变频控制技术在风机电控系统中的应用设计方案.doc

变频控制技术在风机电控系统中的应用设计方案第一章 绪论1.1选题的目的和意义 变频调速技术是基于变频控制器的交流调速系统。该调速系统可显著减小供电系统的容量，可避免电机启动时对电网的冲击。这种调速系统还具有调速性能好、调速比宽、响应速度快、控制精度高、应用范围广、性价比高、震动小、噪声低、操作简单、可靠性高、自动化程度好、成套设备体积小等诸多优点。经过二十余年的发展，伴随着电力电子技术和微电子技术的进步和大功率变频器件的技术成熟，以变频器的交流调速技术已相当成熟，引起了调速和节能领域内的一场革命，正在以其卓越的性能和高效节能的经济性毫无争议地替代传统的调速方式，发达国家已经在钢铁、冶金、油田、发电、化工、纺织、造纸、轻工、供水、风机、船舶、港口、起重、食品、包装、矿山等行业得到广泛的应用。由于变频调速技术具有的以上所述独特的调速性能，能实现电机的变频启动，运行，也可实现电机的变转向运行，而且能提供精确的速度控制，可以方便的控制机械传动的上升、下降和变速运行。因此变频调速能够应用在大部分的电机拖动的场合，如水泵，风机，空调机，电梯等。 1.2本课题在国内外的研究状况及发展趋势1.2.1 变频技术的发展信息技术的发展带动了变频技术的发展，变频调速因具有调速精度高、启动能耗低，占地少、工艺先进、功能丰富、操作简便、通用性强、易形成闭环控制等特点，被认为是最理想的调速方案，代表电气传动的发展方向。为应对来自不同应用领域的挑战，变频器也在不断更新换代，产品越来越多样化。总的来说，新一代的变频器应具有以下特点：一是全数字化、功能齐全，能够补偿负载变化，非凡是分布式的具有通信、联网功能并具有可编程功能。二是简单或行业专用的变频器以及实现了机电一体化、小型化。三是网络化和系统化，通过网络连接减少生产成本，通过现场总线模块，将不同型号的变频器以同一种编程语言和通信协议进行组态。1.2.2国内变频器现状 目前国内市场上的变频器厂家有300多家。由于我国变频器配套产业的实力相对较弱，国产品牌无论在加工制造、工业设计等技术方面都与国外品牌存在一定差距。目前，外资品牌在国内变频器市场的占有率约为7成，本土变频器企业主要生产V/F控制产品，对于性能优越、技术含量高的矢量变频器，国内绝大多数企业开发的产品还不够成熟。因此，中国的变频器市场依旧以价格导向为主，但随着本土品牌的兴起，内资变频器企业的市场份额正逐步扩大，非凡是近几年出现加速替代外资品牌的趋势。虽然尚未具备和国际顶级品牌展开全面竞争的实力，但在部分细分产品和市场上显示出一定的竞争优势，市场份额逐步扩大。从整体看，目前我国变频器行业的竞争日趋激烈。由于市场极具吸引力，不但市场已形成一定规模，而且潜在容量也十分可观，不断吸断和载流能力方面有了新的进展；且每次通电或断电时的瞬变电流和瞬变电压可通过门电路进行控制。ABB 公司在发展IGCT 技术方面，主要是在快速、均衡换流和内在低损耗等方面取得很大进展。最近又有新半导体开关器件推出，如IPM（IntelligentPower Module）、IEGT （Injection EnhancedGate Transistor）、碳化硅SiC 等，但目前只有小功率。随着半导体及微电子技术的发展，将开发出性能更好的半导体开关器件，并用于变频器中。1.3变频器的应用 交流变频传动装置现已在我国各行业广泛应用，特别在石化、冶金、汽车、造纸、热电、食品、纺织、包装等工业。最大交流变频传动用于钢铁企业5 000 kW 控制精确度要求高的轧机上，最小用在家用空调的风机上，几乎包括各个领域。它主要应用在以下几方面：1.3.1节能调速 节能调速目前普遍使用在控制精确度不高、动态性能要求低的平方率负载上，如风机和水泵。风机和水泵等机械总容量几乎占工业电气传动总容量的一半，也是耗能大户。如一个5 000 t/d 的水泥厂，窑尾高温风机为2 500 KW，全厂风机的耗电量约占整个厂用电量的30%；大的水厂如北京水源九厂，仅水泵容量为2 500 KW 的就有4 台。如交流传动不调速，风量和水的流量，靠档板和阀门来调节，相当于增加管道的阻力，使大量电能消耗在档板和阀门上，负载下降又使驱动电动机的功率因数降低。由于风机和水泵属于平方率负载，如换成交流调速系统，把消耗在档板和阀门上的能量节省下来，节能效果是很可观的，据统计平均节能在20%左右。目前在城市供水、供热系统的离心泵、循环泵、风机已普遍使用变频器调速，在煤矿、化工、食品、冶金、有色、建材行业中的泵类和风机也开始大量使用变频器，并取得较好的节能效果。由于控制要求不高，只要选型正确，各类变频器都可用于泵类和风机中。如大功率高压泵类和风机负载可采用低压半导体器件组成功率单元串联的大功率高压变频器，当然也可使用大功率器件组成的高压变频器，但价格较贵。