变频调速器范文第1篇
摘要：井下生产过程中带式输送机传动系统是重要的传输设备，其运输稳定性也成为限制行业安全生产的重要因素。本文首先介绍了传动系统的经济技术评价内容，其次探讨了防爆变频调速装置在现代井下传输生产中的重要作用，最后则着重探讨了防爆变频调速装置应用于煤矿井下带式输送机传动系统的优势与功能，希望可以为提升井下生产安全性奠定基础。
关键词：防爆变频调速;煤矿井下带式输送机;传动系统
引言
胶带运输机是一种井下应用广泛的运输设备，由于运输机的拖动形式复杂多样，所以在进行配置与选择时要尽可能的满足生产工艺的流程需求。一般来说，井下胶带运输机对于拖动技术的要求分别包括控制简单、调速性能稳定、设备结构稳定、工作可靠、维护量小以及价格适中，这样才能够满足传动系统经济技术的评价要求。
一、传动系统经济技术评价
传动系统的使用效率直接决定生产的经济性。一般来说，直流电机不容易形成防爆结构，所以在实际生产中应用较少。CST的维护需求较高，后期使用成本较高，也不太适应井下使用。交流拖动属于降压启动，该启动模式具有电网冲击大的问题，无速度传感器矢量控制具有拖动效率高、防爆结构好的优势，所以是最为经济、最为适应的拖动装置，在实际的井下胶带运输机拖动设备选取中应用也最为广泛。
二、防爆变频调速装置的应用价值
防爆变频调速装置在应用于胶带机运输系统当中时具有如下几个方面优势。
1.防爆散热
防爆变频调速装置的应用可以很好的解决防爆散热的问题。实际上，在胶带机的日常使用中变频器是最容易出现热量聚集的区域，其中，逆变模块在整个变频器中的发热比例占到了70%以上，而整流模块的占比则在25%左右。经过大量的实验验证后发现，防爆变频调速装置的低热阻高效性能模块能够很好的解决散热问题，通过软件改进与硬件的突破，可以进一步会降低逆变模块的开关消耗影响，这样就可以解决防爆与散热的冲突问题，十分适应于煤矿井下免维护的要求。
2.适应井下电网中性点需求
井下电网中性点本身属于不接地系统，所以该产品采取特殊中性点结构来满足正负母线的接地需要，技术强化后直流电的侧吸收能力也会相应的强化，逆变器高速开关的叠加电压也可以得到正确释放，整体安全性得到了保障。
3.满足井下特殊环境要求
井下特殊环境主要包括高温、高湿度的环境，这样的环境当中很容易出现漏电风险。防爆变频调速装置的设计需要尽可能满足防潮控制的要求，同时主回路上则应该设置爬电距离做好电气间隙的调控工作，这样就可以满足所有控制板的控制需要，提升安全性。
4.提升控制精度
控制精度也是防爆变频调速装置应用的优势之一。由于防爆變频调速装置采用无速度传感器的矢量控制模式，所以实现精准的磁场定位往往需要借助于测速装置，而仅仅依靠测速装置来达到这个目标显然是困难的，同时也会进一步增加后期使用的成本。添加无速度传感器矢量控制模块后，可以很好的解决关系控制问题，转矩电流以及矢量控制都可以完美实现，同时采取无速度传感器控制模式也可以解决异步电动机的转矩控制问题，进一步保证了系统运行过程中的转矩输出效果，实现了额定转矩的输出与可靠性控制。通过上述控制方式，防爆变频调速装置能够解决系统控制精度不足的问题，满足了可靠性、安全性要求。
三、防爆变频调速装置在煤矿井下带式输送机传动系统中的应用
1.优化启停特性
防爆变频调速装置的应用可以进一步解决软启动、软停止的问题，从而更好的实现高效运转并降低故障发生率。胶带本身属于弹性体，长期负载运行条件下很容易出现惯性，此时启动加速度以及停车减速度的值较高，容易对系统产生不利的冲击。防爆变频设备的应用可以有效降低系统的不稳定性，同时也可以解决启动过程中加速减速控制难度高的问题，提升了运行的平稳性。
2.满足平稳启动功能
