变频调速恒压供水系统设计

1、毕业设计毕 业 设 计变频调速恒压供水系统电路学生姓名： XXX系 （部）：机械工程系专 业：机电一体化指导教师： XXX 2008年5月24日38毕业设计（论文）开题报告题目名称 变频调速恒压供水系统电路设计学生姓名专业班级一、选题的依据和意义自从20世纪80年代以来，变频调速技术在工业化国家已开始了规模的应用。变频调速恒压供水系统是变频调速技术最典型的应用。该系统具有显著的节能效果，较高的控制精度，而且使用与维修方便，收到了较好的经济效益和社会效益。由于采用变频调速，减少了供水水泵的频繁启动，可以使水泵工作在高效状态，从而可以节约资源，减小对电网的冲击。由于电动机所消耗的功率与转速的立方成

2、正比，因而可以获得较好的节能效果。二、国内外研究综述饮水工程对每个人来说都是非常重要的，供水系统也在现代工业中无处不在。然而，作为饮水工程中最重要的的供水这一环节目前却存在着很多问题，传统供水方式已经不能满足当前社会的发展和需要，严重影响了居民的用水和工业系统中的用水。所以开发一种新型的自动化程度高、可靠性高、节能效果好的供水系统迫在眉睫。本文是基于PLC控制的变频调速恒压供水系统电路，它有许多优点：提高整个系统的效率,延长系统使用寿命、节约能源、而且能够构成复杂的功能强大的供水系统。 三、设计（或研究）的内容研究变频调速技术在供水方面的应用，旨在解决传统的供水方式体积和投资大，压力变化大，运

3、行效率低，电能消耗大，运行费用高等难题。变频调速与传统（如直流电机调速）比较，具有很大的优越性：整个系统体积小，重量轻，控制精度高，保护功能完善，操作过程简便、可靠性高、通用性强，尤其是该技术用于一些高耗能设备的控制上，具有非常显著的节能效果：通过对用电设备进行变频调速技术改造，可使总耗电量减少30%40%，节能的量级产生了一种飞跃。四、毕业设计（论文）所用的方法 图书馆查阅资料，上网搜集资料，编写程序，院机房调试。五、主要参考文献与资料获得情况1 郑凤翼，徐占国. 图解电力拖系统电路M，人民邮电出版社，2006.7；2 汪晓光.可编程序控制器原理及应用M，机械工业出版社,1994.9；3 韩

4、安荣. 通用变频器及其应用(第二版)，机械工业出版社,2000；4 王占奎等编. 交流变频调速应用例集M，科学出版社，1995，111；5 佟纯厚.近代交流调速M，冶金工业出版社,1985；6 扈汇绚采用变频技术实现风机、水泵节能降耗资源与环境产业信息网，2002.107 金传伟，毛宗源变频调速技术在水泵控制系统中的应用电子技术应用，2000.9；8 胡崇岳. 现代交流调速技术M（第二版） ，机械工业出版社，1998，3445；9 杨亚玲. 基于DSP的变频调速系统及其可视化的研究D，广西大学，2002.5；10 孙文焕，程善美，董玮等. 现场可编程逻辑器件在变频调速系统中的应用J.

5、 电气传动，2001年第1期：37。六、指导教师审批意见 年 月 日摘 要变频调速恒压供水系统对工业用水和居民生活用水都具有重大意义。因此开发一种新型的、自动化程度高、可靠性高、节能效果好的供水系统迫在眉睫。本设计是针对居民生活用水而设计的。采用了台达VFDF型的变频器和三菱系列型的PLC。由变频器、PLC、PID调节器组成控制系统，调节水泵的输出流量。电动机泵组由四台水泵组成，由变频器或工频电网供电，根据供水系统出口水压和流量来控制变频器电动机泵组的速度和切换，使系统运行在最合理状态，保证按需供水。变频器为主体构成的恒压供水系统不仅能够最大程度满足需要,也能提高整个系统的效率,延长系统寿命、