大的水厂如大连、福州、东莞水厂，大的热电厂如吉林热电厂、首钢热电厂等采用了大功率高压变频器；广州珠江水泥厂、都江堰水泥厂等几乎所有风机都采用了大功率高压变频器。1.3.2特大容量和极高转速的交流调速 特大容量和极高转速的传动装置，当极限容量与转速的乘积超过约106 kWr/min 这一数值时，由于直流电动机换向器的换向能力，限制了其容量和转速，交流电动机则不受限制。因此特大容量的传动如钢板轧机、矿井主皮带机、卷扬机等，以采用交流变频调速为宜。对此类传动装置控制要求很高。西门子SIMOVERT MV 用在安阳钢铁公司和酒泉钢铁公司特大容量的轧机上，传动装置功率为5 000 kW 和3 500 kW；用在山西晋城煤矿矿井卷扬机传动装置的功率为900kW；用在平朔安家岭井工矿1 号井、2 号井主皮带机的功率分别为3X1080 kW 和3X850 kW；燕山石化高压聚乙烯挤压机功率为3 000 kW。对极高转速的传动装置如在化工和食品行业的离心机，高速搅拌机和高速磨头也应采用交流调速装置。这种传动装置容量不大，但动态性能要求高，在运行时要防止超速。1.3.3交流调速装置应用时注意事项（1）交流变频调速传动装置对电网会产生谐波干扰，应按中国谐波标准GB/T14549-93 加谐波滤波器或电抗器，使其对电网干扰最小。（2）为使变频调速器受外界干扰影响最小,在布线时控制电缆，电源电缆与电动机的连接电缆走线须相互隔离，不能放在同一电缆线槽中或电缆架上；输入和输出信号回路须用屏蔽对绞线，接到电动机主回路连接电缆应屏蔽或铠装，屏蔽层接地；用短而粗的节电接地线按规定正确连接保护接地和系统接地，最后连接到公共的星形接地网络；根据需要还可考虑加隔离变压器和进线电抗器，使其受干扰影响最小。（3）在低速运行时，须防止轴系的震荡；在高速运行时，须防止超速。1.4本课题主要研究的内容 本课题是基于施耐德TAV71变频器控制的B75风机电气控制系统。B75型风机虽然为小型风机，但是风机转速较高，为低压电气控制系统，对启动及运行要求较高，要求电气控制回路可实现风机的变频启动、变频运行、变频切工频运行以及变频故障可自动切工频运行。第二章 变频调速的基本概念及其作用原理2.1变频器的概念及组成2.1.1变频器的概念 frequency changer / frequency converter是一种用来改变交流电频率的电气设备。此外，它还具有改变交流电电压的辅助功能。过去，变频器一般被包含在电动发电机、旋转转换器等电气设备中。随着半导体电子设备的出现，人们已经可以生产完全独立的变频器。2.1.2变频器的组成 1、主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分，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。 它由三部分构成，将工频电源变换为直流功率的“整流器”，吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路”，以及将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。 （1）整流器：最近大量使用的是二极管的变流器，它把工频电源变换为直流电源。也可用两组晶体管变流器构成可逆变流器，由于其功率方向可逆，可以进行再生运转。（2）平波回路：在整流器整流后的直流电压中，含有电源6倍频率的脉动电压，此外逆变器产生的脉动电流也使直流电压变动。为了抑制电压波动，采用电感和电容吸收脉动电压（电流）。装置容量小时，如果电源和主电路构成器件有余量，可以省去电感采用简单的平波回路。 （3）逆变器：同整流器相反，逆变器是将直流功率变换为所要求频率的交流功率，以所确定的时间使6个开关器件导通、关断就可以得到3相交流输出。以电压型PWM逆变器为例示出开关时间和电压波形。 2、控制电路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，它有频率、电压的“运算电路”，主电路的“电压、电流检测电路”，电动机的“速度检测电路”，将运算电路的控制信号进行放大的“驱动电路”，以及逆变器和电动机的“保护电路”组成。 （1）运算电路：将外部的速度、转矩等指令同检测电路的电流、电压信号进行比较运算，决定逆变器的输出电压、频率。（2）电压、电流检测电路：与主回路电位隔离检测电压、电流等。（3）驱动电路：驱动主电路器件的电路。它与控制电路隔离使主电路器件导通、关断。（4）速度检测电路:以装在异步电动机轴机上的速度检测器(tg、plg等)的信号为速度信号，送入运算回路，根据指令和运算可使电动机按指令速度运转。