变频调速远程控制系统的设计.doc

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1、1前言1.1引言众所周知，交流电机的变频调速新技术是基于现代的微电子技术基础之上发展起来的。传统交流电机调速方式有变极调速、调压调速、串级调速、励磁调速等几种，但是这些方式都不具备变频调速方式的优越性能。因为变频调速方式的调速性能可以与传统的直流电机调速性能相比较。基于此，交流变频调速技术深深的受到机械、纺织、冶金、钢铁等诸多行业的喜爱。现实实践表明，交流电机采用变频调速可以节约很多电能，目前世界上工业发达国家已经广泛的采用变频调速技术，在我们国家变频调速技术也是重点推广的节约电能新技术。1.2课题研究的背景与意义近些年，变频调速技术有了迅猛的发展，属于该技术核心设备的变频器已经不再是

2、一个简简单单的整流逆变装置。它是一个集I/O逻辑编程、驱动控制和通讯组网于一体的过程控制单元。因此对于本科生来说，掌握变频调速技术的基本原理与通用变频器的实践应用对于学习具有重要的意义。据于此，开发了本文的变频调速远程控制系统。1.3国内外变频调速技术发展现状1.3.1国内现状在大功率、交流、无换向器的电机等变频调速技术方面，我国只有少数的几个科研单位才有能力制造，从整体上看我国电气传动的技术水平较国际先进水平差距十几年，在数字化及系统可靠性方面国内与国外相比也有较大差距。然而这方面产品在诸如大容量风机、抽水蓄能电站机组起动及运行、压缩机和矿井卷场、轧机传动方面需求很大。在中小功率的变

3、频调速技术方面，国内所有的产品几乎都是普通的v/f控制，仅仅有少量的样机是采用矢量控制的控制方式，质量及品种还远不能满足市场的需要，每年都需要大量的进口。总结国内交流变频调速技术产业的状况描述如下：（1）有关变频器产品所用到的半导体功率器件的制造业几乎还是处于空白状态。（2）变频器的整机技术比较落后，国内虽有很多单位投入了一定的人力、物力，但由于力量的分散，因此并没有形成一定的技术和生产规模。（3）产品的产销量少，可靠性及工艺水平低。（4）相关配套产业及行业相对落后[1]。1.3.2国外现状在大功率无换向器的电机变频调速技术方面，意大利的ABB公司能够提供单机容量为6万千瓦的设备来用于

4、抽水蓄能电站。另外，在大功率交-交变频（循环变流器）调速技术方面，法国的阿尔斯通公司已经能提供单机容量达3万千瓦的电气传动设备应用在船舶的推进动力系统。在中功率的变频调速技术方面，德国西门子公司SimovertPGTOPWM变频调速设备单机容量为100~900KVA和Simovert电流型晶闸管变频调速设备单机容量为10-2600KVA，它的控制系统已经实现全数字化，用于电风机、力机车、水泵传动。日本富士BJT变频器在小功率交流变频调速技术方面，最大单机容量可达700KVA，此外IGBT变频器已形成系列产品，它的控制系统也已实现全数字化。总结国外交流变频调速技术的高速发展有如下特点：（

5、1）相关功率器件的发展。近年来高电压、大电流的IGBT、SCR、GTO等器件的生产以及并联、串联技术的发展应用，使大功率变频器产品的生产及应用成为现实。（2）市场的大量需求。随着工业自动化程度的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、冶金、纺织、造纸、化工、食品等各个行业以及水泵、风机等的节能场合，取得显著的经济效益。（3）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。（4）控制理论和微电子技术的发展。磁通控制、矢量控制、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：16位、32位高速微处理器以及信号处理器和专用集成电路技术的快速

6、发展，为实现变频器高精度、多功能提供了硬件手段[1]。1.4本文研究的主要内容及要解决的问题通过设计研究，要求设备符合下面的要求：（1）掌握变频调速的特点及ACS600变频器的使用；（2）分析变频器三种控制方式的优缺点；（3）设计计算机控制系统的硬件电路原理图；（4）采用VB编制软件实现变频器的远程控制；（5）系统软硬件调试。2总体方案设计2.1变频调速基本原理交流电动机的转速与电源频率、转差率和磁极对数都有关系，如下式（2.1）所示。式（2.1）式中，n—电机转速P—极对数S—转差率f—电流频率由上式可知电机的转速与电流的频率成正比，这样我们通过变频器即可任意改变电源输出频率从而达到

7、调节电机转速的目的来实现无级调速。2.2上位机与变频器之间的接口转换通常，一般的计算机配有的接口只有RS-232接口，但是变频器的的接口是RS-485。为了实现变频器与计算机之间的信息交换，我们使用RS-232／RS-485转换器连接。带有RS-232接口的计算机与多台变频器的硬件连接如下图2.2，实验环境下连接线采用无屏蔽双绞线。计算机变频器RS-232接口RS-485接口RS-232电缆转换电路　　10BASE-T电缆图2.2RS-232接