6、节约能源、而且能够构成复杂的功能强大的供水系统。本文主要从变频调速的应用前景出发阐述了恒压供水变频调速研究的意义，简要的介绍了恒压供水的发展过程、指出在设计过程中采用变频器及PLC的优点及应用，针对目前不足提出本课题的任务及目标。关键词 ：变频调速 恒压供水 PLC AbstractFrequency Control Water Supply System in the industrial water and water life of the residents are of great significance. Therefore the development of a new, h

7、igh degree of automation, high reliability, energy-saving effect of a good water supply system is extremely urgent. This design is for residents living water designed. Taiwan used to VFD - F-Series-Mitsubishi Drives and the PLC. By the frequency converter, PLC, PID regulator component control system

8、 to regulate the flow pump output. Motor pumping systems composed by four water pumps, or the frequency converter from the power grid electricity, water supply systems based on exports to control water pressure and flow rate of inverter motor pumps and switches, so that the system is running in the

9、most reasonable state to ensure that On-demand water supply. Converter as the main body of a constant pressure water supply system can not only satisfy the maximum extent necessary, can also improve the efficiency of the system as a whole, life extension systems, energy conservation, but also a comp

10、lex of the powerful water supply system. This article from the VVVF the prospect of constant pressure on the water on the significance of Frequency Control, briefly introduced the constant pressure of the water development process, pointing out that in the process of designing a converter PLC and th

11、e strengths and applications, In light of the issues raised under the mandate and objectives. Keywords ：Frequency Control Water Supply PLC 目 录前 言··························