胶带输送机在运煤过程中存在停车再启动的工况，此时需要考虑到重载启动的问题，在使用无速度传感适量传递控制时，经常需要做好重载启动的准备，所以平稳快速的启动也要考虑到系统应用当中。
3.验带功能
目前，防爆变频调速装置在煤矿生产系统当中应用时可以很好的解决运行维护的问题，关键就在于该系统能够协助完成低速验带功能，这样模式下就可以将无极调速调整为交流传动模式，空载验带模式下变频器可以延长电机的寿命，将其控制在5%～100%额定范围内进行调整即可。
4.平衡功率功能
煤矿井下胶带输送机系统为多滚筒驱动模式，不同的驱动滚筒均由独立的电机拖动，以此来确保整体性能的稳定性。在该环节应用中，需要做好各个滚筒同步启停功能的设置，尽可能确保滚筒的功率平衡，并且借助于变频器的速度调整功能实现速度差的调整，可以通过单独的控制功能来实现点击速度的调整，满足动态功率平衡的要求。
总结
综上所述，防爆变频调速装置在现代带式传输系统中具有良好的应用前景，可以有效提升胶带运输机的稳定性、可靠性，同时也能够降低机械设备发生的损耗，从而满足设备后期维护管理的客观要求，同时取得良好的经济效益与社会效益。为了达到理想的控制效果，需要进一步做好技术改造，通过电机负荷变频控制系统来实施技术改造，能够更好的适应大运量、多滚筒驱动的运输设备，为行业的稳定高速发展奠定坚实的基础。
参考文献
[1]李彦鹏. 煤矿井下带式输送机系统节能优化研究[D].辽宁工程技术大学，2019.
[2]王振东.煤矿井下带式输送机液力联轴器的优化选型[J].科技展望，2014（13）：108.
[3]赵峻岭. 煤矿井下带式输送机的智能控制方法研究[D].西安科技大学，2010.
[4]王云根.新型煤矿井下带式输送机用硬齿面减速器系列[J].机械传动，1996（03）：46-49.
变频调速器范文第2篇
定子调压调速技术在炼钢天车的应用
工作单位：酒钢炼轧厂炼钢设备保障作业区作
者：裴 兴 怡
第 2 页 共 11 页
定子调压调速技术在炼钢桥式起重机的应用
摘要：本文主要介绍了三相异步电机的工作原理和调速方法，在调速方法中重点分析对比了转子串电阻调速和晶闸管定子调压调速的基本原理和两种调速方法的各自特点。通过分析对比得知定子调压调速技术在今后的设备改造中将是一种既节约费用，又简单易行的技术方案，同时对炼钢天车技术改造提供了有力的技术支持。
关键字：定子调压调速 机械特性 串电阻 晶闸管 引言：
三相异步电动机的调速经过了长期的演变过程，人们在电动机的调速和转矩控制上做过了大量的研究，尝试过使用各种不同形式的调速方法，随着大功率和高开关频率的半导体器件的开发研制成功，以及现代数字技术的普及应用，为我们提供了驱动控制电动机的新的方法。目前桥式起重机电机调速控制应用最多的是三相绕线式电动机转子串电阻调速，下面就介绍一下用于转子串电阻调速与晶闸管定子调压调速的基本工作原理与优缺点。
1 三相异步电动机工作的基本原理 1.1 基本公式
从电网输入电动机的功率
第 3 页 共 11 页
2 三相异步电动机调速 2.1 转子串电阻调速
主要介绍用于起重机起升机构用的两挡反接控制，机械特性如图1 所示。两挡反接制动是指起升机构在满载或75%负载下，可以达到满速下降的目的。在返回停止工作时可达到准确停车，避免在满载情况下下滑而造成意外事故。上升
1、
2、3 挡人为逐级切除电动机转子电阻，使电动机由机械特性
1、
2、3 过渡到机械特性4 上，电动机高速运转。满载慢速下降电动机工作在特性5上，电机转子串进一定的电阻值，使电动机处于反接制动状态。轻载下降电动机工作在特性6 上，此时电动机转子串进全部电阻，使电动机的机械特性变得更软。电动机工作在反接制动状态。
虽然在上面两种反接制动状态下能够得到一定的低速，但是不能长时间运行，否则会造成电机发热严重，此时电机的机械特性都比较软，负载转矩瞬间产生的任何波动都会使电机失去控制，将造成严重后果。所以在操
