多段速度选择变频器调速

湖南工程学院课程设计课程名称专业综合课程设计课题名称多段速度选择变频器调速专业自动化班级1191学号201101029118姓名徐瑞先指导教师赵葵银、李祥来、沈细群等2014年6月23日等级:湖南工程学院课程设计任务书课程名称专业综合课程设计课题多段速度选择变频器调速专业班级自动化1191学生姓名徐瑞先学号201101029118指导老师赵葵银、李祥来、沈细群等审批黄峰任务书下达日期2014年6月23日任务完成日期2014年7月4日设计内容与设计要求设计内容：1.使用三菱变频器FRD-720，控制交流电动机调速。2.确定设计方案。3.采用15段速度控制变频器的运行。4.正确设置变频器的参数。5.正确地在实验装置上对变频器与交流电机进行接线。6.并记录各段速的变频器运行频率。设计要求：1．设计思路清晰，给出整体设计框图；2．单元电路设计，给出具体设计思路和电路；3．分析所有单元电路与总电路的工作原理，并进行试验调试。并给出必要的波形分析。4．绘制总电路图，5．写出设计报告；主要设计条件1.设计参数1）输入输出电压：（AC）220（1+15%）、2）FR-D720变频器3）DJ16三相鼠笼式异步电机4）变频调速控制板2.可提供实验与仿真条件电力电子与运动控制技术训练室提供实验条件说明书格式目录1．课程设计封面；2．任务书；3．说明书目录；4．设计总体思路，主电路设计；5．控制单元电路设计（各单元电路图）；6．实验或仿真调试等。7．总结与体会；8．附录（完整的总电路图）；9．参考文献；10、课程设计成绩评分表进度安排设计时间分为二周第一周星期一:课题内容介绍和查找资料；星期二:总体电路方案确定星期三:主电路设计星期四:控制电路设计星期五:控制电路设计；第二周星期一:控制电路设计星期二：电路原理及波形分析、实验调试及仿真等星期四~五:写设计报告，打印相关图纸；星期五下午:答辩及资料整理参考文献参考文献[1]王兆安．电力电子技术（第5版）．机械工业出版社，2008[2]孙培德．现代运动控制技术及其应用．电子工业出版社，2012[3]陈伯时．电力拖动自动控制系统（第4版））．机械工业出版社，2012[4]曾毅．运动控制系统工程．机械工业出版社，2014[5]刘定建，朱丹霞．实用晶闸管电路大全．机械工业出版社，1996[6]刘星平．电力电子技术及电力拖动自动控制系统．校内，1999目录第1章概论...............................................................................................71.1设计背景.............................................................................................71.2基于FR-D700变频器的多段调速系统.............................................81.2.1多段速度选择变频器调速的特点...........................................81.2.2实际工程意义...........................................................................8第2章系统总体方案的确定.....................................................................102.1变频器直接设置的多段速调速.......................................................102.2基于PLC的多段速调速..................................................................102.3基于外部电位器方式的变频器外部电压/电流调速.....................11第3章主电路设计.....................................................................................123.1变频器主电路结构设计....................................................................123.2变频器控制电路的设计...................................................................143.3保护电路设计....................................................................................15第4章实验与调试.....................................................................................184.1FR-D720-0.4K变频器的面板介绍...................................................184.2变频器的参数设定步骤...................................................................194.2.1设置参数（例P6）................................................................194.2.2参数清零.................................................................................194.2.3查看输出电流.........................................