12、;····························· ····················

13、3;·································1第一章 绪论···············

14、83;·················································

15、83;···································2第一节 课题研究的背景············

16、83;·················································

17、83;·············2第二节 可编程控制器的特点及应用·································

18、3;······························4第三节 毕业设计的任务及要求·················&

19、#183;·················································&

20、#183;····5第二章 交流变频调速器···········································&

21、#183;·································7第一节 变频器的变频与变压··············

22、;··················································

23、;···········7第二节 变频器的构成与功能····································

24、83;·····································10第三节 变频调速技术的原理··········

25、··················································

26、··············11第三章 通用变频器的介绍·································

27、3;···········································13第一节 变频器组成与功能····&#

28、183;·················································&#

29、183;······················13 第二节 变频器的主要外接电路························

30、83;············································14第三节 变频器主要参数简介···

31、··················································

32、·····················20 一、启停控制方式···························&

33、#183;·················································&

34、#183;·······20 二、与频率设定相关的参数·······································

35、3;·································22 三、 频率给定方式··············

36、3;·················································

37、3;····················23 四、变频器的控制方式···························

38、83;·················································

39、83;·23 五、工艺参数···············································

40、············································24 六、变频器参数····&#

41、183;·················································&#

42、183;·································25 七、 PID调节功能参数··············

43、;··················································

44、;················25 八、报警与故障参数································

45、;·················································26第四章

46、 频调速恒压供水系统电路的设计···············································

47、83;······27 第一节 统的供水电路的弊端.········································

48、3;································27第二节 频调速电路的特点···············&#

49、183;·················································&#

50、183;···········27第三节 变频调速恒压供水系统电路的设计···································

51、;···················27 一、系统功能要求·····························

52、··················································

53、·······27 二、系统设计方案·········································&

54、#183;············································28 三、变频调速恒压供水系统电路··&#

55、183;·················································&#

56、183;··············28 四、变频器的参数设定·································&

57、#183;··············································30 五、PLC梯形图·&#

58、183;·················································&#

59、183;·····································32 六、系统工作过程··········

60、83;·················································

61、83;·························35结束语·······················

62、3;·················································

63、3;···································35参考文献·············

64、3;·················································

65、3;·········································36致谢········

66、··················································

67、··················································

68、·····37河南工程学院毕业设计前 言饮水工程对每个人来说都是非常重要的，供水系统也在现代工业中无处不在。然而，作为饮水工程中最重要的的供水这一环节目前却存在着很多问题，传统供水方式已经不能满足当前社会的发展和需要。在对目前有的几种传统供水方式做比较后我们发现，它们各有优缺点如下：一、水塔。其基建投资大，占地多，维修不方便，水泵为硬启动，启动电流大，控制柜内触点多易烧坏，若启动频繁，电机易烧， 联轴器易坏 。其优点是控制方式简单，短时维修或断电可不挺水，当用水量很小时，可以长时间不开泵。二、气压罐。为了减少水泵启动次数，停泵压力往往比较高，致

69、使水泵工作在低效阶段，同时出水压力无谓的增高，也使浪费加大。所以这种方式比水塔要费电，因水泵为硬启动，联轴器冲击大，启动电流大，触点易烧坏，当用水量大时将造成电机启动频繁，电机易烧坏。其优点是控制方式简单，便于维修，当罐内储满时，允许短时不断水维修，在用水量很小时，可以长时间不开泵，价格也较低。三、液力耦合器和电池滑差离合器调速的供水方式。这种方式漏油，发热需冷却，效率低，改造麻烦。只能是一对一驱动，需经常检修。但其价格低廉，结构简单明了，维修较方便。四、单片机变频调速供水系统。此系统也能作到变频调速，自动化程度要优于前三种，但是系统开发周期较长，对操作员素质要求比较高，可靠性低，维修不方便，

70、且不适于恶劣的工业环境。由上述我们可看出，传统的供水系统浪费了很多水力资源、电力资源，效率低下，可靠性也较低，它们还有个共同的大缺点就是自动化程度不高，跟不上时代发展的需求，严重影响了居民的用水和工业系统中的用水。所以开发一种新型的自动化程度高、可靠性高、节能效果好的供水系统迫在眉睫。本文是基于PLC控制的变频调速恒压供水系统电路，它有许多优点：提高整个系统的效率,延长系统使用寿命、节约能源、而且能够构成复杂的功能强大的供水系统。第一章 绪论第一节 课题研究的背景自从20世纪80年代以来，变频调速技术在工业化国家已开始了规模的应用。80年代末，我国的民用及工业建筑电气设计等领域也开始使用变频调

71、速技术。变频调速与传统（如直流电机调速）比较，具有很大的优越性：整个系统体积小，重量轻，控制精度高，保护功能完善，操作过程简便、可靠性高、通用性强，尤其是该技术用于一些高耗能设备的控制上，具有非常显著的节能效果：通过对用电设备进行变频调速技术改造，可使总耗电量减少30%40%，节能的量级产生了一种飞跃。变频调速恒压供水系统是变频调速技术最典型的应用。该系统具有显著的节能效果，较高的控制精度，而且使用与维修方便，收到了较好的经济效益和社会效益。应用变频恒压供水，因为水箱能大幅度减小，因此能够有效地减小楼房的载荷，由于减小了供水水箱和楼房的载荷，可以节约工程造价，相应的也扩大了楼房的面积。由于采用

72、变频调速，减少了供水水泵的频繁启动，可以使水泵工作在高效状态，从而可以节约资源，减小对电网的冲击。由于电动机所消耗的功率与转速的立方成正比，因而可以获得较好的节能效果。传统的供水方法一般有两种：1、水箱/水塔的供水 供水系统采用水箱/水塔，称为重力供水。供水压力比例恒定，且有储水。但它由水位高度形成的压力来进行供水的，为此，需要建造水塔或水箱置于建筑物的屋顶上。即使如此，在大型建筑中还常常不能满足最不利供水点的供水要求，难于满足不断增加的用水需要。同时由于在屋顶形成很大的负重，增加了结构面积，也妨碍美观。此外，屋顶水箱必须高出水面几米，建筑方面较难处理，而且投资周期长。2、气压供水 气体给水系

