变频器开题报告

榆林职业技术学院神木校区毕业设计论文开题报告变频器多段速PLC控制年级10级学号10050107姓名刘小荣专业机电一体化1班指导老师吴晓娥榆林职业技术学院神木校区印制二零一三年六月开题报告填写要求1开题报告是学生完成毕业设计论文的重要一步也是学生做毕业设计论文的大纲是按质完成毕业设计论文的基本保证此报告在指导教师指导下由学生在毕业设计论文工作前期完成经指导教师签署意见专业负责人审查主管系主任签字后执行2开题报告的内容必须按我院统一设计的电子文档标准格式打印不得随便涂改禁止剪贴3参考文献应不少于10篇不包括词典文献综述中应用参考文献处应标出文献序号参考文献目录应按国标GB77142005的要求填写4系专业名称应写中文全称不能用数字代码学生的学号要写全号5有关年月日应按国标GBT740894数据元和交换格式信息交换日期和时间表示法的规定一律用阿拉伯数字填写如2004年3月15日或200403156指导教师意见专业和系的意见用黑墨水笔工整书写不得随便涂改本科毕业设计论文开题报告对题目的陈述1结合毕业设计论文课题情况根据查阅的文献资料撰写1000字左右的文献综述说明选题意义国内外研究现状主要研究内容及技术方法选题意义随着电力电子技术和自动控制技术的日益发展电动机的调速已经从继电器控制时代发展到今天的由变频器控制调速且在工业各个领域中得到了极为广泛的应用在现在的工业自动化控制中最为常见的是有PLC控制变频器实现电动机的调速控制该方法通过程序来控制电动机的变频调速从而实现了自动控制交流调速系统的发展与应用领域直流电气传动和交流电气传动在世界先后诞生在世界的大部分年代里鉴于直流传动具有优越的调速性能高性能可调速传动都采用直流电动机而约占电气传动总容量的不变速传动则采用交流电动机这种状况在一段时期内已成为一种举世公认的格局世纪年代后随着大规模集成电路和计算机控制技术的发展以及现代控制理论的应用交流调速系统逐步具备了宽的调速范围高的稳速范围高的稳速精度快的动态响应以及在四象限作可逆运行等良好的技术性能并且它的调速性能与可靠性不断完善价格不断降低特别是变频调速节电效果明显而且易于实现过程自动化在调速性能方面可以与直流电力拖动媲美目前交流调速技术在工业发达的国家已得到广泛应用美国有的发电量用于电机驱动由于有效的利用了交流调速技术仅工业传动就节约了的电量而高性能电力电子器件的应用更是推动了交流调速系统的发展例如在通用变频器方面针对中低压应用领域的绝缘删双极型晶体管的高开关变频使得高性能的变频器成为可能而以后出现的智能功率模块IPM更加简化了通用变频器的设计此后交流调速系统主要沿用下述三个方向发展和应用一般性能的节能调速在过去大量的所谓不变速交流传动中风机水泵等机械总容量几乎占工业电气传动总容量的一半其中不少场合并不是不需要调速只是因为过去交流电机本身不具备调速性能不得不依赖挡板和阀门来调节送风或供水的流量许多电能因而白白的浪费掉了如果把这些设备的控制系统换成交流调速系统就能节省消耗在挡板和阀门上的能量根据有关计算统计由于风机水泵对调速范围和动态性能的要求都不高只需要一般的调速性能就足够了那么换成交流调速系统以后每台风机水泵平均约可节能这种节能效果是非常可观的2高性能交流调速系统许多在工艺上就需要调速的生产机械过去多直流传动鉴于交流电机比直流电机结构简单成本低廉工作可靠维护方便转动惯量小效率高如果改成交流调速传动显然能够带来不少的效益变频器方便控制方便控制方便控制方便控制使控制系统简单化使控制系统简单化使控制系统简单化使控制系统简单化变频器很容易实现电机的正反转加减速时间及频率可任意调节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运行平稳可进行高速运转国内外研究变频调速三相异步电动机已有近年的研制开发设计和生产史尤其近些年来随着变频器研制开发技术的不断创新迅速发展和完善性价比趋于合理变频调速技术被广泛采用又因为变频调速笼型异步电动机其结构简单可靠维修工作量小节能调速性能好等优点较直流机调速更优越广泛用于驱动各种石油化工起重运输机械加工造纸纺织和冶金等行业的机械设备截止到年变频器供电的电动机占欧洲交流机市场的预计到年将提高到国内发展更为迅速在冶金行业中凡是需要调速的机械设备以上采用变频调速装置变频器与电动机及控制的组合采用直流机调速的很少其次是起重机械风机水泵及其它行业品种较齐全国内外分普通型和防爆型高低压变频调速三相异步电动机试验研究表明变频器供电的异步电动机虽然有其显著不可比的优点但也存在高损耗大受到电压变化率的冲击等问题除了变频器本身在不断改进提高外就目前情况而言变频调速电动机在设计上如何适应变频器这一特点多年来尤其是世纪年代以来国际上从事变频调速电动机研究的广大科技人员在广泛试验研究的基础上通过优化设计改进转子槽形