基于plc的電機變頻調速系統(tǒng)設計

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1、中北大學2013屆畢業(yè)設計說明書1緒論1.1本課題研究目的和意義PLC具有結構簡單、編程方便、性能優(yōu)越、靈活通用、使用方便、可靠性高、抗干擾能力強、壽命長等到一系列優(yōu)點[2]?？删幊炭刂破?PLC)的核心微處理器，通過將計算機技術與傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)有機結合起來，能夠實現高度靈活、高可靠性的工業(yè)控制。為了進一步提高設備的自動化程度，越來越多的企業(yè)將PLC技術應用于其工廠設備中。將原有電機控制系統(tǒng)的技術進行改造，引入電機控制系統(tǒng)的數據自動采集、監(jiān)控以及變頻、組態(tài)技術完善并改進電機變頻調速機構。該系統(tǒng)能對電機轉速實現精確

2、控制，實用性強，具有一定的推廣價值隨著電力電子技術以及控制技術的發(fā)展，交流變頻調速在工業(yè)電機拖動領域得到了廣泛應用[5]。交流調速取代直流調速和計算機數字控制技術取代模擬控制技術已成為發(fā)展趨勢。電機交流變頻調速技術是當今節(jié)電、改善工藝流程以提高產品質量和改善環(huán)境、推動技術進步的一種主要手段。變頻調速以其優(yōu)異的調速和起制動性能，高效率、高功率因數和節(jié)電效果，廣泛的適用范圍及其它許多優(yōu)點而被國內外公認為最有發(fā)展前途的調速方式[3]。本文對如何利用變頻器連接PLC和控制對象，利用軟件操作來控制電機的轉速，達到遠程自動控制進行

3、了討論[4]。在工業(yè)生產中，電機交流變頻調速技術以其優(yōu)異的調速和起制動性能，高效率、高功率因數和節(jié)電效果，被公認為最有發(fā)展前途的調速方式。PLC控制技術在自動控制系統(tǒng)中被普遍采用。本文構建了一個變頻囂連接PLC和控制對象，利用軟件操作來控制電機轉速．以達到遠程自動控制的系統(tǒng)[8]。1.2交流變頻調速技術的研究情況及其發(fā)展在21世紀電力電子器件的快速發(fā)展，使交流變頻調速技術優(yōu)越的性能得到迅速發(fā)展，同時控制理論進步，變頻調速以其調速精度高、調速控制范圍廣、回路保護功能完善，響應速度快、節(jié)能顯著等優(yōu)點，現在以廣泛的用于電力、

4、制造、運輸等國民經濟領域[6]。第47頁共48頁中北大學2013屆畢業(yè)設計說明書變頻調速技術現在被公認為是最理想、最有發(fā)展前景的調速方式之一，采用變頻器構成變頻調速傳動系統(tǒng)的主要目的是為了滿足提高勞動生產率、改善產品質量、提高設備自動化程度、提高生活質量及改善生活環(huán)境等要求以及節(jié)約能源、降低生產成本。用戶根據自己的實際工藝要求和運用場合選擇不同類型的變頻器[1]。國外交流變頻調速技術高速發(fā)展狀況：功率器件的發(fā)展：近年來高電壓、大電流的GTR、GTO、IGBT、IGCT等器件的生產以及并聯、串聯技術的發(fā)展應用，使高低壓大

5、功率變頻器產品的生產及應用成為現實。控制理論和微電子技術的發(fā)展：矢量控制、磁通控制、轉矩控制、模糊控制、適應、神經網絡等新的控制理論為高性能的變頻器提供了理論基礎,32位高性能微處理器及信號處理器和專用集成電路（ASIC），SLE4520等的快速發(fā)展，為實現變頻調速傳動設備高精度、多功能提供了硬件手段[10]。基礎工業(yè)和各種制造業(yè)的高速發(fā)展，變頻調速傳動設備相關配套件實現了社會化、專業(yè)化生產使得交流變頻技術廣泛應用。國內交流變頻技術發(fā)展現狀：從總體上看我國電氣傳動的技術水平較國際先進水平差距5－10年。在大功率交－交變

6、頻、無換向器電機等變頻技術方面，國內只有少數科研單位有能力制造，但在數字化及系統(tǒng)的可靠性方面與國外還有相當差距。而這方面產品在諸如抽水蓄能電站機組啟動及運行、大容量風機、壓縮機和軋機傳動、礦井卷楊方面有很大需求，發(fā)展前景比較樂觀。在中小功率變頻技術方面，國內學者作了大量的變頻理論的基礎研究，早在80年代，已成功引入矢量控制的理論，針對交流電機的多變量、強耦合、非線性的特點，采用了線性解耦和非線性解耦的方法，探討交流電機變頻調速的策略控制[7]。進入90年代，隨著高性能單片機和數字信號處理器的使用，國內學者緊跟國外最新控

7、制策略，針對交流感應電機特點，采用高次諧波注入SPWM和空間矢量控制（SVPWM）等方法，控制算法采用模糊控制、神經網絡理論對感應電機轉子電阻、磁鏈和轉矩進行在線觀測，在實現無速度傳感器交流變頻調速系統(tǒng)的研究上作了大量的基礎研究。隨著大功率變頻器的推廣應用，越來越多的企業(yè)在新的建設項目和技改項目中，開始考慮3KV電壓等級以上的電機變頻調速問題，市場開始升溫。在剛剛起步的高壓變頻器領域，技術方案包括了高－低－高、高－低、高中多電平H橋主回路、三電平主回路和直接串聯電流源型等多個技術流派。但總的來講，高壓變頻調速市場目前在

8、我國仍處于初級階段，市場容量較小，但是高壓變頻技術、因其特有的自身功耗小的優(yōu)勢，還是吸引了包括國外許多企業(yè)不斷加大研發(fā)和生產、力度。第47頁共48頁中北大學2013屆畢業(yè)設計說明書電氣傳動領域因變頻技術的發(fā)展而煥然一新，電壓等級從110～10000V，容量從數百瓦的伺服系統(tǒng)到數萬千瓦的特大功率傳動系統(tǒng)；從一般要求的調速系統(tǒng)到精度、