73、统不在屋顶上设置水箱，也不用单独建筑水塔，仅在地下室或某些空旷之处加压送到管网中去。其优点是灵活性大，建筑快，少受污染，不妨碍美观。此外，有利于扩展与消除管道中的水锤与噪声，且可以通过改变压力罐来满足不断增加的供水要求。缺点是需要压力罐，其体积和投资大，压力变化大，运行效率低，还需要使用张力膜或设置空气压缩机充气。因此，电能消耗大，运行费用高。所谓恒压供水，是指通过闭环控制，使供水的压力保持恒定，实现完全匹配（供水，用水保持平衡）供水。其主要意义：1、提高供水质量用户用水的多少是经常变动的，因此供水不足和供水过剩的情况时有发生。而用水和供水之间的不平衡集中反映在供水的压力上，即用水多则压力小，

74、用水少则压力大。保持供水系统的压力恒定，可使供水和用水之间保持平衡，即用水多时供水也多，用水少时供水也少，压力保持恒定，从而提高了供水的质量。2、节约能源用变频调速来实现恒压供水，与调节出水口阀门来实现恒压供水相比较，节能的效果是非常显著的。 本变频调速恒压供水系统采用一台变频器控制四台水泵轮流切换。利用变频器、PID调节器、PLC等器件的有机结合构成控制系统。调节水泵的输出流量。其中水泵电机是输出环节，转速由变频器控制，实现变流量恒压控制。压力传感器检测出水泵出水口附近配管内的压力，作为反馈信号送给压力调节器，并于出口水压的给定值比较，得到输出给变频器的频率指令，调节电机转速，控制出口压保持

75、恒定。由流体力学的伯努利原理知道：流量增大，出口压减小，此时输出较高的频率指令，使转速增大，从而维持出口压恒定。变频调速恒压供水控制最终是通过调节水泵转速来实现的。3、变频调速恒压供水控制系统的主要特点（1） 高效节能。（2） 占地面积小，投入少，效率高。（3） 配置灵活，自动化程度高，功能齐全，灵活可靠。（4） 运行合理，由于一天内的平均转速下降，轴上的平均扭矩和磨损减小，水泵的寿命将大为提高。（5） 由于能对水泵实现软停和软起，避免启动时对水泵的冲击及停机时的水锤效应。（6） 操作简便，省时省力。第二节 可编程序控制器的特点及应用早期的可编程序控制器(Programmable Logic

76、Controller PLC),主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着计算机技术、通信技术和自动控制技术的迅速发展,可编程序控制器将传统的继电器控制技术与新兴的计算机技术和通信技术融为一体,具有可靠性高、功能强、应用灵活、编程简单、使用方便等一系列优点,以及良好的工业环境工作性能和自动控制目标实现性能,在工业生产中得到了广泛的应用。1969年,美国数字设备公司(DEC)研制出世界上第一台可编程控制器。早期的可编程控制器由分离元件和中小规模集成电路组成,主要功能是执行原先由继电器完成的顺序控制、定时等。70年代初期,体积小、功能强和价格便宜的微处理器被用于PLC,使得PLC的功能大大增强。在硬件方

77、面,除了保持其原有的开关模块以外,还增加了模拟量模块、远程I/O模块和各种特殊功能模块。在软件方面,PLC采用极易为电气人员掌握的梯形图编程语言,除了保持原有的逻辑运算等功能以外,还增加了算术运算、数据处理和传送、通讯、自诊断等功能。进入80年代中、后期,由于超大规模集成电路技术的迅速发展,微处理器的市场价格大幅度下跌,使得PLC所采用的微处理器的档次普遍提高。而且,为了进一步提高PLC的处理速度,各制造厂商还研制开发了专用逻辑处理芯片,大大提高了PLC软、硬件功能。在发达工业国家,PLC已经广泛的应用在所有的工业部门。据“美国市场信息”的世界PLC以及软件市场报告称,1995年全球PLC及其