（5）保护电路:检测主电路的电压、电流等，当发生过载或过电压等异常时，为了防止逆变器和异步电动机损坏，使逆变器停止工作或抑制电压、电流值。图2.1变频器的基本构成2.2变频调速传动的特点 采用变频器对机械设备进行转速控制，变频调速传动的特点是可以使标准电动机调速，可以连续调速，电动机启动电流小，最高速度不受电源影响，电动机可以高速化、小型化、防爆容易，低速时定转矩输出，可以调节加减速的大小，可以使用笼型电动机不需要维护电动机。2.3变频器的工作原理 变频器是把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备，其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆成交流电。 对于如矢量控制变频器这种需要大量运算的变频器来说，有时还需要一个进行转矩计算的CPU以及一些相应的电路。变频调速是通过改变电机定子绕组供电的频率来达到调速的目的。 变频技术是应交流电机无级调速的需要而诞生的。20世纪60年代以后，电力电子器件经历了SCR(晶闸管)、GTO(门极可关断晶闸管)、BJT(双极型功率晶体管)、MOSFET(金属氧化物场效应管)、SIT(静电感应晶体管)、SITH(静电感应晶闸管)、MGT(MOS控制晶体管)、MCT(MOS控制晶闸管)、IGBT(绝缘栅双极型晶体管)、HVIGBT(耐高压绝缘栅双极型晶闸管)的发展过程，器件的更新促进了电力电子变换技术的不断发展。 按照用途分类，可以分为通用变频器、高性能专用变频器、高频变频器、单相变频器和三相变频器等。VVVF：改变电压、改变频率 CVCF：恒电压、恒频率。各国使用的交流供电电源，无论是用于家庭还是用于工厂，其电压和频率均为400V/50Hz或200V/60Hz(50Hz)，等等。通常，把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。为了产生可变的电压和频率，该设备首先要把电源的交流电变换为直流电(DC)。用于电机控制的变频器，既可以改变电压，又可以改变频率。 变频器电路方式有交- 交变频和交- 直- 交变频两种电路。基本工作原理为整流器将交流变为直流，平滑波电路将直流电平滑，逆变器将直流电逆变为频率可调的交流电，变频器的基本构成如图1 所示。 1. 交- 交变频器是指无直流中间环节, 直接将电网频率(fi)的电压变换为频率(f)。比电网频率低而可变的输出电压的变换器。 2. 交- 直- 交变频器的工作原理。目前应用最广泛的是交- 直- 交变频器。其工作原理是先将三相或单相不可调工频电源经过整流桥整流成直流电，再经过逆变桥把直流电逆变成频率任意可调的交流电，以实现无极调速。交-直-交变频器的主电路有电压型变频和电流型变频。电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器；电流型是指将电流源的直流变换为交流的变频方式。控制方式也分为电压控制和电流控制两种。这两种方式不管主电路方式是电压型还是电流型都可以适用。2.4变频器调速原理我们知道，交流电动机的同步转速表达式为： n60 f(1s)/p (式2.1)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2.1)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。第三章 变频器的选型3.1变频器选型的依据 1、采用变频的目的：变频调速等。 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：（1）电压匹配：变频器的额定电压与负载的额定电压相符。 （2）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。（3）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。 风机在某一转速下运行时，其阻转矩一般不会发生变化，只要转速不超过额定值，电机也不会过载。一般变频器在出厂标注有一定的安全系数，所以选择变频器容量与所驱动的电机容量相同即可，若考虑更大的余量，也可以选择比电机、容量大一个级别的变频器，但价格要高出不少。3.2本次课题所选的变频器及其参数 本次课题选择施耐德 ATV71HC25N4 变频器来实现小型风机的变频启动及运行。由于具有不同的电机控制类型以及大量的内置功能，Altivar 71系列变频器能够满足最严格的要求，适宜作为要求最高的变频器：1.极低速度时的转矩与速度的精确性，磁通矢量控制(带或不带传感器)的高动态性能2.扩大的频率范围，适合高速电机驱动3.提供电压/频率比控制方式，适用于驱动专用电机和变频器进行并联连接4.