变频调速控制器的设计
《2024年基于PLC的变频调速电梯系统设计》范文
《基于PLC的变频调速电梯系统设计》篇一一、引言随着城市化进程的加快，电梯已经成为现代建筑中不可或缺的一部分。
为满足现代社会的需求，电梯系统需要具有高可靠性、高效率和灵活性。
本文旨在介绍一种基于PLC（可编程逻辑控制器）的变频调速电梯系统设计，该系统可有效提高电梯的运行效率、安全性和用户体验。
二、系统设计概述本电梯系统设计采用PLC作为核心控制器，通过变频调速技术实现电梯的精确控制。
系统主要由以下几个部分组成：PLC控制器、变频器、电机、编码器、传感器以及人机界面等。
三、硬件设计1. PLC控制器：选用高性能的PLC控制器，具有高可靠性、高速度和高精度的特点，可实现电梯的逻辑控制和运动控制。
2. 变频器：采用变频调速技术，根据电梯的运行需求，实时调整电机的运行速度，实现电梯的平稳启动和停止。
3. 电机：选用高效、低噪音的电梯专用电机，与变频器配合使用，实现电梯的精确控制。
4. 编码器：通过安装在电机上的编码器，实时监测电机的运行状态，为PLC控制器提供反馈信号。
5. 传感器：包括位置传感器、速度传感器等，用于实时监测电梯的运行状态，确保电梯的安全运行。
6. 人机界面：采用触摸屏或按钮等方式，实现用户与电梯系统的交互。
四、软件设计软件设计是本系统的关键部分，主要涉及PLC控制程序的编写和调试。
1. 逻辑控制程序：根据电梯的运行需求，编写逻辑控制程序，实现电梯的召唤、应答、启停、开门关门等基本功能。
2. 运动控制程序：采用PID（比例-积分-微分）控制算法，根据电梯的运行状态和目标位置，实时调整电机的运行速度和方向，实现电梯的平稳运行。
3. 人机交互程序：编写人机交互程序，实现用户与电梯系统的友好交互，包括显示楼层信息、运行状态等。
4. 故障诊断与保护程序：编写故障诊断与保护程序，实时监测电梯的运行状态和传感器信号，一旦发现异常情况，立即采取相应措施，确保电梯的安全运行。
五、系统实现与测试在完成硬件和软件设计后，进行系统实现与测试。
矿井提升机变频调速控制系统设计
矿井提升机变频调速控制系统设计基于PLC的矿井提升机变频调速系统设计摘要矿井提升机是采矿等行业的重要设备，矿物的运输和人员的运输等都离不开提升机。
我国传统的矿井提升机主要采用继电器—接触器进行控制，并通过在电动机转子回路中串接附加电阻来实现启动和调速。
这种控制系统存在可靠性差、故障率高、操作复杂、电能浪费大、效率低等缺点。
针对传统提升机的问题，本设计采用可编程控制器控制系统，并且与变频器结合实现提升机速度控制。
通过对提升机系统的深入研究，完成提升机控制系统设计，选择硬件设备型号，并且完成硬件系统设计，其中包括检测模块、控制模块、保护模块和抗干扰模块的设计，最后进行系统集成和调试。
根据硬件系统要求画出外部接线图，并且编写控制系统程序。
通过可编程控制器控制变频器，实现提升机启动、加速、等速、减速、爬行和停车操作，并且对过载、超速、过卷等故障进行监控。
可编程控制器采用PLC，硬件简洁、软件灵活性强、调试方便、维护量小，配合一些装用电子模块组成的提升机控制设备，为提升机的安全运行提空环境。
同时能够时时检测矿井提升机的安全性能，反馈给控制设备。
减少了传统继电器接触式控制系统的中间环节，减少了硬件和控制线，提高了形同的稳定性和可靠性。
变频调速是利用改变被控对象的电源频率，成功实现了交流电动机大范围的无级平滑调速。
采用该控制系统，使提升机工作可靠，使用方便，同时具有动态显示的功能，节能效果明显。
应用可编程控制器—变频器对矿井提升机的控制系统进行改造，将成为历史的必然趋势。
关键词：矿井提升机可编程控制器PLC 变频器控制系统Systematic Design on frequency control of Shaft Hoist on Basis of PLC ControlABSTRACTShaft hoist is an important equipment in mining industries, which is inseparable in the transportation of mineral and personnel. Chinese traditional shaft hoist use relay - contactor to control mainly, and achieve startup and speed governing by the motor rotor circuit in series with additional resistances. This control system has many disadvantages, such as lower reliability, higher failure rate, more complex operation, more power waste, and lower efficiency.As for the problems of traditional shaft hoist, this design achieves hoist speed control by using programmable logic controller system, which combined with frequency