78、软件的市场经济规模约50亿美元5。随着电子技术和计算机技术的发展,PLC的功能得到大大的增强,具有以下特点5,6,7：1、可靠性高PLC的高可靠性得益于软、硬件上一系列的抗干扰措施和它特殊的周期循环扫描工作方式。2、具有丰富的I/O接口模块PLC针对不同的工业现场信号,有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备直接连接。另外为了提高操作性能,它还有多种人机对话的接口模块；为了组成工业局部网络,它还有多种通讯联网的接口模块。3、采用模块化结构为了适应各种工业控制需要,除了单元式的小型PLC以外,绝大多数PLC均采用模块化结构。PLC的各个部件,包括CPU、电源、I/O等均采用模块化设计,由机架及电

79、缆将各模块连接起来,系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。4、编程简单易学PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式,对使用者来说,不需要具备计算机的专门知识,因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。5、安装简单,维修方便PLC不需要专门的机房,可以在各种工业环境下直接运行。各种模块上均有运行和故障指示装置,便于用户了解运行情况和查找故障。由于采用模块化结构,因此一旦某模块发生故障,用户可以通过更换模块的方法,使系统迅速恢复运行。由于PLC强大功能和优点,使得PLC在我国的水工业自动化中得到广泛的应用。PLC在水工业自动化中的应用主要有水厂监控系统、自动控制系统、自动加氯、自动

80、加矾、水泵变频调速、SCADA系统和供水管网信息管理系统等。其主要功能是进行工艺参数的采集、生产过程控制、信息处理、设备运行状态监测以监测等。第三节 毕业设计任务及要求毕业设计课题是变频调速恒压供水系统监控软件设计,大体为以下四项内容：1、变频调速恒压供水系统现状和发展主要介绍其系统的目的和意义,简述了目前我们常用的供水系统,根据社会发展的需要必须要进行技术改造,变频器的广泛应用,随着技术的发展,其优越性越来越多,主要是节能、恒压、综合技术的集成等,以后将朝大容量、小体积、高性能、易操作、寿命高、可靠性强、无公害化发展,从而可以看出变频调速恒压供水的广泛前景；同时介绍了该供水系统起关键作用的变

81、频调速技术和PLC的应用以及其特点。2、变频调速恒压供水系统的理论原理主要介绍变频调速恒压供水系统的工作原理,变频器的节能、调速原理3、系统软件设计与实现主要介绍变频调速恒压供水监控软件的总体结构设计,包括了数据采集与通信,设备状态控制及数据管理；供水监控软件的数据库设计和供水监控软件结构设计都是采用Delphi6.0编程软件及其中的数据库开发Database Desktop而进行的。4、PLC与上位机间的串口通信设计主要介绍串行通信与并行通信的优缺点,从而确定供水监控软件必须采用PLC与上位机的串口通信,然后进行通讯参数设置,开发出通信测试界面,用PLC通信程序指令实现串行通信。总之，通过完

82、成毕业设计的主要内容，必须掌握变频恒压供水监控系统软件设计的一系列技术；完成恒压供水系统监控软件主窗体，设计出能正常运行的系统软件；完成PLC与上位机间的串行通信设计，能够进行通信测试。第二章 交流变频调速器在交流调速系统中，变频器的作用是将频率固定（通常为工频为50Hz）的交流电（三相的或单相的）变换成变频连续可调（多数为0400Hz）的三相交流电。如图2-1所示，变频器的输入端（R、S、T）接至频率固定的三相交流电源，输出端输出的是频率在一定的范围内连续变化可调的三相交流电，接至电动机。图2-1 变频器的使用第一节 变频调速器的基础知识一、变频器的变频与变压根据电机学原理可知，交流电动机的