开环模式下同步电机控制方式，能提高静态速度精度并省电5.ENA功能使不平衡机器运行平稳 Altivar 71变频器的功能性使得其性能得到提高，并加大了机器在多个应用领域交叉使用的适应性。并针对工业恒转矩应用而推出的一款高性能变频器，主要替代ATV38以及ATV58和ATV68的恒转矩应用场合;其功率等级：0.37KW 1400kW；定位：工业市场的机械类负载。最大瞬态电流： 165% 变频器额定输出电流，持续时间 2sec； 150% 变频器额定输出电流，持续时间 60sec；瞬态过转矩 (+/-10%)： 220%电机额定转矩，持续时间2sec ; 170%电机额定转矩，持续时间 60sec制动转矩： 30 % 电机额定转矩，无制动电阻 (典型值) 通过动态制动功能可以提高带制动电阻: 可达150% Tn 与规格有关 这个功能用电机的转矩控制来代替电机的速度控制。 在电流矢量控制模式下，转矩控制在开环和闭环模式下都有效。 (SVCI or FVC) . 开环精度为15%的额定转矩，闭环精度为5%的额定转矩 调节范围为 +/-300%的Cn图3.1变频器的典型应用3.3ATV71的相关特性Altivar 71符合最严格的电气工业控制设备国际标准与建议(IEC，EN),特别是:低压，IEC/EN 61800-5-1，IEC/EN 61800-3传导式和辐射式电磁兼容性(EMC)抗干扰性和电磁散射性)。表3.1ATV71相关特性表阻尼震动1.5mm，峰值从3到13HZ；1gn，从13至200HZ，符合IEC/EN 60068-2-6冲击强度15 gn，持续11 ms,符合IEC/EN 60068-2-27输出频率范围0.1000HZ可设置的开关频率可在运行期间调节，1.8KHZ ；2.5.8KHZ或1 .16KHZ，由额定值决定速度范围在带有编码器反馈的闭环模式下为1 .1000在开环模式下为1 .100速度精度额定速度的0.01，在带有增量式编码器反馈的闭环模式下额定滑差的10%，.没有速度反馈转矩精度在闭环模式下为5%在开环模式下为15%瞬时过电压电机额定转矩的170%（典型值为10%），持续60s。电机额定转矩的220%（典型值为10%），持续2s制动转矩额定转矩的30%，没有制动电阻器（典型值)带有可选制动电阻器时为150%.最大瞬时电流变频器额定电流的150%，持续60 s(典型值)变频器额定电流的165%，持续2s(典型值)电机控制类型带有传感器的磁通矢量控制(Fvc(电流矢量)无传感器的磁通矢量控制(Fvc(电压或电流矢量)电压/频率比(2或5个点)用于不平衡负载的ENA（能量适配)系统可用的内部电源短路与过载保护：.1x10.5V 5%电源，用于基准电位计(1至10k），最大电流为10 mA.1x24V (最小21 V,最大27 V)，最大电流为200 mA加速与减速斜坡斜坡图:1.线性斜坡，可分别进行调节，调节范围为从0.01至9999 s2.S形斜坡，U形斜坡或定制的斜坡如果超过制动能力，自动适应减速斜坡时间，此功能可被禁止(使用制动电阻器)制动停止通过直流注入:1.通过可编程逻辑输入上的命令2.一旦估计的输出频率下降至 0.1Hz,就自动进行直流注入，周期可在0至60 s之间调节或连续进行，电流可在0至1.2h之间调节(仅在开环模式卜)。主变频保护与安全保护热保护:1.防止过热；2.功率级保护保护:1.电机各相之间短路2.输入相中断3.输出相位与地线之间出现过电流4.直流总线上出现过电压5.控制电路断路6.超过速度限幅安全功能:1.线路电源过电压与欠电压2.输入缺相，使用3相电源时3.4变频器运行特性3.4.1转矩特性(典型曲线)下面的曲线定义了强制冷却型电机与自冷却型电机可用的连续转矩与瞬时过转矩。唯一的区别在于电机在小于一半额定速度时提供连续大转矩的能力。3.4.2开环应用 1.自冷却型电机:连续有用转矩（1） 2.强制冷却型电机:连续有用转矩 3.过转矩，最大可持续60s 4.瞬时过转矩，最大可持续2s 5.恒定功率下超速时的转矩(2)Altivar 71可在零速时连续提供额定转矩。 图3.2开环应用3.4.3闭环应用 1.自冷却n电机:连续有用转矩犷刀 2.强制冷却型电机:连续有用转矩 3.过转矩，最大可持续60s 4.瞬时过转矩，最大可持续2s 5.恒定功率下超速时的转矩(2)Altivar 71 可在零速时连续提供额定转矩。图3.3闭环应用3.4.4电机热保护 Altivar 71变频器专为自冷却型变速电机或强制冷却型变速电机设计了热保护功能。变频器计算电机的热态，即使在变频器断电的情况下也会计算。在设计此电机热保护功能时将电机附近的最高环境温度定在40 C。如果电机附近的温度超过40 C，集成在电机中的热敏探头(PTC)就会直接提供热保护。