converters. Through my intensive study in hoist system, I have completed hoist control system design, the size choice of the hardware device, and finish hardware system design, including the design of detection module, control module, protection module, and anti-jamming module. Finally, I carry on the system integration and debugging. Depending on the hardware system requirements, I draw external wiring diagram and write control system program. Through the programmable logic controller, mine hoist can realize its start, acceleration, constant speed, deceleration, crawling and parking operations, and monitor stoppages such as overload, overspeed, and volume.Programmable logic controller uses PLC, and it is hardware simplicity, strong software flexibility, easy commissioning, little maintenance. It can provide the shaft hoist safe operation with favorable environment, combined with some control equipment equipped with electronic modules hoist. At the same time, it can test the safety performance of shaft hoist, and feedback to the control device. In this way, the intermediate links of traditional relay-contact control system are reduced, hardware and control lines are reduced, the stability and reliability of tantamount are improved. Frequency control successfully realizes that Ac motor is in a wide range of stepless smooth speed regulation, by taking advantage of changing the power frequency of the controlled object.With this control system, the hoist is reliable, easy to use, and it has the function of dynamic display, as well as its energy-saving effect is obvious. It will become the inevitable trend of history to transform mine hoist control system by applying Programmable Controllers – Drive.Keywords: shaft hoist; programmable logic controller; PLC; frequency converters;control system目录1 引言 (1)1.1 国内外矿井提升机发展现状 (1)1.1.1我国矿井提升机电气控制系统的现状 (1)1.1.2 国外提升机电气控制系统的现状 (1)1.2 存在的问题及最新发展 (2)1.3 本文承担的任务 (3)2 矿井提升机系统的控制要求 (4)2.1 矿井提升机结构介绍 (4)2.2 矿井提升机速度和受力分析 (4)2.2.1 提升机的速度分析 (4)2.2.2 提升机的受力情况 (5)2.3 矿井提升机的调速控制方案分析 (7)2.3.1 传统转子回路串电阻调速系统 (7)2.3.2 模糊控制调速系统 (7)2.3.3 直接转矩控制系统 (8)2.3.4 变频器调速控制系统 (8)2.3.5 矿井提升机调速系统的确定 (9)3 提升机调速控制系统硬件设计 (10)3.1 提升机变频控制部分设计 (11)3.1.1变频器简介 (11)3.1.2 变频调速基本原理 (12)3.1.3 提升机变频器的选择 (13)3.1.4变频器的调试 (14)3.2 提升机系统变频器外部电路设计 (16)3.2.1 