发布时间 : 星期四 文章基于plc的电机变频调速系统设计_毕业设计论文更新完毕开始阅读
损耗，调速范围大、精度高、无级的。容易实现协调控制和闭环控制，可利用原有异步电动机对旧设备进行技术改造，它既保留了原有电动机，具有改造简单，可靠、耐用，维护方便的优点，即能达到节电的显著效果，又能恒压力的工艺需求，还能减小机械磨损。因此，可理论上认为风机、水泵采用交流调速来实现较大幅度的节能（可达20-50％）是种较为理想而实用的方法[25]。
通过流体力学的基本定律可知：风机、泵类设备均属平方转矩负载，其转速n与流量Q，压力H以及轴功率P具有如下关系：Q∝n ，H∝ n2 ，P∝ n3 ；即，流量与转速成正比，压力与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比。
PWM是英文Pulse Width Modulation(脉冲宽度调制)缩写，按一定规律改变脉冲列的脉冲宽度，以调节输出量和波形的一种调值方式。可获得按正弦包络电压波形输出值调制方式。PAM 是英文Pulse Amplitude Modulation(脉冲幅度调制)缩写，是按一定规律改变脉冲列的脉冲幅度，以调节输出量值和波形的一种调制方式。可获得按一个方波宽窄可变电压波形输出值调制方式[21]。 变频器的主电路大体上可分为两类:电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容;电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。
变频器的电压与电流成比例的改变原因是异步电动机的转矩是电机的磁通与转子内流过电流之间相互作用而产生的，在额定频率下，如果电压一定而只降低频率，那么磁通就过大，磁回路饱和，严重时将烧毁电机。因此，频率与电压要成比例地改变，即改变频率的同时控制变频器输出电压，使电动机的磁通保持一定，避免弱磁和磁饱和现象的产生。这种控制方式多用于风机、泵类节能型变频器[23]。
电动机使用工频电源驱动时，电压下降则电流增加;对于变频器驱动，如果频率下降时电压也下降，那么电流是否增加？频率下降(低速)时,如果输出相同的功率,则电流增加,但在转矩一定的条件下,电流几乎不变。
采用变频器运转时，电机的起动电流、起动转矩分析。采用变频器运转，随着电机的加速相应提高频率和电压，起动电流被限制在150%额定电流以下(根据机种不同，为125%～200%)。用工频电源直接起动时，起动电流为6～7 倍，因
此，将产生机械电气上的冲击。采用变频器传动可以平滑地起动(起动时间变长)。起动电流为额定电流的1.2～1.5 倍，起动转矩为70%～120%额定转矩；对于带有转矩自动增强功能的变频器，起动转矩为100%以上，可以带全负载起动。 V/f 模式的意思是频率下降时电压V也成比例下降，这个问题已在回答前面说明。V与f的比例关系是考虑了电机特性而预先决定的，通常在控制器的存储装置(ROM)中存有几种特性，可以用开关或标度盘进行选择。按比例地改V和f时，电机的转矩变化情况。频率下降时完全成比例地降低电压，那么由于交流阻抗变小而直流电阻不变，将造成在低速下产生地转矩有减小的倾向。因此，在低频时给定V/f,要使输出电压提高一些,以便获得一定地起动转矩,这种补偿称增强起动。可以采用各种方法实现,有自动进行的方法、选择V/f 模式或调整电位器等方法[20]。
闭环、开环的意义。给所使用的电机装置设速度检出器(PG)，将实际转速反馈给控制装置进行控制的，称为“闭环”，不用PG运转的就叫做“开环”。通用变频器多为开环方式，也有的机种利用选件可进行PG反馈。
实际转速对于给定速度有偏差时处理方法。开环时，变频器即使输出给定频率，电机在带负载运行时，电机的转速在额定转差率的范围内(1%～5%)变动。对于要求调速精度比较高，即使负载变动也要求在近于给定速度下运转的场合，可采用具有PG 反馈功能的变频器(选用件)。
失速防止功能就是如果给定的加速时间过短，变频器的输出频率变化远远超过转速(电角频率)的变化，变频器将因流过过电流而跳闸，运转停止，这就叫作失速。为了防止失速使电机继续运转，就要检出电流的大小进行频率控制[9]。当加速电流过大时适当放慢加速速率。减速时也是如此。两者结合起来就是失速功能。
3.2变频器的选型
变频器选型时要确定以下几点：
（1) 采用变频的目的；恒压控制或恒流控制等。
（2) 变频器的负载类型；如叶片泵或容积泵等，特别注意负载的性能曲线，性能曲线决定了应用时的方式方法。
（3) 变频器与负载的匹配问题：电压匹配：变频器的额定电压与负载的额定
电压相符；电流匹配：普通的离心泵，变频器的额定电流与电机的额定电流相符。对于特殊的负载如深水泵等则需要参考电机性能参数，以最大电流确定变频器电流和过载能力；转矩匹配：这种情况在恒转矩负载或有减速装置时有可能发生。 （4) 在使用变频器驱动高速电机时，由于高速电机的电抗小，高次谐波增加导致输出电流值增大。因此用于高速电机的变频器的选型，其容量要稍大于普通电机的选型。
（5) 变频器如果要长电缆运行时，此时要采取措施抑制长电缆对地耦合电容的影响，避免变频器出力不足，所以在这样情况下，变频器容量要放大一档或者在变频器的输出端安装输出电抗器。
（6) 对于一些特殊的应用场合，如高温，高海拔，此时会引起变频器的降容，变频器容量要放大一挡[12]。
综合上面的选型要求我选择松下VF0变频器作为本毕业设计的硬件材料。 3.3松下VFO系列变频器介绍 3.3.1松下VFO变频器
图3.2松下VF0变频器的外观
为了满足各类机器小型化的需要，实现了同类产品中最小型化的目标.0.2KW和0.4KW型，宽78mm×高110mm，体积仅松下公司过去产品的40%～50%.可与PLC
直接调节频率、直接接收PLC的PWM信号并可控制电动机频率.采用了新设计的调频电位器，用操作盘就可容易地操作正转/反转.内装8段速控制制动功能（0.2KW无制动功能），再试功能等[15].
图3.3 操作面板的详细说明图 表3.1操作面板各个键的功能