第 4 页 共 11 页
作控制时不允许长时间运行在特性
5、6上，要在短时间内切掉转子电阻，使电动机工作在再生发电状态下。绕线式异步电动机转子串电阻调速为开环调速，速度波动比较大，轻载时调速范围比较小，也就是说在载荷较小时起升各挡之间速度变化不明显。下降控制时比较复杂，需要操作人员密切关注机构的运行方向。另外下降过程中无论负载大小，都得不到稳定的低速运行，所以在对下降控制要求较高的冶金及其它行业就不能满足调速要求了。
2.2 晶闸管定子调压调速 2.2.1 调压调速基本原理 由异步电动机的电磁转矩表达式
第 5 页 共 11 页
可知，当电动机各参数及电源频率不变时，且当转差率s 一定时，电动机输出转矩T与电机定子电压U1成正比。当改变定子电压时，可以得到一组人为的机械特性曲线，如图2 所示。
由图2 可以看出，为了在一定的负载转矩下，通过降低定子电压得到低速运转是可能的。但是在降低定子电压得到低速时，由于转差率s 将增大，因此电动机电流随着s 的增大而增大。这样转差功耗就全部消耗在电动机内部，从而致使电动机发热严重。另外由图猿可见，带恒转矩负载TL 时，普通的笼型异步电动机变电压时的稳定工作点为A、B、C，转差率s 的变化范围不会超过0~sm，调速范围很小。为了能在恒转矩负载下扩大变压调速范围，须使电机在较低速下稳定运行而又不致过热，就要求电动机转子绕组有较高的电阻值。图3 给出了高转子电阻电动机变电压时的机械 特性，显然在恒转矩负载下的变压调速范围增大了，所以异步电动机变电压调速时，采用普通电机的调速范围很窄，为了减少电机发热及扩大调速范围，须采用高转子电阻的电机。
晶闸管定子的调压调速装臵，是通过在定子上串联反并联晶闸管并控制其导通角来实现的，可以实现三相绕线转子异步电动机低速稳定运行。但这种调压调速是开环系统，其特性硬度不够，速度波动率大。为了提高其调
第 6 页 共 11 页
速性能可采用有双闭环(速度环和电流环)反馈调压调速控制系统，闭环调速时电动机的机械特性曲线如图4 所示。显而易见闭环系统下的机械特性硬度提高了，速度波动率大大减小。
闭环调压调速系统动态过程为当电动机稳定运行在要求的速度时，一旦负载增大，电机会在较大负载拖动下进行减速，速度反馈值也随之降低，闭环系统给定值不变，速度调节器的输入由于速度反馈的下降而增大，经过速度调节器调节控制晶闸管，增加晶闸管导通角，因而电动机定子电压提高，电动机力矩也增大，电动机开始加速，当速度升至要求值时，速度反馈与给定值相等，速度调节器输出值不再变化，晶闸管导通角不变，电
第 7 页 共 11 页
动机电压也不再升高，电动机力矩与负载力矩达到平衡，电动机又稳定运行于给定值确定的速度值。这种速度调节器为PID调节器，由于积分的作用，所以速度与给定值相等，属无静差调速系统。 2.2.2 晶闸管定子调压调速特点
定子晶闸管调压调速闭环系统已在近年得到较广泛的使用。
应用了以上所述的闭环调压调速原理，设计生产的用于起重机电动机的调速装臵，具体特点如下。
1)这种调压调速装臵是专业化设计产品，专门用于驱动起重机的起升机构和运行机构，对起重绕线式电动机进行控制。
2)该装臵是数字化调速设备，由于在设计时充分考虑简便和实用，所以用户在使用时特别方便。该装臵的参数少，而且直观简单，当使用时在保证正确接线的基础上，只需要调整电动机电流参数就可进行正常工作，无须长时间调试和调整。
3)该装臵正反向切换采用交流接触器进行，这样设计就彻底避免了环流发生的可能性，因而也不必采用快速熔断器保护晶闸管的设计方法。 用两组晶闸管控制正反向在实际使用中经常产生环流，因而必须采用快速熔断器进行保护。这样在使用时，就必须经常更换快熔，造成故障率提高，给使用维护带来不便。