这些探头由变频器直接管理。3.5变频器附件选型3.5.1电机电抗器 变频器在工作中由于整流和变频，周围产生了很多的干扰电磁波，这些高频电磁波对附近的仪表、仪器有一定的干扰。如果处理不好电磁干扰，往往会使整个系统无法工作，导致控制单元失灵或损坏。电抗器作用就是防止变频器产生的高次谐波通过电源的输入回路返回到电网从而影响其他的受电设备，电机电缆长度超过一定值时，建议在变频器与电机之间插入一个电机电抗器。此最大长度决定于变频器的额定值以及电机电缆的类型。电抗器可以用于:1.将dv/dt ISP制到500 V/Ns2.将电机端子上的过电压限制到:. 1000 V至400 V、(rms值). 1150 V至460 V、(rms值)3.打开滤波器与电机之间的接触器所引起的滤波器干扰4.减小电机接地泄漏电流需要根据变频器的容量大小来决定是否需要加电抗器；因此根据ATV71选型表，本次选择VW3A5107.图3.4电机电抗器3.5.2变频器远程显示终端 此显示终端安装在变频器的前面。如果提供不带图形显示终端的变频器，则本终端将遮盖变频器集成的7段显示终端。它可以:1.与适当的附件组合(见下面)远程使用2.使用多点连接兀件连接至几台变频器用途:1.控制、调节与设置变频器2.显示当前值(电机，输入/输出值等)3.保存和下载设置;叮保存4个设置文件。终端的最高工作温度为 60 C，具有IP 54级保护。图4.1远程图形显示终端说明： 1. 图形显示: 一8行，240 x 160像素 一显示字符较大，可从5m远的地方看到 一支持柱状图显示 2. 可分配的功能键F1, F2, F8, F4: 一对话功能:直接访问，帮助屏幕，导航 一应用功能:“本机/远程”，预置速度 3. STOP/RESE下”：本机控制电机停车/故障复位 4. RUN:本机控制电机运行 5. 导航按钮: 一按下:保存当前值(ENT) 一旋转士:增大或减小当前值，转到下一行或下一行。 6. FWD/REV:使电机的旋转方向反向 7. ESC:放弃当前值、参数或菜单，返回先前的选择。图形显示终端附件可用的附件有:一个远程安装工具包，用于在具有IP 54级保护的机柜门下安装图形显示终端。包括: 1.所有的机械零件 2.一些螺钉与螺栓 3.一个透明的门，用于安装到远程机构I以获得IP 65级保护 4.一根带有两个RJ45连接器的电缆，用于将图形显示终端连接至Altivar 71变频器(可用长度有1、3, 5或10 m) 5.一个RJ45母/母适配器，用于连接VW3A1 101图形显示终端与VW3 A1 104 R远程电缆。 第四章 电气组件的选择4.1本次课题所选电气组件 在控制电路中用到的电气组件比较多，以下对电气组件进行统计、归纳整理出设备清单。如表4.1电气设备原件明细表。表4.1电气设备原件明细表4.2具体选型的依据本次课题的电机型号、技术参数：型号: M2QA355L2A 功率:250 kW 电压：380V/50Hz 额定转速：2980r/min 接法：安装型式: B3 工作制: S1 防护等级: IP55绝缘等级: F（B级温升） 根据电机参数，具体设备选型如下：4.2.1空气断路器（1QA） 断路器的额定电压和额定电流的确定：UnUln InqIjs 式中：Un-断路器额定电压，单位V Uln-线路额定电压，单位V Inq-断路器壳架等级的额定电流，单位A Ijs-线路的计算负荷电流，单位A本次选择施耐德的NS630，三级，带延伸旋转手柄。4.2.2熔断器（1FU1-3） 熔断器类型应根据负载的保护特性和短路电流的大小来选择。对于保护照明和电动机的熔断器，一般只考虑它们的过载保护，熔体的熔化系数适当小些。对于大容量的照明线路和电动机，除过载保护外，还应考虑短路时分断短路电流的能力来选择。当短路电流较大时，还应采用具有高分断能力的熔断器甚至用具有限流作用的熔断器。此外，还应根据熔断器所接电路的电压来决定熔断器的额定电压。低压熔断器的选择，主要是确定熔体的额定电流Irn、熔断器的额定电流Irn和额定电压Vrn以及分析能力。熔体额定电流大小与负载大小、负载性质有关。对于负载平稳、无冲击电流，如一般照明电路、电热电路可按负载电流大小来确定熔体的额定电流。对于有冲击电流的电动机负载，为达到短路保护的目的，又保证电动机正常起动，本次选择NTO-6A，500VAC。4.2.3热过载继电器的选择 对于热过载继电器的选择，要求电压与电流相匹配。所以根据ATV71选型表，本次选择选择施耐德LRD-08C 2.5-4A 带段子排：LAD-7B106第五章 控制原理图设计变频器控制原理图设计如下：5.1变频器控制原理图图5.1低压回路原理图 图5.2低压控制原理图（1）图5.3低压控制图（2）5.2控制回路操作说明 该控制回路可分别实现电机的变频运行、变频故障转工频运行、工频运行。