83、同步转速 n0=60f1/P感应电电机转速n=n0(1-s)=60f1*(1-s)/P式中，为f为供电频率、P为电动机极对数、s为转差率。由此可见，若能连续的改变感应电动机的供电频率f1，就可以平滑的改变电动机的同步转速和相应的电动机转速，从而实现感应电动机的无级调速，这就是变频调速的基本原理。变频调速的最大优点是：电动机从高速到低速，其转差率始终保持最小的数值，因此变频调速时，变频调速器的功率因数都很高。可见，变频调速时一种理想的调速方式。但它需要特殊的变频装置供电，以实现电压和频率的协调控制。由电机学知E1=4.44f1N1Kn1mTe=CmmI2cosa式中，E1气隙磁通在定子每相中的感

84、应电动势的有效值（V）f1定子频率（Hz）N1定子每相绕组串联匝数Kn1基波绕组系数m每极气隙主磁通量（Wb）Te电磁转矩（Nm）Cm为转矩系数I2转子电流折算至定子侧的有效值cosa转子电路的功率因数三相感应电动机正常运行时，定子阻抗压降很小，因此可以忽略，则有U1E14.44f1N1Kn1m式中U1为定子相的电压（V）。于是，主磁通m =E14.44f1N1Kn1U14.44f1N1Kn1由于4.44N1Kn1为常数，U1E1f1m 即感应电动势的有效值与定子供电频率和主磁通的乘积成正比，由于U1没有变化，因此可以认为E1基本不变。现假设从额定频率fn向下调节频率，此时主磁通将增加。若从额

85、定频率fn向上调节频率，此时主磁通将减少。在关于电动机调速时，一个重要的因素是希望保持每极磁通为额定值，由于磁通增加将会引起铁心过分饱和，励磁电流急剧增加，导致绕组过分发热，功率因数降低;磁通太弱，没有充分利用电动机的铁心，是一种浪费。而磁通减少 也会使电动机的输出转矩下降，如负载转矩仍维持不变，势必导致定、转子过电流，也要产生过热，因此希望保持磁通恒定。由此可见，只要控制好E1和f1，便可达到控制磁通的目的，对此，我们只需要考虑基频（额定频率）以下和基频以上两种情况。1、基频以下调速由上可知，要保持主磁通不变，当频率f1从额定值f1N向下调节时，必须同时降低E1，使E1/ f1=常数，即采用

86、恒电动势频比控制方式。然而，绕组中的感应电动势是难以直接控制的，当电动势较高时，可以忽略定子绕组的漏阻抗压降，而认为定子相电压U1和感应电动势的有效值E1大约相等，则得U1/ f1=常数，即恒压频比控制方式。低频时，U1和E1都较小，定子阻抗压降所占的分量就比较显著，不能忽略。这时，可以人为地把U1抬高一些，以便近似地补偿定子压降。2、基频以上调速在基频以上调速时，频率可以从f1N往上增高，但电压U1却不能增加得比额定电压U1N还要大，最多只能保持U1=U1N。由U1E1f1m可知这将迫使磁通与频率成反比地减少，相当于直流电动机弱磁升速的情况。把基频以下和基频以上两种情况结合起来，可得图2-2

87、所示的感应电动机变频调速控制特性。图2-2 感应电动机变频调速控制特性由上面的讨论可知，感应电动机的变频调速必须按照一定的规律同时改变其定子电压和频率，即必须通过变频装置获得电压、频率均可调的供电电源，实现所谓的VVVF(Variable Voltage Variable Frequency)调速控制。通用变频器可以实现本平台上的基本要求。第二节 变频器的构成与功能一、典型变频器的基本结构变频器由主回路和控制回路组成。如图2-3所示典型的电压变压器的基本结构图2-3 典型的电压变压器的基本结构在许多场合，为了保持调速时电动机的最大转矩不变，需要维持磁通恒定，以避免电动机带负载能力降低和要大负载

