方向旋转。 通过上述分析可以总结出电动机工作原理为：当电动机的三相定子绕组（各相差120度电角度），通入三相对称交流电后，将产生一个旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组，从而在转子绕组中产生感应电流（转子绕组是闭

14、合通路），载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力，从而在电机转轴上形成电磁转矩，驱动电动机旋转，并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。（3）变频器是怎样控制电机转速的：变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、再次整流（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成的。 其控制电路则主要是由“运算电路” 、“电压、电流检测电路” 、“驱动电路” 、“速度检测电路” 、“保护电路”组成。而控制电路的作用是给异步电动机供电（电压、频率可调）的主电路提供控制信号的回路。交流电输入整流器，变为直流通过中间电路，最后变回交流从逆变器输出。期间可通过控制电路调节控制电流的大小、传输速率和逆变

15、情况等。交流电动机的同步转速表达式见式 n60 f(1s)/p 式中 n异步电动机的转速；f异步电动机的频率；s电动机转差率；p电动机极对数。 由式可知，转速n与频率f成正比，只要改变频率f即可改变电动机的转速，当频率f在050Hz的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的，是一种理想的高效率、高性能的调速手段。 本文中所指的电机为感应式交流电机，在工业中所使用的大部分电机均为此类型电机。感应式交流电机（以后简称为电机）的旋转速度近似地确决于电机的极数和频率。由电机的工作原理决定电机的极数是固定不变的。由于该极数值不是一个连续的数值（为2的倍数，例

16、如极数为2，4，6），所以一般不适合通过改变该值来调整电机的速度。另外，频率能够在电机的外面调节后再供给电机，这样电机的旋转速度就可以被自由的控制。因此，以控制频率为目的的变频器，是做为电机调速设备的优选设备。 n = 60f/p n: 同步速度； f: 电源频率； p: 电机极对数 结论：改变频率和电压是最优的电机控制方法，如果仅改变频率而不改变电压，频率降低时会使电机出于过电压（过励磁），导致电机可能被烧坏。因此变频器在改变频率的同时必须要同时改变电压。输出频率在额定频率以上时，电压却不可以继续增加，最高只能是等于电机的额定电压。 1.3 PLC与变频器的组合在工业自动化控制系统中，最为常

17、见的是PLC和变频器的组合应用，并且产生了多种多样的PLC控制变频器的方法。通过PLC与变频器的组合对机械产品进行控制，其优点是拥有较强的抗干扰能力、传输速率高、传输距离远且节省部件经费，从而减少资金消耗。而且PLC控制变频器这个组合能更有效率的反应故障信息，作用动作更迅速、测量更精确，控制更简单方便。对 题 目 的 陈 述2. 课题研究的方案设计（方法、手段、技术路线、可行性论证）（1）系统功能设计的分析 随着电力电子技术以及控制技术的发展交流变频调速在工业电机拖动领域得到了广泛应用，可编程控制器PLC作为替代继电器的新型控制装置，简单可靠、操作方便、通用灵活、体积小、使用寿命长且功能强大、

18、容易使用、可靠性高常常被用于现场数据采集和设备的控制，通过PLC可以对自动化设备进行“智能”控制。 PLC控制变频器的频率一般有两种方法： (1) 模拟量控制可以用模拟量输入和输出模块，根据变频器的具体要求选择0-10V电压或4-20mA电流输出，控制变频器的频率，变频器的频率反馈根据要求可以选择模拟量输入进行采集，也可以不采集开环控制。 (2) 串行总线通信控制高档的变频器有通信接口：像ussprofibus DP,simolink等。可以通过PLC的通信端口或通信模块给定频率值，变频器和PLC间相互通信（2）设计思路系统主要由三个部分构成即可编程逻辑控制器件PLC、变频器和电机。首先通过设

19、置给定输入给PLC，再通过PLC控制变频器，再经由变频器来控制电机，随后将电机的转速反馈给PLC，经比较后输出给变频器从而实现无静差调速。 具体如图-速度给定速度反馈信号+PLC（PID）变频调速系统 （3）具体控制要求利用PLC和变频器实现电动机七段速频率运转控制。如：按下SB1以后，中间继电器MO.O闭合，M0.0控制变频器档速为20HZ；20s后中间继电器M0.0断开，M0.1闭合，M0.1控制变频器档速为50HZ；40s后中间继电器M0.1断开，M0.2闭合，M0.2控制变频器档速变为35HZ；40s后中间继电器M0.2断开，M0.3闭合，M0.3控制变频器档速变为10HZ；20s后中

20、间继电器M0.3断开，M0.4闭合，M0.4控制变频器档速变为30HZ；20s后中间继电器M0.4断开，M0.5闭合，M0.5控制变频器档速变为40HZ；20s后中间继电器M0.5断开，M0.6闭合，M0.6控制变频器档速变为50HZ；按下SB2以后，所有中间继电器全部断开，电机停止转动。对 题 目 的 陈 述3. 主要进度安排（说明具体任务内容、时间节点、主要成果）第一部分 选定毕业设计题目，查阅资料，翻译外文资料。（4 周）第二部分 撰写开题报告，开题报告答辩。（2 周）第三部分 进行毕业设计的理论研究、方案设计、软硬件设计、工艺设计、实验测试等。（5 周）第四部分 中期检查。（1周）第五

21、部分 撰写毕业设计论文并完成初槁。 （3周）第六部分 指导教师检查、批改论文；学生修改论文，定稿。（2周）第七部分 毕业设计评阅及答辩。（2周）对 题 目 的 陈 述4. 参考文献目录（参考文献的格式按照毕业设计（论文）中参考文献的格式） 1.刘建华等、三菱FX2N系列PLC应用技术、北京机械工业出版社。 2.孙振强等、可编程控制器技术及应用、清华大学出版社。 3.高强等、PLC应用技术 、北京邮电大学出版社。 4.王阿根、PLC控制程序精编108例、电子工业出版社。 5.秦春斌、PLC基础及应用教程(三菱FX2N系列)、机械工业出版社。 6. 初航、三菱FX2N系列PLC入门与应用实例、电子工业出版社。学生签字：_ _年_月_日对 开 题 报 告 的 审 查 意 见指导教师意见1. 对“文献综述”的评语：2. 对研究方案的评价和对研究结果的预测：指导教师签字：_ _年_月_日专业审查意见：（主要对题目难度、工作量、准备工作、方案设计给出评价）指导教师签字：_ _年_月_日注：栏目空间不够可另加附页。