实现电机上述运行方式的操作方法分别为：5.2.1变频运行 1.将旋转开关1SA置于“0”位； 2.设置变频器参数； 3.按下1SB1按钮，变频器工作，电机变频起动； 4.电机工作频率由变频器图形显示终端给定； 5.在电机运行过程中，如果变频器发生故障，故障指示灯1HR1亮，电机停运，现场停运指示灯1HR2亮；5.2.2变频故障转工频 1.将旋转开关1SA置于“变频故障转工频”档； 2.设置变频器参数； 3.按下1SB1按钮，变频器工作，电机变频起动； 4.电机工作频率由变频器图形显示终端给定； 5.在电机运行过程中，如果变频器发生故障，主回路接触器断开，旁路接触器闭合，电机自动转到工频运行，变频器故障指示灯1HR1亮；5.2.3工频运行 1.将1SA置于“工频运行”档； 2.设置变频器参数； 3.按下现场起动按钮，变频器工作，电机变频起动； 4.在起动过程中，电机工作频率由DCS给定，或由变频器图形显示终端给定； 5.在电机起动过程中，如果变频器发生故障，故障指示灯1HR1亮，电机停运，现场停运指示灯1HR2亮； 6.当电机变频起动结束，即电机工作频率达到频率阈值（该值在设置变频器参数时设置），主回路接触器断开，旁路接触器闭合，变频器停运，电机自动转到工频运行； 5.3变频器布线方式 1）变频器和电机的距离应该尽量的短。这样减小了电缆的对地电容，减少干扰的发射源。 2）控制电缆选用屏蔽电缆，动力电缆选用屏蔽电缆或者从变频器到电机全部用穿线管屏蔽。 3）电机电缆应独立于其它电缆走线，其最小距离为500mm。同时应避免电机电缆与其它电缆长距离平行走线，这样才能减少变频器输出电压快速变化而产生的电磁干扰。如果控制电缆和电源电缆交叉，应尽可能使它们按90度角交叉。与变频器有关的模拟量信号线与主回路线分开走线，即使在控制柜中也要如此。 4）与变频器有关的模拟信号线最好选用屏蔽双绞线，动力电缆选用屏蔽的三芯电缆（其规格要比普通电机的电缆大档）或遵从变频器的用户手册。 5.4变频器的接地 变频器正确接地是提高系统稳定性，抑制噪声能力的重要手段。变频器的接地端子的接地电阻越小越好，接地导线的截面不小于4mm，长度不超过5m。变频器的接地应和动力设备的接地点分开，不能共地。信号线的屏蔽层一端接到变频器的接地端，另一端浮空。变频器与控制柜之间电气相通。第六章 变频器基本参数的设定6.1出厂设置 常用变频器，一般出厂时，厂家对每一个参数都有一个默认值，这些参数叫工厂值。在这些参数值的情况下，用户能以面板操作方式正常运行的。6.2频率限制 即设定变频器输出频率的上、下限幅值。一般情况下电机散热靠本身风扇进行冷却，因此下限频率不能低于15HZ。如果工艺要求经常低速运行（小于15HZ），则电机要另加散热风扇。上限频率幅值不能超出50HZ,否则损坏电机。如果工艺要求频率大于50HZ，需配置专用电机。6.3电机参数 在相应参数组中设定电机的功率、电流、电压、转速、最大频率，这些参数可以从电机铭牌中直接得到。 6.4加减速时间 加减速时间就是输出频率从0上升到最大频率和从最大频率下降到0所需时间。设定时要满足在电动机加速时防止过电流，减速时以防止过电压。这需要根据负载特性定出最佳加减速时间。以使运转中不发生过电流、过电压报警为原则，将加减速时间缩短。 6.5控制方式 变频器采取的控制方式，即速度控制、转距控制、PID控制或其他方式。采取控制方式后，一般要根据控制精度，需要进行静态或动态辨识。6.6变频器启动方式 一般变频器在出厂时设定从面板启动，用户可以根据实际情况选择启动方式，可以用面板、外部端子、通讯方式等几种。6.7信号给定方式 一般变频器的频率给定也可以有多种方式，面板给定、外部给定、外部电压或电流给定、通讯方式给定，当然对于变频器的频率给定也可以是这几种方式的一种或几种方式之和。正确设置以上参数之后，变频器基本上能正常工作，如要获得更好的控制效果则只能根据实际情况修改相关参数。 6.8保护参数设定 变频器提供了过压、过流、断相、接地等一系列保护功能，用户可根据实际情况选取相应功能。 6.9变频器I/O设置 R1设置成“变频器故障”，变频器正常工作时，常闭点断开，故障时，常闭点闭合； R2设置成“到频率阈值”，变频器输出工频，或达到设定值时，常开点闭合； R3设置成“变频器运行”，变频器运行时，常开点闭合，停运时，常闭点闭合； LI1输入逻辑为“1”时，变频器运行，输入逻辑为“0”时，变频器停运； 第七章 常见故障分析7.1过流故障 过流故障可分为加速、减速、恒速过电流。其可能是由于变频器的加减速时间太短、负载发生突变、负荷分配不均，输出短路等原因引起的。这时一般可通过延长加减速时间、减少负荷的突变、外加能耗制动元件、进行负荷分配设计、对线路进行检查。