88、下过电流，这就要求变频器输出电压值也要随输出频率的变化作相应调节。而需要快速反应的场合，则必须控制输出电流。此时，变频器主回路的输出电压或输出电流及频率由控制回路的控制指令进行控制，而控制指令由外部给定的运转指令经过某些函数关系的运算求得，整个系统时开环的。而对于控制精度要求较高的场合，比如变频调速恒压供水系统电路，运算还应包括由电动机侧检测的反馈信号，此时系统时闭环的。另外，为了避免主回路过压，过流引起的损坏，还应设有保护电路。1、主回路将工频电源变成电压或电流及频率可调的交流电源来为感应电动机供电的电力变换部分为变频器的主回路。主回路由变频器、滤波回路和逆变回路三部分组成，另外，一旦电动机

89、需要制动，需附加“制动回路”。2、控制回路现代通用变频器都是数字控制的，微处理器是控制回路的核心，它通过输入接口电路和通讯接口取得外部信号，通过检测回路取得电压、电流、温度、转速等运行信号，根据设置的运行方式，进行Uf控制、矢量控制或直接转矩控制，间控制命令传送给PWM控制回路，去触发逆变器，实现变频调速。控制回路向变频器主回路提供多种控制信号。控制回路包括：决定Uf控制的频率电压“运算回路”，主回路的“电压电流”检测回路、电动机的“速度检测回路”，根据运算结果生成相应的PWM脉冲并进行隔离和放大的“PWM生成及驱动回路”，以及变频器和电动机的“保护回路”。第三节 变频调速技术的原理变频调速技

90、术(vaiahle vaiahle firequency technology)是一项综合现代电气技术和计算机控制的先进技术，广泛应用于水泵节能和恒压供水领域。变频调速的基本原理是根据交流电动机工作原理中的转速关系，即均匀改变电动机定子绕组的电源频率，就可以平滑地改变电动机的同步转速。电动机转速变慢，轴功率就相应减少，电动机输入功率也随之减少。这就是水泵变频调速的节能作用。众所周知，水泵消耗功率与转速的三次方成正比。即P=Kn3。其中P为水泵消耗功率；n为水泵运行时的转速；K为比例系数。变频调速和智能控制技术，可以使水泵运行的转速随流量的变化而变化，最终达到节能的目的。用阀门控制水泵流量时，部

91、分有功功率被损耗浪费掉了，且随着阀门不断关小，这个损耗还要增加。如果采用降低电机转速的方式进行控制，就避免了消耗在阀门的有功功率。这样，在转运同样流量的情况下，仅需要输入较低的功率，获得节能效果。实践证明，使用变频设备可使水泵运行平均转速比工频转速降低20%，从而大大降低能耗第三章 通用变频器的介绍第一节 变频器的组成与功能一、主控电路1、主控电路的基本任务（1） 接受各种信号在功能预置阶段，接受对各功能的预置信号；接受从键盘或外界输入端子输入的给定信号；接收从外接输入端子输入的控制信号；接受从电压、电流采样电路以及其他传感器输入的状态信号。（2） 进行基本运算进行矢量控制运算或其他必要的运算

92、；实时计算出SPWM波形各切换点的波形（3） 输出计算结果输出至逆变管模块的驱动电路，使逆变管按给定信号及预置要求输出SPWM电压波。输出给显示器，显示当前的各种状态。输出给外接输出控制端子。2、主控电路的其他任务（1） 实现各种控制功能；（2） 实施各项保护功能。二、面板控制器：操作面板由显示器和键盘输出器构成三、外接给定与输入控制端1、外接给定端各种变频器都配有接受从外部输入给定信号的端子。根据给定信号类别的不同，通常有电压信号给定端和电流信号给定端。2、外接输入控制端接受外部输入的各种控制信号，以便对变频器的工作状态和输出频率进行控制。四、外接输出控制端1、报警输出端：通常采取继电器输出