提升机调速系统的声光报警回路 (17)3.2.2 提升机调速系统的制动控制回路 (17)3.2.3 编码器反馈回路 (19)3.3 提升机调速系统的PLC 控制部分设计 (20)3.3.1 PLC简介 (20)3.3.2 PLC的选型 (20)3.3.3 提升机调速系统的PLC的I/O端口 (21)3.3.4 提升机调速系统的PLC外部电路设计 (22)3.3.5 提升机调速系统各部分的PLC控制 (23)4 系统抗干扰措施 (25)4.1 PLC的抗干扰 (25)4.1.1 PLC的干扰来源 (25)4.1.2抗干扰的主要措施 (25)4.2 变频器的抗干扰及其防止 (26)4.2.1变频器干扰来源 (26)4.2.2 干扰信号的传播方式 (27)4.2.3抗干扰措施 (27)5 提升机调速控制系统软件设计和调试 (28)5.1 提升机调速系统的控制程序流程 (28)5.1.1 提升机调速系统的中断子程序功能 (28)5.1.2 提升机调速系统的故障处理子程序功能 (28)5.2 提升机调速系统的程序调试 (30)6 结论 (32)谢辞 (34)参考文献 (35)1 引言1.1 国内外矿井提升机发展现状矿井提升机对安全性、可靠性和调速性能的特殊要求，使得提升机电控系统的技术水平在一定程度上代表一个厂或国家的传动控制技术水平，因此世界各大公司纷纷将新的、成熟的技术应用于提升机电控系统。
变频调速选用课件第三章-PWM控制技术
通过改变PWM信号的占空比，可以调节交流电机输入电压的有 效值，从而实现电机的调速。
交流电机方向控制
通过改变PWM信号的相位，可以改变电机输入电压的相位，从 而控制电机的旋转方向。
交流电机启动与制动
通过PWM信号的频率和占空比的调节，可以实现电机的平滑启 动、制动和停止。
PWM控制在步进电机控PWM控制原理 • PWM控制器设计 • PWM控制技术在电机控制中的应用 • PWM控制技术的实验与实现
01
PWM控制技术概述
PWM控制技术的定义
PWM（脉宽调制）控制技术是 一种通过调节脉冲宽度来控制输 出电压或电流的数字信号处理技
术。
在PWM控制中，脉冲的宽度被 调制，以产生可变的占空比，进
测试PWM信号
通过示波器等工具，测试PWM信号 的波形是否符合预期。
实现电机控制
将PWM信号接入电机驱动器，通过 调整PWM占空比实现电机的调速控 制。
传感器数据采集
如果实验中涉及到传感器数据采集， 需要编写相应的数据采集程序。
PWM控制技术的实验结果分析
分析PWM波形
通过示波器等工具，分析PWM信号的波形是否稳定、占空比是否 准确。
而控制平均输出电压或电流。
PWM控制技术广泛应用于电机 控制、电源管理、音频处理、通
信等领域。
PWM控制技术的发展历程
1960年代
随着数字信号处理技术的发展 ，PWM控制技术开始出现。
1970年代
随着微电子技术的进步，PWM 控制芯片开始出现，广泛应用 于电机控制领域。
1980年代
随着计算机技术的普及，PWM 控制算法开始被广泛应用于电 源管理、音频处理等领域。
步进电机步进控制
基于PLC的电梯变频调速系统的设计
基于PLC的电梯变频调速系统的设计摘要：本次设计方案采用了PLC作为控制器，通过VS-616G5变频器调节电梯运行速度，实现对电梯的控制。
通过对电梯控制系统的主电路进行设计并且进行了相关元器件的选型。
确定了I/0分配点并且绘制了 PLC的外部接线图及软件流程图，之后编写了控制程序。
最终通过合理的选型与设计，使电梯运行状况得到改善，达到更理想的控制效果。
关键词：电梯；可编程控制器；变频1 绪论1.1课题的研究背景及意义随着社会经济的进一步快速发展，越来越多的使用高层建筑，人们对电梯的需求也在逐渐增加。
大型购物中心、酒店、住宅等与电梯密不可分。
伴随着电梯数量的逐年增加，对电梯的基本性能也要求进一步的改善，不仅是为了确保其可靠性和安全性，而且要考虑舒适感、美观及其他问题。
首先，电梯的安全性是首要任务，设计人员在设计电梯时必须采取预防措施，以避免事故的发生。
电梯机械零部件和电气部件必须具备高的安全系数和保险系数，为了保证电梯的安全和质量，首先需要在电梯的制造、安装和调试过程中有高度的安全保障。
在国外，专业升降机设施和维修单位的安装、调试和检查必须得到国家的承认，确保电梯运行的可靠性和安全性。
2.1电梯信号控制系统分类及特点比较从系统实现方法来看，电梯信号控制系统经历了继电器控制系统、可编程控制器和微机控制系统等多种形式，随着大规模集成电路和计算机技术的发展，电梯控制系统在不同时期成为主流，并逐步得到改善。
可编程控制器是一种以顺序逻辑控制为基础的电子设备，它是专为工业环境应用而设计的一种数字操作设备。
由于它的诸多优点，目前电梯继电器控制已逐步被PLC控制所取代。
同时，随着交流变频电机调速技术的发展，电梯拖动方式也从直流转向交流变频调速。
所以，PLC控制技术和变频调速技术已经成为当今电梯行业的研究热点。
2.1.1继电器控制方式继电器控制系统优点：（1）所有的自动控制线路功能和相关信号数据处理都必须是通过系统硬件设计来进行实现的，线路直观、易准确理解、易熟练掌握，适合普通专业技术人员和专业熟练工人进行使用；（2）多数都是普通控制电器，价格比较低，替换方便。
基于PLC的变频调速控制系统设计毕业论文.doc
摘要现代科学是一个以自动化设备控制系统为核心的工业科学。