................................194.3参数的设置.......................................................................................204.4多段调速的实现...............................................................................21总结.............................................................................................................23附录（硬件接线实物图）.............................................................................24参考文献.........................................................................................................25第1章概论1.1设计背景电力电子技术诞生至今已近50年，它对人类的文明起了巨大的推动作用，近10年来，随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，电气传动技术面临着一场历史革命，即交流调速取代直流调速和计算机数字控制技术取代模拟控制技术已成为发展趋势，交流电机变频调速技术是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段，变频调速以其优异的调速和起制动性能、高效率、高功率因数和节电效果、适用范围广等优点，而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。国内交流变频调速技术产业状况表现如下：（1）变频器的控制策略的基础研究与国外差距不大。（2）变频器的整机技术落后，国内虽有很多单位投入了一定的人力、物力，但由于力量分散，并没有形成一定的技术和生产规。（3）变频器产品所用半导体功率器件的制造业几乎是空白。（4）相关配套产业及行业落后。（5）产销量少，可靠性及工艺水平不高。国外交流变频调速技术高速发展有以下特点：（1）市场的大量需求，随着工业自动化程度不断提高和能源全球性短缺，变频器越来越广泛地应用在机械、纺织、化工、造纸、冶金、食品等各个行业以及风机、水泵等的节能场合，并取得显著的经济效益。（2）功率器件的发展，近年来高电压、大电流的SCR，GTO，IGBT，IGCT等器件的生产以及并联、串联技术的发展应用，使高电压、大电流变频器产品的生产及应用成为现实。（3）控制理论和微电子技术的发展，矢量控制、磁通控制、转矩控制、模糊控制等新的控制理论为高性能的变频器提供了理论基础；12位、32位高速微处理器以及信号处理器（DPS）和专用集成电路（ASIC)技术的快速发展，为实现变频器高精度、多功能化提供了硬件手段。（4）基础工业和各种制造业的高速发展，变频器相关配套件社会化、专业化生产。1.2基于FR-D700变频器的多段调速系统1.2.1多段速度选择变频器调速的特点选择变频器调速是因为它很好设置及控制，只需改变变频调速控制板的四个开关选择，及可改变频率，从而达到改变速度的目的。1.2.2实际工程意义变频调速已被公认为是最理想、最有发展前途的调速方式之一，采用通用变频器构成变频调速传动系统的主要目的，一是为了满足提高劳动生产率、改善产品质量、提高设备自动化程度、提高生活质量及改善生活环境等要求；二是为了节约能源、降低生产成本。1.变频调速的节能风机、泵类负载的节能效果最明显，节电率可达到20%～60%。2.软启动工频状况下马达采用的是星三角降压延时启动，此时电流是电机额定电流的4—7倍，若多台大功率的电机同时启动，将对电网造成很大冲击。采用变频器后，马达只需在额定电流下就可启动，电流平滑无冲击，减少了启动电流对马达和电网的冲击，延长了电机的使用寿命。3.减少无功功率无功功率不但增加线损和设备的发热，更主要的是因无功功率因素的降低导致电网有功功率的降低。而使用变频器调节后由于变频器内滤波电容的使用，使得功率因素接近为1，增大了电网的有功功率。从而节省了无功功率消耗的能量。4.方便控制，使控制系统简单化①、变频器很容易实现电机的正、反转②、加、减速时间及频率可任意调节③、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④、运行平稳⑤、可进行高速运转第2章系统总体方案的确定多段调速的方法有很多种，每种有每种的优缺点，下面就简单介绍常见的三种：由变频器直接设置的多段速调速；基于PLC的多段速调速；基于外部电位器方式的变频器外部电压/电流调速。2.1变频器直接设置的多段速调速功能参数码是变频器基本功能的指令形式，它存储在变频器中。若要求变频器完成一种或几种控制功能，可通过键盘操作键将对应的功能参数码预置进去，变频器即可按照预置的功能运行。预置这些功能参数码没有先后顺序，只要预置进去后，即被记忆。多段速及程序控制，此功能参数码参照变频器的参数功能表。对于FR-D720-0.4K三菱变频器，P4—P6是固定频率1-3，P24-P27是固定频率4-7，P232-P239是固定频率9-15,。可实际设计15段速，通过控制板的开关选择，按下变频器的RUN观察电动机的转速情况。该方案的优点是简单，容易设置与控制，缺点是转速不稳定，容易设置参数错误，一旦设置好难以更改。2.2基于PLC的多段速调速PLC调速可分为四种①基于PLC控制方式的多段速调速②基于PLC通信方式的多段速调速③基于PLC通信方式的开环变频调速④基于PLC模拟量方式的变频器闭环调速总的来说是通过PLC来控制电机转速。通过程序写入，打开GX软件，调出相应的实验参考程