该装臵由于无环流发生的可能性，再加上晶闸管选择上的考虑，因此只需用带电子脱扣器的断路器保护即可，方便使用。
该装臵控制接触器切换时，是在无电压无电流的情况下进行的，这样在接触器的选择上就可按接触器的约定发热电流进行，在寿命的选择上，只考
第 8 页 共 11 页
虑机械寿命即可。
另外，利用正反向接触器控制电动机比较直观可靠，容易判断故障，同时我们利用正反向接触器辅助触头与制动器进行连锁，就非常可靠的保证了制动器只有在电动机带电的情况下才能开闸，使运行及控制更加可靠。 4)由于调压调速控制系统采用速度闭环，所以必须设臵速度检测环节。该装臵抛弃了原有的容易损坏的测速发电机和安装困难对环境要求高的脉冲偏码器的测速方法，采用电动机转子频率反馈进行测速，这样就大大降低了改造难度，降低了使用故障，调速比能够达到1:10。 2.2.3 用于起升机构控制逻辑功能简介
用于起升机构的控制系统如图5 所示，机械特性如图6所示。
1)电源电路断路器1Q1 用于对主起升机构电动机及调压调速装臵提供短路及过载保护。
2)数字式定子调压调速装臵是一个速度闭环的现代化交流调速系统，无需测速发电机和编码器，而是采用电动机转子频率作为速度反馈信号。当设定电动机低速运行时，通过自动调节电动机定子电压，使电动机稳定运行在设定速度上。由于是闭环调速系统，所以，电动机的运行速度不会因为负载的变化而变化，速度波动率很小。
3)正、反向接触器1KM11与1KM21 用于控制电动机的运行方向。 正反向接触器的动作均由THYROMAT 控制，其动作顺序为机构上升运行时，正向接触器1KM11吸合，电动机加上了正向相序，使电动机处于正向电动状态，带动机构正向起升。上升
1、
2、3挡为低速调速挡，速度分别设定为10%、20%、30%，上升4 挡为全速挡，此时输出全电压，控制电
第 9 页 共 11 页
动机以额定速度运行。机构下降运行1—3挡时，首先正向接触器1KM11吸合，通过调节电动机定子电压，使电动机处于反接制动状态，靠负荷拉动机构下降运行，以获取低速运行。当吊运负荷重量很轻，无法拉动机构下降运行时，会自动进行检测。当在1.5 s内，机构还未运转，就自动判断负荷为轻载，在零电流的情况下控制正反向接触器的切换，使反向接触器1KM21 吸合，让电动机处于反向电动状态，达到设定速度。若由于某种原因吊运的负荷变重，会自动控制正反向接触器回复到反接制动状态。下降4 挡时，控制反向接触器吸合，使电动机处于反向电动状态，当负载重时，电动机速度超过同步速处于再生发电制动状态。
控制手柄由下降4 挡回复到下降1—3挡时，会自动控制正反向接触器在零电流的情况下迅速切换，让电动机迅速进入反接制动状态，制动负荷进入下降低速状态。
4)转子接触器在每个电动机的转子上均串接了电阻，用于消耗电机低速运行时产生的热能，电阻器分为四段。上升调速挡时，1KM43吸合切除最后一段电阻，加大电机启动力矩。上升4 挡时，通过THYROMAT 控制另外两个转子接触器1KM
42、1KM41分别在50%，75%速度下闭合，分别切除第
二、第三段电阻，使电机平滑过渡到全速，又使切换电流得到控制。下降1—3 挡时，为了降低电机电流，并使下降4 挡回到下降1—3 挡时，切换力矩足够，增加了最后一段电阻，转子四段电阻全部串联到转子上。当下降4 挡时，通过THYROMAT 控制另外两个转子接触器分别在50%，75%速度下闭合，分别切除第
二、第三段电阻，使电动机处于再生发电制动时速度限制在允许范围内。
第 10 页 共 11 页
5)控制电路中还具有零位、失压、限位等保护功能。
第 11 页 共 11 页
3 结语