工业自动化技术对工业生产过程实现测量、控制、优化和决策，使企业实现“好、省、多、快”，提升企业的市场竞争力.因此“国家中长期科技发展规划”已明确规定,工业自动化技术是21世纪现代装备制造业中最重要的科学工业技术之一,而PLC占据主导地位。
PLC是一种专门在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置，它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。
本次基于CompactLogix风动模型控制器的设计，主要内容是对PLC进行了研究，通过搭建DeviceNet网络，通过对CompactLogix 可编程逻辑控制器编程，控制PowerFlex变频器来驱动风机模型，风机转动改变模型箱的压强，从而使小球运动并悬浮于某一设定位置。
通过模型中小球的运动趋势来展现了抽象的运动控制，使得能够更直观的看到运动控制的功效.关键词:CompactLogix、变频控制、自动化、风机summaryModern science is a scientific industry as the core of automation equipment control system. Industrial automation technology achieves measurement, control，optimization and decision for industrial producing process. And makes enterprises realize ”good, province, much and fast"，and improve enterprises' market competitiveness。
基于plc的电机变频调速系统设计_毕业设计论文
基于plc的电机变频调速系统设计1 绪论1.1本课题研究目的和意义PLC具有结构简单、编程方便、性能优越、灵活通用、使用方便、可靠性高、抗干扰能力强、寿命长等到一系列优点[2]。
可编程控制器(PLC)的核心微处理器，通过将计算机技术与传统的继电器控制系统有机结合起来，能够实现高度灵活、高可靠性的工业控制。
为了进一步提高设备的自动化程度，越来越多的企业将PLC 技术应用于其工厂设备中。
将原有电机控制系统的技术进行改造，引入电机控制系统的数据自动采集、监控以及变频、组态技术完善并改进电机变频调速机构。
该系统能对电机转速实现精确控制，实用性强，具有一定的推广价值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[5]。
交流调速取代直流调速和计算机数字控制技术取代模拟控制技术已成为发展趋势。
电机交流变频调速技术是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段。
变频调速以其优异的调速和起制动性能，高效率、高功率因数和节电效果，广泛的适用范围及其它许多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式[3]。
本文对如何利用变频器连接PLC和控制对象，利用软件操作来控制电机的转速，达到远程自动控制进行了讨论[4]。
在工业生产中，电机交流变频调速技术以其优异的调速和起制动性能，高效率、高功率因数和节电效果，被公认为最有发展前途的调速方式。
PLC控制技术在自动控制系统中被普遍采用。
本文构建了一个变频嚣连接PLC和控制对象，利用软件操作来控制电机转速．以达到远程自动控制的系统[8]。
1.2 交流变频调速技术的研究情况及其发展在21世纪电力电子器件的快速发展，使交流变频调速技术优越的性能得到迅速发展，同时控制理论进步，变频调速以其调速精度高、调速控制范围广、回路保护功能完善，响应速度快、节能显著等优点，现在以广泛的用于电力、制造、运输等国民经济领域[6]。
变频调速技术现在被公认为是最理想、最有发展前景的调速方式之一，采用变频器构成变频调速传动系统的主要目的是为了满足提高劳动生产率、改善产品质量、提高设备自动化程度、提高生活质量及改善生活环境等要求以及节约能源、降低生产成本。
三相的异步电动机变频调速系统设计的及仿真
三相的异步电动机变频调速系统设计的及仿真引言：在现代工业生产中，电动机作为一种重要的动力设备，广泛应用于各种机器和设备中。
为了满足不同工艺和运行要求，需要调节电动机的运行速度。
传统的方法是通过改变电源的频率来达到调速的目的。
然而，这种方法存在一定的局限性，无法实现精确的调速效果。
因此，引入变频调速系统成为了提高电机调速性能的有效手段。
本文将对三相异步电动机变频调速系统的设计及仿真进行详细介绍。
一、系统设计：1.变频器设计：变频器是变频调速系统的核心部分，用于将输入电源的频率和电压变换成适合电动机工作的频率和电压。
变频器由整流器、滤波器和逆变器组成。
整流器将输入的交流电变换成直流电，滤波器用于平滑输出电压，逆变器将直流电转换成可控的交流电输出。
变频器还包括控制模块，用于实现调速功能。
2.控制系统设计：控制系统包括速度传感器、PID控制器和功率放大器。
速度传感器用于实时测量电机转速，PID控制器根据设定转速和实际转速之间的差异，调节变频器的输出频率和电压，以实现电机的准确调速。