93、。2、测量信号输出端：模拟量测量信号和数字量测量信号。3、状态信号输出端：主要有运行信号、频率到达信号、频率检测信号等，各输出端的具体测量内容可通过功能预置来设置。状态信号的输出电路通常时晶体管的集电极开路输出方式，用于直流低压电路中。外电路可通过光电耦合管接受其信号，可直接用发光二极管来指示各种状态。五、控制电源、采样及驱动电路1、控制电源（1） 主控电路主控电路以微机电路为主体，要求提供稳定性非常高05V电源。（2） 外控电路为给定的电位器提供电源，通常为05V或010V；为外接传感器提供电源，通常为024V。2、采样电路采样电路的作用主要是提供控制用数据和保护采样。（1） 提供控制用数据

94、尤其是进行矢量控制时，必须测定足够的数据，提供给微机进行矢量控制运算。（2） 提供保护采样将采样值提供给各保护电路（在主控电路内），在保护电路内与有关的极限值进行比较，必要时采取跳闸等保护措施。3、驱动电路用于驱动各逆变管。如逆变管GTR，则驱动电路还包括以隔离变压器为主体的专用驱动电源。但现在大多数中、小容量变频器的逆变管都采用IGBT管，逆变管的控制极和集电极、发射极之间是隔离的，不再需要隔离变压器，因此主控电路常常和主控电路在一起。第二节 变频器的主要外接电路变频器的外接电路是变频器的接线端子和外围设备相连的电路，变频器的接线端子分为主回路端子和控制回路端子。各变频器的主回路端子相差不大

95、，通常用R、S、T表示交流电源的输入端，U、V、W表示变频器的输出端。一、 外接主电路的结构1、单独控制的主电路变频器在实际应用中，还需要和许多外接的配件一起使用，图3-1所示为单独控制的外接主电路。QF是空气断路器，KM是接触器的主触点，UF是变频器。（a） 实际接线 （b） 电路符号图3-1 变频器的外接主电路空气断路器的主要功能是：（1） 隔离作用。当变频器需要检修，或由于某种原因而长时间不用时，将QF切断，使变频器与电源隔离。（2） 保护作用。当变频器的输入侧发生短路故障时，进行保护。接触器的主要功能是：（1）可通过按钮方便的控制变频器的通电与断电。（2）变频器发生故障时，可自动切断电

96、源。由于变频器有比较完善的过电流和过载保护功能，且空气断路器也具有过电流保护功能，因此进线侧可不必接熔断器。又由于变频器内部具有电子热保护功能，因此在只接一台电动机的情况下，可不必接热继电器。2、和工频切换的主电路和工频切换的必要性：（1） 在供水系统中，为了减少设备的投资费用，常常采用有一台变频器来控制两台或三台水泵的方案。其工作过程是：首先由变频器控制一号泵，实行恒压供水，当工作频率已经达到49HZ或50HZ，而供水量尚不足时，则将一号泵切换成工频运行，再由变频器去启动二号泵。（2） 某些生产机械是不允许停机的。再“变频”运行时，当变频器因发生故障而跳闸时，需将电动机迅速切换至工频运行，使

97、生产机械不停机。（3） 用户可根据工作需要选择“工频运行”或“变频运行”。 电路特点：电路如图3-2其特点如下。图3-2 切换控制的主电路1、 由于电动机具有再工频下运行的可能性，因此熔断器FU和热继电器FR是不能省略的。2、 在进行控制时，变频器的输出接触器KM2和工频接触器KM3之间必须有可靠的互锁，防止工频电源直接和变频器的输出端相接而损坏变频器二、 与工频切换的控制电路1、主电路主电路如图3-3所示接触器KM1用于将电源接至变频器的输入端；KM2用于将变频器的输出端接至电动机；KM3用于将工频电源接至电动机，热继电器FR用于工频运行时的过载保护。图3-3 继电器控制的切换电路的主电路图3-4 继电器控制的切换电路的控制电路2、控制电路如图3-4所示。控制电路的要求是：接触器KM2和KM3绝对不允许同时接通，互相间必须有可靠的互锁。运行方式有三位开关SA进行选择。当SA合至“工频运行”方式时，按下启动按钮SB2，中间继电器KA1得电吸合并