增强绝缘结构研究新材料采用绝缘轴承等一系列措施以适应变频器的特点来提高变频调速电动机的性能使用寿命和可靠性效果显著国内也有从事这方面的研究人员但变频调速电动机生产企业多借鉴国外的研究成果多在实践上下功夫取得了可喜的效果近十几年来国外一些大公司都根据变频器供电条件和特点设计开发和生产不同种类变频调速异步电动机国内也是如此大致分类如下电网供电和变频器供电通用电动机但在产品设计上充分考虑到变频器供电的不利条件和有利条件变频器供电专用电动机其特点是产品能在零赫兹至上百赫兹范围内工作以满足大调速比的要求变频器装在电动机机座的一体化变频调速异步电动机其优点是减小作用在电动机端子的高脉冲电压冲击提高使用寿命目前这种电动栅最大功率为派生系列电动机很多举例如下防爆变频调速电动机冶金辊道用变频调速电动机变频调速制动电动机变频调速伺服电动机变频调速电动机低电压比较多高电压比较少近十年来国内生产的变频调速电动机量比较大品种齐全佳木斯电机股份有限公司生产的低压变频调速电动机机座号功率一同时生产防爆高压变频调速电动机尤其是于年开始研制的变频调速电动机其特点是既防爆又防射线用于西昌卫星发射中心随着国内其它生产厂的变频调速电动机生产规模逐年增加为国名经济的发展做出了贡献主要研究内容1变频器的应用变频器技术的发展趋势经历大约三十年的研发与应用实践随着新型电力电子器件和高性能微处理器的应用以及控制技术的发展变频器的性能价格比越来越高体积越来越小而厂家仍然在不断地提高可靠性实现变频器的进一步小型轻量化高性能化和多功能化以及无公害化而做着新的努力变频器性能的优劣一要看其输出交流电压的谐波对电机的影响二要看对电网的谐波污染和输入功率因数三要看本身的能量损耗即效率如何变频器主要用于交流电动机异步电机或同步电机转速的调节是公认的交流电动机最理想最有前途的调速方案除了具有卓越的调速性能之外变频器还有显著的节能作用是企业技术改造和产品更新换代的理想调速装置自上世纪80年代被引进中国以来变频器作为节能应用与速度工艺控制中越来越重要的自动化设备得到了快速发展和广泛的应用交流电动机变频调速已成为当代电机调速的潮流它以体积小重量轻转矩大精度高功能强可靠性高操作简便便于通信等功能优于以往的任何调速方式如变极调速调压调速滑差调速串级调速整流子电动机调速液力偶合调速乃至直流调速因而在钢铁有色石油石化化纤纺织机械电力电子建材煤炭医药造纸注塑卷烟吊车城市供水中央空调及污水处理行业得到普遍应用运动控制系统的发展变频器是运动控制系统中的功率变换器运动控制系统是作为机电能量变换器的电气传动技术的发展当今的运动控制系统是包含多种学科的技术领域总的发展趋势是驱动的交流化功率变换器的高频化控制的数字化智能化和网络化因此变频器作为系统的重要功率变换部件提供可控的高性能变压变频的交流电源而得到迅猛发展2三相异步电动机原理httpbaikebaiducomview1974573htm当向三相定子绕组中通过入对称的三相交流电时就产生了一个以同步转速n1httpbaikebaiducomview1620095htmhttpbaikebaiducomview904854htm沿定子和转子内圆空间作顺时针方向旋转的旋转磁场由于旋转磁场以n1转速旋转转子导体开始时是静止的故转子导体将切割定子旋转磁场而产生感应电动势感应httpbaikebaiducomview163305htm电动势的方向用右手定则判定由于转子导体两端被短路环短接在感应电动势的作用下转子导体中将产生与感应电动势方向基本一致的感生电流转子的载流导体httpbaikebaiducomview351htm在定子磁场中受到电磁力的作用力的方向用左手定则判定电磁力对转子轴产生httpbaikebaiducomview2462579htm电磁转矩驱动转子沿着旋转磁场方向旋转通过上述分析可以总结出电动机工作原理为当电动机的三相定子绕组各相差httpbaikebaiducomview56394htmhttpbaikebaiducomview4262012htm120度电角度通入三相对称交流电后将产生一个旋转磁场该旋转磁场切割转httpbaikebaiducomview4262012htm子绕组从而在转子绕组中产生感应电流转子绕组是闭合通路载流的转子导体httpbaikebaiducomview1930htm在定子旋转磁场作用下将产生电磁力从而在电机转轴上形成电磁转矩驱动电动机旋转并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同3变频器是怎样控制电机转速的变频器主要由整流交流变直流滤波再次整流直流变交流制动单元驱动单元检测单元微处理单元等组成的其控制电路则主要是由运算电路电压电流检测电路驱动电路速度检测电路保护电路组成而控制电路的作用是给异步电动机供电电压