二、系统仿真：为了验证设计的可行性和调速性能，可以使用MATLAB/Simulink进行系统仿真。
具体的仿真流程如下：1. 搭建电机模型：根据电机的参数和等效电路，搭建电机的MATLAB/Simulink模型，包括电机的输入端口、输出端口和机械负载。
2. 设计控制系统：在Simulink中添加速度传感器、PID控制器和功率放大器，并与电机模型连接起来。
3.设定仿真参数：设置电机的参数、控制系统的参数和仿真时间等参数。
4.进行仿真实验：根据实际需求，设置不同的转速设定值，观察电机的响应情况，如稳态误差和调速时间等。
5.优化系统性能：根据仿真结果，调整参数和控制策略，优化系统的调速性能，如减小稳态误差和调速时间。
三、结论：三相异步电动机变频调速系统是一种能够实现精确调速的调速方案。
通过合理设计和仿真验证，可以得到一个性能稳定、调速精度高的变频调速系统。
完整版《三相异步电动机变频调速系统设计》
完整版《三相异步电动机变频调速系统设计》三相异步电动机变频调速系统是一种应用广泛的电机控制系统，通过对电机的供电频率和电压进行调整，实现电机的调速功能。
本文将对三相异步电动机变频调速系统进行详细的设计。
1.系统结构三相异步电动机变频调速系统主要由电机、变频器和控制系统三部分组成。
电机作为执行元件，接受变频器输出的电压和频率进行运行；变频器则负责将输入的电网电压和频率转换为适合电机运行的电压和频率；控制系统则完成对变频器的控制和监测，实现对电机的精确调速。
2.硬件设计在硬件设计方面，需要选择适合电机的变频器和控制器，并完成相应的接线和连接。
变频器通常需要选择带有电压和频率调节功能的型号，以满足不同工作条件下的电机要求。
控制器则需要选择具备快速响应和稳定性能的型号，以确保系统的准确调速。
3.变频器参数设置变频器的参数设置对于电机的工作性能影响较大。
在设置参数时，首先需要根据电机的额定功率和工作特性确定变频器的额定输出功率。
同时，还需要根据电机的额定电压和额定转速设置变频器的额定输出电压和额定输出频率。
此外，还需要根据电机的负载特性设置变频器的过载保护和反馈调节参数。
4.控制系统设计控制系统的设计主要包括速度信号检测、计算和反馈控制三个步骤。
速度信号检测可以通过安装编码器或霍尔传感器等装置实现。
根据检测到的速度信号，控制系统可以计算出电机的当前转速，并与设定的目标转速进行比较，得到误差信号。
通过对误差信号进行PID控制，控制系统可以调整变频器的输出频率和电压，以实现对电机转速的控制。
5.保护措施设计三相异步电动机变频调速系统在运行过程中需要考虑到一些保护措施，以防止电机过载、短路等故障。
常见的保护措施包括过载保护、过流保护、过热保护和失速保护等。
通过在控制系统中添加相应的保护逻辑和监测装置，可以及时发现并处理电机故障，保证系统的安全运行。
总之，三相异步电动机变频调速系统设计涉及到硬件设计、变频器参数设置、控制系统设计和保护措施设计等方面。
风机、泵类负荷变频调速控制器设计
1引言1.1 問題的提出三相交流非同步電機，由於轉子側的電流不從外部引入，而由電磁感應產生，故而具有結構簡單牢固、體積小、重量輕、價格低廉、便於維護等優點，備受人們的青睞。
與其他電機相比，它在工農業生產設備中的佔有率一直處於絕對優勢的地位。
70年代向量控制理論的引入使交流調速實用化。
相繼各類全控型器件層出不窮，變頻調速技術日新月異。
從生產到日用家電涉及方方面面，已進入一個高科技應用時代，使工業化生產應用技術發生了很大的變革。
變頻調速技術是現代電力傳動的主要發展方向，它在節電、提高產品品質、產量實現自動化等方面，是基本技術之一，其重要性日趨增強。
特別是在電力電子、微電子及電腦技術迅速發展的今天，各種電力器件SCR-GTR-GTO-IGBT以及GTO+IGBT的複合器件的開發，使變頻調速技術得到了迅速的發展。
交流變頻調速技術已成為調速傳動技術的主流。
近10年來，隨著向量控制技術和直接轉矩控制技術的發展，交流調速的性能達到和超過了直流調速，電機的交流調速價格己與直流接近或相當。
因此，出現了以交流取代直流的趨勢。
國外基本上已全部採用交流調速，雖還貴一點，但能從減小維護和停機時間中得到補償。
我國目前直流還占一定的比例，但許多新上的項日已要求全調速。
向量控制也叫磁場定向控制。
80年代初向量控制進入實用階段，經過二十多年工業實踐的考驗、改進與提高，目前已達到成熟階段。
但其也有不足之處，即要進行座標變換、計算量大、變換複雜、從而限制了它的發展與應用。
但隨著積體電路技術的發展，微機的速度越來越快、精度越來越高、功能越來越多，它己能夠完成交流調速系統複雜的控制任務。
特別是在1982年美國德州儀器公(TexasInstruments)成功推出DSP(數字信號處理器)以後，電機調速系統己可實現全數字化。
DSP系統是以數字信號處理為基礎，概括起來具有以下主要優點:a)在一個指令週期內可以完成一次乘法和一次加法。
b)程式和數據空間分開，可以同時訪問指令和數據。
交流永磁同步电机变频调速控制器硬件系统研究与设计的开题报告
交流永磁同步电机变频调速控制器硬件系统研究与设计的开题报告一、选题背景及意义现代工业生产中，交流永磁同步电机逐渐成为替代传统感应电机的重要选择。
相比于传统感应电机，交流永磁同步电机具有更高的效率、更广泛的转速范围和更快的响应速度等优点，在风力发电、电动汽车、机床等领域的应用逐渐普及。