该定子调压调速装臵目前应用于炼钢EF跨20#天车、FG跨10#天车起升系统拖动，运行稳定故障率低，设备维护工作量小，这种调压调速装臵的使用能够有效地降低起重机的机械冲击，从而使起重机的运行更加稳定、可靠。
参考文献：
[1] 《电机学》第二版 史乃 主编 机械工业出版设
变频调速器范文第3篇
1 方波输出
CD4046的VCO组成的方波发生器, 当其9脚输入端固定接电源时, 电路即起基本方波振荡器的作用。振荡器的充、放电电容C15接在6脚与7脚之间, 11, 12脚外接震荡电阻, 调节滑动变阻器R3阻值即可调整振荡器振荡频率, 振荡方波信号从4脚输出, 图1为方波产生的过程。
2 信号分频
要想产生所要求频率范围的波以及考虑到芯片自身的截止频率的限制, 我们需要对方波进行分频处理。CD4040是的12级串行分频器, 所有计数位为主从触发器, 并且在下降沿时进行计数。所以使用该芯片能够产生比较符合我们要求的频率范围。
3 正弦波的产生
由CD4046产生的方波送到12级分频器CD4040里进行16次分频, 然后经电阻分压, 电容滤去直流成分和部分谐波, 最后送至低通八阶滤波器MAX7480里进行深度滤波处理, 进而得到比较纯的正弦波信号。
方波是由基波 (正弦波) 和许多高次谐波组成的, 谐波不仅干扰电机的正常工作, 使电机消耗更多的电能, 而且会加速电机的老化, 降低电机寿命, 进而降低工作效率。如果能够通过一系列的芯片, 滤去谐波只留下基波部分, 那么我们就达到目的了。滤波的方式有很多种, 比如电压反馈式, 电感反馈式等, 但是要么耦合不紧密, 损耗大, 要么会带来更多的高次谐波, 滤波效果都不理想, 综合考虑各种利弊, 在这里我们采用MAX7480芯片进行滤波。该芯片是低通八阶滤波器, 不仅价格低廉, 耐用, 耗能小, 而且在一定范围内滤波效果好, 比较满足我们在一定频率范围内调节的需要。
4 整体设计思路
首先用protel设计好电路, 计算选择适当参数的元件插在面包板上, 然后接上电源用示波器观察输出的信号。该电路几个芯片都采用同一输入的时钟脉冲信号, 保证了正弦波产生的稳定性以及纯净性, 更方便在调节频率变化的时候, 正弦波的频率也保证了同步变化, 进而实现整个电路频率变化的调节。
在芯片的供电方面我们也是匠心独具, 尤其是MAX7480的供电方面, 采用正负2.5V电压供电, 而不是直接正5V供电。这样的好处是使得产生的正弦波信号关于X轴对称, 如果采用正5V供电则产生的正弦波信号偏离X轴, 尽管可以在MAX7480后加上电容, 电阻等元件组成的电路来改善, 但这样不仅使得电路复杂而且也会削弱正弦波信号。还有就是采用正负2.5V电压供电产生的关于X轴对称的正弦波信号在实验方面利于观察分析。
5 结语
由此方法我们得到了相对纯净的正弦信号, 不仅在SPWM变频调制技术方面有着广泛的应用, 而且在基础实验方面也有着不小的优势。通常实验室一般都有正弦信号发生器, 但我们会发现经过多次放大后正弦波边沿就会出现锯齿状, 但由我们这种方法产生的正弦波再基本不会出现这种情况, 使用该电路得到的正弦波在一定程度上提高了测量的精度以及数据的准确性。从实验结果上分析, 该方法能得到较好的正弦波信号, 但调节频率的范围也是有限。该部分为SPWM变频调速技术以及稳定信号发生器提供了更理想的正弦信号产生方式。
摘要：本文阐述了以八阶低通滤波器MAX7480芯片为核心, 利用锁相环CD4046, 分频器CD4040以及其它元件组成的基本电路产生正弦波信号的原理。利用protel软件设计电路、在面包板上测试并且详细分析了设计思路, 最终产生正弦波信号。
关键词：方波输出,信号处理,低通滤波
参考文献
[1] 刘凤君.正弦波逆变器[M].第一版.科技出版社, 2002.