频率可调的主电路提供控制信号的回路交流电输入整流器变为直流通过中间电路最后变回交流从逆变器输出期间可通过控制电路调节控制电流的大小传输速率和逆变情况等交流电动机的同步转速表达式见式n60f1sp式中n异步电动机的转速f异步电动机的频率s电动机转差率p电动机极对数由式可知转速n与频率f成正比只要改变频率f即可改变电动机的转速当频率f在050Hz的范围内变化时电动机转速调节范围非常宽变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的是一种理想的高效率高性能的调速手段本文中所指的电机为感应式交流电机在工业中所使用的大部分电机均为此类型电机感应式交流电机以后简称为电机的旋转速度近似地确决于电机的极数和频率由电机的工作原理决定电机的极数是固定不变的由于该极数值不是一个连续的数值为2的倍数例如极数为246所以一般不适合通过改变该值来调整电机的速度另外频率能够在电机的外面调节后再供给电机这样电机的旋转速度就可以被自由的控制因此以控制频率为目的的变频器是做为电机调速设备的优选设备n60fpn同步速度f电源频率p电机极对数结论改变频率和电压是最优的电机控制方法如果仅改变频率而不改变电压频率降低时会使电机出于过电压过励磁导致电机可能被烧坏因此变频器在改变频率的同时必须要同时改变电压输出频率在额定频率以上时电压却不可以继续增加最高只能是等于电机的额定电压13PLC与变频器的组合在工业自动化控制系统中最为常见的是PLC和变频器的组合应用并且产生了多种多样的PLC控制变频器的方法通过PLC与变频器的组合对机械产品进行控制其优点是拥有较强的抗干扰能力传输速率高传输距离远且节省部件经费从而减少资金消耗而且PLC控制变频器这个组合能更有效率的反应故障信息作用动作更迅速测量更精确控制更简单方便对题目的陈述2课题研究的方案设计方法手段技术路线可行性论证1系统功能设计的分析随着电力电子技术以及控制技术的发展交流变频调速在工业电机拖动领域得到了广泛应用可编程控制器PLC作为替代继电器的新型控制装置简单可靠操作方便通用灵活体积小使用寿命长且功能强大容易使用可靠性高常常被用于现场数据采集和设备的控制通过PLC可以对自动化设备进行智能控制PLC控制变频器的频率一般有两种方法1模拟量控制可以用模拟量输入和输出模块根据变频器的具体要求选择010V电压或420mA电流输出控制变频器的频率变频器的频率反馈根据要求可以选择模拟量输入进行采集也可以不采集开环控制2串行总线通信控制高档的变频器有通信接口像ussprofibusDPsimolink等可以通过PLC的通信端口或通信模块给定频率值变频器和PLC间相互通信2设计思路系统主要由三个部分构成即可编程逻辑控制器件PLC变频器和电机首先通过设置给定输入给PLC再通过PLC控制变频器再经由变频器来控制电机随后将电机的转速反馈给PLC经比较后输出给变频器从而实现无静差调速具体如图3具体控制要求利用PLC和变频器实现电动机七段速频率运转控制如按下SB1以后中间继电器MOO闭合M00控制变频器档速为20HZ20s后中间继电器M00断开M01闭合M01控制变频器档速为50HZ40s后中间继电器M01断开M02闭合M02控制变频器档速变为35HZ40s后中间继电器M02断开M03闭合M03控制变频器档速变为10HZ20s后中间继电器M03断开M04闭合M04控制变频器档速变为30HZ20s后中间继电器M04断开M05闭合M05控制变频器档速变为40HZ20s后中间继电器M05断开M06闭合M06控制变频器档速变为50HZ按下SB2以后所有中间继电器全部断开电机停止转动速度给定速度反馈信号PLCPID变频调速系统对题目的陈述3主要进度安排说明具体任务内容时间节点主要成果第一部分选定毕业设计题目查阅资料翻译外文资料4周第二部分撰写开题报告开题报告答辩2周第三部分进行毕业设计的理论研究方案设计软硬件设计工艺设计实验测试等5周第四部分中期检查1周第五部分撰写毕业设计论文并完成初槁3周第六部分指导教师检查批改论文学生修改论文定稿2周第七部分毕业设计评阅及答辩2周对题目的陈述4参考文献目录参考文献的格式按照毕业设计论文中参考文献的格式1刘建华等三菱FX2N系列PLC应用技术北京机械工业出版社2孙振强等可编程控制器技术及应用清华大学出版社3高强等PLC应用技术北京邮电大学出版社4王阿根PLC控制程序精编108例电子工业出版社5秦春斌PLC基础及应用教程三菱FX2N系列机械工业出版社6初航三菱FX2N系列PLC入门与应用实例电子工业出版社学生签字年月日对开题报告的审查意见指导教师意见1对文献综述的评语2对研究方案的评价和对研究结果的预测指导教师签字年月日专业审查意见主要对题目难度工作量准备工作方案设计给出评价指导教师签字年月日注栏目空间不够可另加附页