而交流永磁同步电机的变频调速控制技术则直接关系到电机的效率、稳定性和响应速度，因此在工业生产中的应用也越来越受到重视。
本项目旨在研究交流永磁同步电机变频调速控制器的硬件系统设计，以提高电机的效率、稳定性和响应速度，为相关工业生产提供技术支持。
二、研究目的及内容本项目的研究目的是设计一种交流永磁同步电机变频调速控制器的硬件系统，以实现对电机的精准控制和优化调节，从而提高电机的效率、稳定性和响应速度。
具体研究内容包括：1. 交流永磁同步电机的特点和控制原理的研究2. 变频调速控制器的软硬件结构设计3. 控制器硬件系统的元器件选型与电路设计4. 控制算法的编写与实现5. 系统测试与优化调节三、研究方法及流程本项目的研究主要采用以下方法：1. 文献研究法：通过查阅相关文献资料，对交流永磁同步电机的特点和控制原理进行分析和研究，为后续研究提供理论依据和技术支持。
2. 硬件设计方法：设计变频调速控制器的硬件系统，实现对电机的精准控制和优化调节。
3. 软件编写方法：编写控制算法，将其实现在硬件系统上，实现对电机的控制和调节。
4. 系统测试方法：通过实验测试，对控制器的性能进行评估和优化，保证系统的可靠性和稳定性。
本项目的具体流程如下：1. 文献研究和理论分析：对交流永磁同步电机的特点和控制原理进行研究和分析，为后续硬件系统设计和控制算法编写提供理论依据。
2. 变频调速控制器硬件系统设计：按照控制器的功能需求，设计系统的硬件结构和电路连接方式，包括元器件选型和PCB设计等。
3. 控制算法编写：根据电机的特点和控制原理，编写出适用于控制器的控制算法，实现对电机的控制和调节。
变频器调速电动机的设计说明
变频调速电机的设计摘要在这个经济快速发展的社会，随着电力电子技术、计算机技术和自动控制技术的发展，交流调速代替DC调速已经成为现代电气传动的主要发展方向，这使得交流变频调速系统广泛应用于工业电机传动领域。
许多国外企业会在生产中应用变频技术。
此外，由于PLC功能强大、使用方便、可靠性高，常被用作数据采集和设备控制。
工作中发现身边很多设备都应用了变频技术，在接触中感受到了变频技术的重要性。
通过调节电机的速度来达到节能增产的效果，在未来必然更加重要。
变频器和可编程控制器以其优越的调速、启停性能、高效率、高功率因数和显著的节电效果，广泛应用于大中型交流电动机，被公认为最有前途的调速控制。
关键词:电气传动，变频技术，调速目录第一章导言..........................................................一1.1交流变频调速发展历史综述........................................一1.2逆变器的结构和功能........................................一1.3....................................二、逆变器的关键技术。
第二章变频器调速...................................................四2.1变频调速原理.................................................四2.2逆变器的控制模式 (5)2.3变频器调速模式 (6)第三章变频调试技术 (8)3.1变频器的结构和功能预设有.........................................8.3.2操作...................................................变频器9的第四章变频调速电机的设计 (11)4.1硬件设计 (11)4.2软件设计 (14)摘要 (20)致谢 (21)参考 (22)第一章导言1.1交流变频调速发展历史概述自1965年变频器问世以来，已经经历了40多年的发展。
变频调速系统设计与调试实验报告
变频调速系统设计与调试实验报告一、引言二、实验目的1.了解变频调速系统的原理和基本组成2.学会使用变频器进行电机调速3.设计一个简单的电机控制系统，实现电机的速度和方向的控制4.动手调试电机控制系统，检验实验结果三、实验器材1.电机2.变频器3.控制器4.电源5.测试仪器（如示波器、万用表等）四、实验步骤1.搭建实验电路将电机、变频器和控制器连接在一起，按照电路图进行正确连接。
2.编写程序使用控制器进行电机控制时需要编写相应的程序进行操作，根据实验要求编写相应的程序。
3.进行电机调试按照实验要求设置变频器参数，将电机转速调至指定值，观察电机转速和方向的变化情况。
4.测试电机特性通过改变输入信号的大小，观察电机转速和输出功率的变化情况，绘制电机特性曲线。
五、实验结果与分析经过实验，我们成功设计与调试了一个基于变频调速系统的电机控制系统。
通过观察实验结果，我们发现电机转速可以根据输入信号进行调整，并且转速和输出功率有一定的关系。
在实际应用中，可以根据需求调整输入信号来达到不同的转速和功率要求。
六、实验总结通过本次实验，我们深入了解了变频调速系统的原理和基本组成，学会了使用变频器进行电机调速，并且设计与调试了一个简单的电机控制系统。
通过实验，我们更加熟悉了电机控制的过程与方法，并且对电机的特性有了更深入的认识。
这对我们今后在工业生产和机械设备中的应用具有重要的意义。
1.《变频调速系统设计与调试实验手册》2.电机控制与调速技术教程。