变频调速器范文第4篇
1 系统描述
咸阳某基地共有水源井5口, 各安装有200QJ32-169/13型深井泵, YQS200-25型潜水电机一套, 由于水源井位置分散且距离较远, 故设有4座转水地面泵房, 共有地面泵10台, 其系统组成和工艺流程图见图1所示。
2 控制原理
基于PLC的变频调速恒压供水系统的工作原理是利用可编程控制器作为控制核心, 系统自动检测储水罐的水压值, 并与设定值进行比较, 按照P I D规律运算后, 由PLC输出控制信号到变频器;变频器调节4台输水泵的供电电压和频率, 实现自动调节输水量, 保持储水罐压力恒定, 确保供水质量。
3 PLC控制系统硬件设计
PLC控制器与变频器供水系统的硬件接线框图见图2。
4 PC控制系统程序设计
4.1 主程序
主程序主要对恒压供热水系统的正常工作与安全保护进行控制。
由于选用了具有中断能力的输入模块, 当硬件检测到现场信号发生时 (发生故障) , 以便自动执行硬件中断处理子程序, 根据故障等级, 决定执行正常停机或紧急停机, 从而保证故障及时得到处理。
4.2 安全保护设计
水泵电机的硬件安全设计按照failesafe原则进行设计, 即当控制系统失效时, 可以对水泵电极实行安全链机械保护, 这些安全链的常闭触电包括紧急停机、压力超上限开关等, 这些常闭触电只要其中一个触电断开, 安全链就失效, 切除所有执行机构的电源, 所有机构停止工作, 必须要在故障排除后, 系统才能正常工作。
5 结语
基于PLC的变频调速恒压供热水系统具有工作可靠、结构设计合理、控制功能完善等优点, 具有较强的可扩展性, 是现代化生活社区供热水的最佳选择。
摘要：介绍了一种利用PLC可编程控制器和变频调速控制系统组成的供热水控制系统的硬件组成和软件设计方法。
变频调速器范文第5篇
在变频调速系统中, SPWM (正弦脉冲宽度调制) 技术得到了广泛应用。SPWM控制基本思想是用一系列等幅不等宽的矩形脉冲来逼近理想正弦波, 即利用一系列连续的三角波和正弦波相交, 通过控制逆变器功率开关器件导通或关断, 在逆变器输出端获得一系列宽度和正弦波幅值成正比的的矩形脉冲波形[1]。改变矩形脉冲的宽度和调制周期就可以改变输出电压的幅值和频率。
M i c r o c h i p的M P L A B C 3 0编译器支持ds PIC30F结构标准库, 经过高度优化, 充分汲取了众多ds PIC30F的优点, 可提供有效的软件代码生成。本文采用ds PIC3 0 F 4 0 1 1单片机作为控制核心, 给出了可行的逆变电路及SPWM波形产生方法, 得到频率、幅值连续可调的三相SPWM波形[2]。
1 控制信号发生器软件设计
在软件实现的过程中, 通过A/D采样模块采入电位器信号, 经过模数转换将信号传递给PWM脉宽调制模块, 控制信号波的载波比、调制度等变量, 产生频率、幅值可调的SPWM波, 并通过LCD模块实现频率的实时显示。
1.1 d s P I C单片机寄存器初始化
Ds PIC单片机具有多路同时采样并转换功能, 10位A/D转换器最多可以有16个模拟输入引脚, 指定为AN0-AN15。转速信号的给定只需对一个模拟输入引脚进行采样。通过初始化程序进行设置, 主要完成以下功能。
(1) 1个通道转换 (本例中, 该通道为RB1/A N 1) 。
(2) PWM触发采样。
(3) 每完成16个采样/转换后产生中断。
(4) 采样时间3TAD, 转换时间2Tcy。
通过采集电位器电压, 将模拟电压信号转换为数字信号, 从而达到调频的目的。
MCPWM模块通过改变PWM输出信号的占空比来控制功率器件的导通和截止, 进而实现三相逆变电压的输出。设计中选用了中心对齐形式, 其初始化程序完成功能主要包括以下几点。
(1) 设定RE0-RE5, 即PWM1L-PWM3H为输出端口。
(2) FPWM=7200Hz, 互补的PWM。
(3) 使用OVDCON控制PWM输出。
(4) 用从电位计读取的ADC值设定载波比N。
(5) 启动MCPWM模块。
1.2 SPWM算法及参数设定
SPWM信号的产生采用规则对称采样法, 其原理图如图1所示。
设正弦调制信号波为ur=asinwt。式中a为调制度, rw为正弦信号波角频率[3]。
可得到如下关系式:
由此可得:
而两边的间隙宽度为:
显然, 脉冲宽度可直接计算得出, 但由于ds PIC单片机晶振频率和计算速度的局限性, 指令执行时间会将调制波频率拉低, 实验证明, 三相同时计算时, 理论上50Hz的调制频率会被拉低到20Hz左右, 对结果影响较大。所以, 实时计算方法会花费CPU大量时间来计算正弦值, 并不适合ds PIC单片机产生SPWM波。
鉴于以上存在问题, 本文使用一个包含正弦波所有点的查找表, 每经过1个或几个周期性的间隔从该表读出正弦值, 并通过计算使之符合所允许的占空比范围, 在每个PWM周期的开头调节此指针, 则指针将以规定的频率在表中前移, 因此每次改变指针的值后均无需软件检查该值, 指针计满返回并复位为0。这是一种用空间换取时间的方法, 且调频准确, 保证了波形质量。
1.3 表格创建与连续调频调幅的实现
创建表格过程中, 可针对其中一相的采样点计算出对应的sin值, 作为一个表存放, 其余两相只是采样点即采样的位置不同, 而所有采样值均包含在此表中.在给另两相的占空比寄存器赋值时, 只需在表中选择不同的值即可。由此看出, 虽为三相SPWM波输出, 正弦表的大小与单相相同。
本设计采用72点正弦表格。利用ds PIC单片机的PWM模块, 可以方便地产生三相六路带有可编程死区和输出极性的SPWM波形。在晶振频率为7.37MHz的情况下, 本文设定载波比N=72, 产生1Hz~50Hz正弦波, 载波频率Fpwm=72×50×2=7200Hz。
查表时, 占空比寄存器初始化为:
此过程保证了三相正弦波输出相位互差120°。
若数组指针在每次中断后增加固定的偏移量, 可在每个PWM周期中取得表格相应的正弦值, 由此可见, 通过A/D采样连续改变查表指针的偏移量, 可达到连续调频的目的。
在脉宽调制中, 有ur=asinwt, 即改变调制度a, 可改变调制波幅值。理论上, a在0~1之间, a=0时, 输出占空比为0.5的方波[4]。
在查表时, 在所得查表值前乘以调制度系数a, 即可改变逆变电压的幅值。a值可由A/D采样得出, 在改变载波比的同时连续改变a值, 可达到既调频又调压的效果。
2 系统硬件电路设计
通过对三相异步电动机控制系统的分析, 进行了基于ds PIC的三相异步电动机SPWM控制信号发生器设计。逆变电路采用三相桥式逆变结构, 器件较少, 结构相对简单。每个桥臂的导电角度为180°, 同一相上下两个桥臂交替导通, 各相开始导电的角度依次相差120°。这样, 在任一瞬间, 将有三个桥臂同时导通。为了防止同一相上下两桥臂的开关器件同时导通而引起直流侧电源的短路, 要在同一桥臂通断之间留一个短暂的死区时间。其结构图如图2所示。
逆变电路主电路板包括4个独立的稳压源, 为芯片提供工作电压。为避免故障时主回路电流灌入单片机中, 采用光耦6N137进行电气隔离, 信号通过功率驱动器件IR2110控制IGBT按要求导通与关断, 进而驱动电机工作。硬件构成如图3所示。本文驱动电机为三相鼠笼式异步电动机, 额定电压220V, 电流0.5A, 绕组三角形接法, 工频50Hz。
3 系统检测与调试结果
为验证程序正确性, 采用10k欧姆电阻和1u F电容组成滤波电路。通过检测产生波形的幅值、占空比、频率、死区时间等指标验证了程序的正确性。部分波形截图如图4、图5、图6、图7所示。
4 结语
本设计能够实现驱动三相异步电动机变频调速功能, 创新点在于以ds PIC为基础, 编程时巧妙的利用查正弦表法, 避开了实时计算正弦函数值, 为处理器节省了大量时间, 同时将三相相位差转化为查表读数时起始位置的差别, 省去了基准正弦波的发生设计, 在精确控制前提下简化了程序, 具有较强的实用性。
摘要：本文采用微芯公司的dsPIC30F4011单片机作为控制核心, 针对逆变器结构, 采用查表法产生三相SPWM波形, 在MPLAB IDE v8.2集成环境下通过编译, 烧录到单片机中调试运行。最终实现三相异步电动机连续变压变频调速的功能。
关键词：正弦脉冲宽度调制 (SPWM) ,查表法,三相桥式逆变电路
参考文献
[1] 陈国呈.PWM变频调速及软开关电力变换技术[M].北京:机械工业出版社, 2001.
[2] Microchip.dsPIC语言工具库使用手册 (DS51456B_CN) .Microchip.dsPIC C30C编程器用户指南 (DS51284C_CN) .
[3] 熊军华, 王亭岭, 陈建明, 等.三种SPWM波形生成算法的分析与实现.