如果断开负载变频器还是过流故障，说明变频器逆变电路已环，需要更换变频器。7.2过载故障 过载故障包括变频过载和电机过载。其可能是加速时间太短，电网电压太低、负载过重等原因引起的。一般可通过延长加速时间、延长制动时间、检查电网电压等。负载过重，所选的电机和变频器不能拖动该负载，也可能是由于机械润滑不好引起。如前者则必须更换大功率的电机和变频器；如后者则要对生产机械进行检修。 7.3欠压 说明变频器电源输入部分有问题，需检查后才可以运行。结束语 变频调速技术作为高新技术、基础技术、和节能技术，己经渗透到经济领域的所有技术部门中。变频调速正在逐步地成为电气传动的中枢。它取代着变极调速、滑差调速、整流子电机调速、液力藕合器调速、串级调速及直流调速。除了节电外(12 -70%)，更重要的是，带来了增产、降耗、优质的效果，深受设计、工程、操作人员欢迎，社会效益非常显著，变频调速确实是节能、增产、降耗、优质的好技术，是迈入21世纪的首要传动技术，利国利民。 为期两个月的毕业设计即将结束了，经过努力，我顺利的完成了这次毕业设计。本次毕业设计工作是对我大学所学知识的一个总结，在这期间，无论是资料的查阅、调研、方案的论证及设计都给我的专业素质、个人能力的培养提供了一个难得的机会，令我回顾这些天来的设计过程，我学到许多实际问题的解决方法，为以后在工作岗位上的继续深造打下了基础。我们从接受知识到选用知识来解决问题，必须通过反复锻炼和实践，设计便是学生选用自己所学课程的知识来解决实际问题的一次很好的全面的锻炼过程。为我们以后踏上工作岗位，打下了坚实的基础。 最后，感谢学校安排的此次毕业设计。致谢 首先衷心感谢我的指导老师!她学识渊博，治学严谨，勤奋敬业，使我于耳濡目染中受益匪浅;设计期间，老师对我倾注了大量的心血，不断给我方向性的指导和建议，同时也不断鼓励我独立思考，提出自己的见解，锻炼我独立的科研能力，这一切都将对今后的工作和生活产生重要的积极影响。特此在本论文完成之际，对老师的精心指点和谆谆教诲表示崇高的敬意和衷心的感谢! 对那些在大学期间给予我知识和指导的老师，给予我帮助和支持的同学，表示真诚的感谢和由衷的敬意。 最后，感谢我的母校，是您使我在大学期间接受良好的教育，无论我身在何处都以“重德、敦品、笃学、躬行”为训，无论走到哪里都会踏踏实实做事、堂堂正正做人，为社会做贡献!参考文献1韩安荣.通用变频器及应用M.北京:机械工业出版社，2000.2王廷才，王伟.变频器原理及应用M.北京:机械工业出版社，2005.7.3伶纯厚.变频器调速原理M.北京:冶金工业出版社，1984.4张燕宾.变频调速应用实践M.北京:机械工业出版社，2000.5黄元培，张学.变频器应用技术及电动机调速M.人民邮电出版社，1998.6王廷才.王本轶风机设备的变频技术及应用附录一英文文献：Frequency Variation Speed Control1.1 The Popularity and Prospect of Frequency Variation Speed ControlThe electrical machinery exchange frequency conversion velocity modulation technology is the electricity saving, the improvement technical process improves the product quality and the improvement environment, the impetus technology advancement one main method now The frequency conversion velocity modulation by its outstanding velocity modulation and the braking quality, the high efficiency, the high power factor and the electricity saving effect, the widespread applicable scope and other many merits by the domestic grandfather was thought most has the development future velocity modulation way. The electrical transmission control system usually by the electric motor, the control device and the information