一种新型大功率变频调速控制器的设计研究
Vol.28No.6Jun.2012赤峰学院学报（自然科学版）Journal of Chifeng University （Natural Science Edition ）第28卷第6期（上）2012年6月1引言风机过滤器单元的构成要件主要包括风机、过滤器和控制器，近些年来，它在各种净化设备中得到广泛的应用．实际上，对风机过滤器单元的控制主要体现在对风机的调速控制上．传统的风机过滤器单元控制方法主要采用可控硅无级调速和变压器有机调速控制这两种方式，但是这两种控制方法存在着很多的问题与不足，比如工作效率低、消耗能量大、产生噪音大等，这些问题与不足不利于风机的整体性能的发挥．而在实际工作中，提高工作效率、降低能耗、减小噪音是变频调速控制器所应当追求的目标，基于此，文中介绍了一种新型变频调速控制器，该控制器采用数字化控制技术和变频变压调速控制技术，通过实验证明，这种控制器除了拥有改善风机过滤器单元的控制性能的优点之外，还可以提高工作效率、降低能耗，同时也表明这种新型变频调速控制器的设计方案是正确的，在实践中值得推广和运用．2新型变频调速控制器的总体结构我们将介绍这种新型变频调速控制器的的构成，在它的构成中，变频主电路和控制电路是它的主要构成部分．其中，变频主电路采用ＡＣ／ＤＣ整流加ＤＣ／ＡＣ逆变的两级拓扑结构，这样单相交流输出经布控整流滤波后变成直流，再将直流逆变成电压和频率可调的交流输出，给风机过滤器单元风机单相感应电动机供电，通过这样的方式实现了对风机的变频调速．而控制电路的主要功能是保护整个控制器，防止受到意外的损坏，实现通信等．3风机过滤器单元的工作原理在实际运用中，单相感应电动机是风机过滤器单元所采用的主要的动力方式．由于受到只有单个绕组结构条件的限制，在单相感应电动机中无法产生旋转磁场，通常采用的结构方式是，将主副两个绕组的分相结构放在定子上不同的位置，与此同时，还需要串联一个电容器在副绕组中，以便获得起动转矩．电容运转式单相感应电动机的结构包括主绕组、副绕组和运转电容．单相感应电动机转速、频率和极对数的关系可以用公式来表示：ｎ＝６０覬（１－σ）／ｐ，在该公式中，ｎ表示电机转速，覬表示输入电源的频率，σ表示电机转差率，ｐ表示电机极对数．从这个公式我们可以清楚的得知，电源的频率、电机转差率、电机极对数的改变都可以对转速的改变产生影响．但是在实践运用中，采用改变极对数的调速方式使用得比较少，因为它仅限于几个固定转速，而且和电机的结构相关联．改变输入电源频率能够提高工作效率，也可以在较宽范围内对风机过滤器单元进行调速．由于在改变频率时，磁通会增加，而磁通增加会导致电机严重发热，甚至有可能发生损坏电机的现象．为了防止这种情况的发生，在改变频率的时候，必须相应的同步改变电压，从而保持恒定的电压和频率．一般情况下，单相感应电动机采用正弦波脉宽调制，该种新型变频调速控制器也采用这种调速控制方法，这样能够使电动机输出的转矩平稳，能够获得较好的工作性能．由于各方面条件的限制，传统的电机只适用于某一个频率点，在变频调速中不怎么适用，这样转矩脉振在电容起动的时候容易产生．因此，为了实现单相感应电动机控制，该种变频调速控制器采用了两项三桥臂逆变电路，这种方式比传统的调速控制器具有明显的优势，它的调速范围更宽，电压利用效率更高．4风机过滤器单元的控制方法传统的风机过滤单元的控制方法简单，易于操作，通常采用开环控制或者ＰＩ控制算法．由于单相感应电动机是一种非线性时变的系统，该系统较为复杂，还会受到不确定因素的干扰，难以建立精确的数学模型对此进行研究和计算，采用传统的开环控制所收到的效果不能令人满意．虽然作为人工智能控制方法的一种，模糊控制是一种不依赖于对被控制对象的精确数学模型的一种方式，比较适用于非线性．但是，由于模糊控制中缺少积分环节，在实际运用中，单独采用模糊控制虽然可以起到一定的作用，但是不能满足单相感应电动机风机变频调速的精确度和性能要求，所以，有一种新型大功率变频调速控制器的设计研究张玉山（安徽科技学院，安徽滁州233100）摘要：传统风机过滤器单元存在着能耗大、噪声高、效率低的缺陷与不足，为了改变这种情况，提高风机过滤器单元风机电机的调速控制性能，文中介绍了一种新型变频调速控制算法，该种变频调速控制器采用模糊-PI 控制，并且设置了与之相对应的变频调速控制器，通过实验和实际应用表明，该控制器比其它控制器更加具有优越性，能够有效地对风机过滤器单元风机电机进行变频调速控制，同时也表明这种新型变频调速控制器的设计方案是正确的，在实践中值得推广和运用.关键词：变频调速控制器；风机过滤器单元；设计；控制方法中图分类号：ＴＰ３３２．３文献标识码：A 文章编号：1673-260X （2012）06-0026-02基金项目：安徽省教育厅科研项目（KJ2012A065）２６－－必要设计一种新型的控制方法，以满足单相感应电动机风机变频调速高精确度和高性能的要求．为了充分发挥各种控制器的优势，实现对单相感应电动机精确的控制，本文采用了一种模糊—ＰＩ控制策略，实验表明，该控制策略能够对单相感应电动机进行精确的控制．模糊—ＰＩ符合控制结构包括控制方式选择、脉冲宽度调制控制信号、单相感应电动机风机、风量输出、转速反馈等几个部分，其中控制方式选择包括模糊控制和ＰＩ控制．这种控制器能够实时检测计算给定转速和实际反馈转速的差值，除此之外，还可以根据设定值来切换控制方式，具有灵活适应性，满足了调速控制的要求．