变频调速器范文第6篇
河采集输稳定站稳定轻油外销, 采用了汽车油罐车运输, 装车系统选用离心泵排量为200m3/h, 扬程为60m的机泵外销装车。每台泵可以供三个装车鹤位口同时发油装车, 装车口鹤管直径为DNl00。每个装车口的安全流速应小于2.5m/s, 即每个装车口安全流速应小于70m3/h。轻油装车系统在实际操作过程中, 并不是同时给三个车辆进行装车, 当只有一个车或两个车进行装车时, 所需要的流量比设计流量小很多, 如果所用的电机不能调速, 通常只能靠调节阀门来控制流量, 其结果在阀门上造成很大的能量损耗, 而且控制不精确。装车口的流速如果超过安全流速, 很容易发生静电火灾事故。如果不用阀门控制, 而让电机调速运行, 那么将变频调速技术应用于轻油装车系统中, 很好地解决了上述轻油装车过程的安全问题。
2 变频调速技术原理
根据离心泵的运行特性, 可知其流量Q、扬程H、功率N与转速n的关系如下:
式中:Q1、H1、N1为离心泵在转速n1下的流量、扬程、功率。
Q2、H2、N2为离心泵在转速n2下的流量、扬程、功率。
从上式中可以看出, 流量变化与转速变换成正比关系, 扬程与转速的二次方成正比关系, 功率与转速的三次方成正比关系。即当转速下降为1/2时, 流量下降1/2, 压力下降1/4, 功率下降1/8, 即功率与转速成3次方的关系下降。
若要实现流量调节, 降低能耗调节输油泵转速是最有效的方法。
交流异步电动机的转速公式
式中:n为电机转速。
f为异步电动机的供电电压频率。
p为异步电动机对数。
从上式看出, 异步电动机的转速n正比于定子绕组的供电频率f, 故只要输出频率可平滑调节的变频电源, 就能平滑无级地调节异步电机的转速。
根据变频器变频调速的原理, 整流器先将50Hz的交流电变换为直流电, 再由逆变器将其变换为频率可调、电压有效值也可调的三相交流电, 给电动机供电, 由电动机带动泵运转。变频调速装置原理如图1所示。
根据以上原理, 在装车管道鹤管安装远程启动按钮, 将启动信号送到可编程序逻辑控制器PLC中, 由PLC控制变频的输出频率, 控制电动机转速, 并调节泵的流量以使鹤管流速达到安全流速以下。
3 装车系统的改造
在装车过程中, 由于系统处于开路状态, 为了保证管线出口流量达到2.5m/s的安全流速, 泵出口压力必须控制在0.35MPa, 变频器输出频率在35Hz左右。假如在1~3台车之间装车时, 为了解决好装油过程中鹤管内流速不超过安全流速的问题, 对装车系统进行改造后, 在输油管路中安装一个EX100/EX200系列的插入式电磁流量传感器, 把介质流量信号变成强弱不等的DC信号, 通过PLC反馈给变频器的PRD模式。当装一辆车时, 流量小, 传感器反馈给变频器信号弱, 变频器的输出频率低、泵压降低, 出口排量小;当同时装2台或3台时, 反馈信号增强, 频率高, 泵压升高, 出口排量大。
经过测算, 装车口的安全流速小于2.5m/s时, 系统压力为0.35MPa, 变频器的频率控制在30HZ左右, 电信号通过传感器把流量信号反馈给变频器的PID模式, 当装车时, 终端始终保持在2.5m/s, 变频器的频率在28Hz~42Hz之间自动调节, 用变频凋速技术对输油泵进行远程控制 (如图2) 。
4 使用体会
(1) 由于装车泵电机工频采用Y-Δ启动电流是额定电流的4~5倍, 对电网的冲击非常大, 采用变频器后电机启动平顺减少了对电网冲击。
(2) 变频启动时频率是从零开始缓慢升压, 减轻对泵、轴承和密封的冲击, 提高了泵和电机的寿命减少泵的二次维护费用, 变频器有完善的故障报警故障锁定和自动断电保护功能, 减少事故发生保障生产安全高效的运行。
(3) 变频器采用手动调节频率控制泵的出口流量, 不用频繁手动调节阀门, 减轻职工劳动强度。
5 结语
通过对发油系统的改造, 将变频调速技术应用到装车系统中, 很好的解决了鹤管内装车流速的问题, 达到了设计要求, 同时在装车系统中采用了变频调速技术, 节能效果明显, 设备运转平稳, 延长了设备的寿命。
摘要：河采集输稳定站针对稳定轻油装车系统存在的安全隐患, 实施了轻油装车系统改造, 将变频调速技术应用到轻油装车系统中, 合理地控制轻油装车流速不超过安全流速, 避免产生静电打火现象发生, 使轻油装车过程更加安全。
关键词：稳定轻油,变频调速,离心泵,异步电机
参考文献
[1] 王鹏英.新编空气调节[J].上海:上海工程技术大学机械工程学院, 2003.
[2] 郑爱平.集中变频调速控制技术证[J].变频世界, 2006 (2) .
[3] 江宝莲.LPIE型GTR变频调速装置[J].仪器仪表与分析监测, 2004, 4.