installs 3 parts to be composed, the electrical transmission relates uses the electric motor by to save the electrical energy and to control the machinery reasonably the operating condition, the realization electrical energy - mechanical energy transformation, achieves, the high production, the low consumption goal high quality. The electrical transmission divides into does not modulate velocity and modulates velocity two big kinds, the velocity modulation is divided the exchange to modulate velocity and to direct current modulates velocity two ways. The variable speed motor directly does not supply power by the electrical network But the machinery which does not modulate velocity along with electric power electronic technology development this kind of original manuscript more and more many changes to the velocity modulation transmission by to save the electrical energy The improvement product quality, enhances the output Therefore the velocity modulation transmission is an important profession, already obtained the country to take, at present had certain scale.In recent years exchanged in the velocity modulation most to be active, to develop quickest is the frequency conversion velocity modulation technology, the frequency conversion velocity modulation is exchanges the velocity modulation foundation and the branch content. The last century transformer appearance causes the change voltage to become very much easy, thus has accomplished a huge electric power profession. Since long ago, the alternating current frequency always is fixed, the frequency conversion velocity modulation technology appearance causes the frequency to become may the full use resources.In this recent 10 years, the frequency conversion technology application has the very big development in our country, and obtained the good effect to be possible to say, the frequency conversion technology has accepted for the majority users, but had no alternative but to point out, our country in frequency conversion technology appl