在实际的操作过程中，当出现速度差值大于设定值的情况的时候，控制器就会选择ＰＩ控制方式，过滤过程的超调量减小，从而使得系统的动态响应性能得以提高．而当速度差值小于或者等于设定值的时候，控制器就会选择模糊控制方式，这就使得过滤过程的超调量会进一步减小，系统的稳态误差会得到消除，系统的稳态性能和控制精确度就会进一步得到提高．5风机过滤器单元的仿真研究一般来说，为了验证某一设计系统性能的优越性，设计者往往会对这一系统进行仿真研究．同样的道理，为了证明上述变频调速控制器性能的优越性和实际运用的有效性，我们在仿真平台下建立了仿真模型，对风机过滤器单元风机控制进行了仿真研究，并对比分析了风机过滤器单元仿真研究的实验结果．从实验结果我们对风机过滤器单元控制得出以下结论：相对于常规的单模糊控制和单ＰＩ控制而言，在风机起动、调速的情况下，采用模糊—ＰＩ复合控制的单相感应电动机风机变频调速控制系统的性能更好，它可以保持超调小、响应快、无静差等良好的性能．事实上，高准确度是单相感应电动机风机速度控制的要求，而使用模糊—ＰＩ复合控制能够满足这个条件，适应了电动机风机速度控制的要求．从该仿真研究我们验证了该设计方案的正确性，也证明了该方案的优越性．6变频调速控制器的设计变频调速控制器的设计是该设计的关键部分，它决定着控制器性能的好坏和该设计能否成功的运用．变频调速控制器的设计由两个部分组成，包括软件设计和硬件设计．６．１软件设计在语言编写上，控制器的软件是利用Ｃ语言编写的，在设计思想上，控制器采用了模块化的设计思想．程序主要包括主程序模块、数据采集处理模块、模糊—ＰＩ复合控制算法模块、人机接口处理模块及通信模块等．它们之间相互联系，相互作用，共同在该控制器中发挥作用．在所有的这些模块中，其中，主程序模块是系统程序的调度执行部分，它包括系统初始化、寄存器配置、子模块调用、看门狗复位等功能．就该程序的流程图来看，它包括开始、系统初始化寄存器设置、读取指令及设定值、调用正弦波脉宽调制控制子程序、显示运行参数信息、调用故障处理子程序、返回菜单．６．２硬件设计在这个控制器中，两个部分组成了控制器硬件电路，包括主电路和控制电路．其中，主电路的设计包括拓扑的选择和器件选型，文中所指的主电路拓扑为常见的ＡＣ－ＤＣ－ＡＣ结构．在该硬件设计中，主电路的设计采用了整流桥模块和智能功率逆变模块，其中整流电路选用Ｄ１０ＸＢ８０整流器模块；逆变电路选用三菱的ＤＩＰ－ＩＰＭＰＳ２１５６４模块，这样的设计既简化了控制器的设计，又提高了系统额功能，收到了良好的效果．在主控制芯片的选择上，控制电路选用ｄｓＰＩＣ３０Ｆ３０１０，主要包括信号采集和处理电路、人机接电路、通信电路等其它辅助电路组成．7新型变频调速控制器的实验结果在介绍了这种新型变频调速控制器的总体结构、风机过滤单元的工作原理、控制方法、仿真研究、变频调速控制器的软件硬件设计等问题之后，为了验证它的效果，我们有必要对此进行实验，以验证该设计方案的正确性和优越性．通过实验，我们得出结论：采用模糊—ＰＩ复合控制的新型变频调速控制器，逆变输出波形平滑，转速响应准确，通过与传统的控制器相比较可以得知，这种新型变频调速控制器能够对风机实现更加有效的控制．而将这种新型的控制器应用于净化室洁净工程的实际运用中，通过查看测试的结果，可以得知控制器的运行稳定可靠，控制结果具有高精确度．与传统的控制器相比较，该变频调速控制器的优势明显，它的效率更高、噪音更小、能耗更低，具有更大的优势，实验证明，该新型变频调速控制器的设计是正确的，值得进一步推广与应用．8结束语综上所述，本文文章主要介绍了一种基于模糊—ＰＩ控制的新型变频调速控制器，模块化设计思想和数字控制技术是该种控制器所采用的理念和技术，与能耗大、噪声高、效率低的传统的变频调速控制器相比较，该种新型变频调速控制器的能耗低、噪声小、效率高．通过实验和实际应用表明，该控制器比其它控制器更加具有优越性，不仅可靠性高、成本比较低，能够有效地对风机过滤器单元风机电机的变频调速控制，同时也表明这种新型的变频调速控制器的设计方案是正确的，在实践中值得推广和运用．我们相信，该方案的推广与应用会发挥它的优势，会进一步推广与运用到风机过滤器单元的实际运作之中，会带来相应的社会经济效益．———————————————————参考文献：〔1〕陈迎松,乔伟强.变频调速控制器的设计[J].电气时代,2004(12).〔2〕张燕宾.SPWM变频调速应用技术[M].北京:机械工业出版社,2002.〔3〕陈辉，张顺香，杨喜军，雷淮刚.一种高性价比共地变频调速控制器的设计[J].安徽理工大学学报(自然科学版), 2005(4).〔4〕李崇坚.大功率交流电机变频调速技术的研究[J].中国工程科学,2009(5).〔5〕汪义旺.新型FFU变频调速控制器的设计[J].微特电机, 2011(1).〔6〕李发海,王岩.电机与拖动基础(第3版)[M].北京:清华大学出版社,2005.〔7〕董爱华,付永丽.模糊控制算法在异步电机节电器中的应用[J].电气传动,2009.２７－－。
煤矿无极绳绞车变频调速控制方案设计
128 /矿业装备 MINING EQUIPMENT煤矿无极绳绞车变频调速控制方案设计□ 班旭凯 山西焦煤汾西矿业水峪煤矿煤矿辅助运输系统中的车辆主要有电驱梭车、电驱铲车、蓄电池机车以及无极绳绞车等。
无机绳绞车以钢丝绳为牵引并运行于普通股轨道，主要应用于距离较长、路面倾斜剧烈、坡度角度较大的工作面。
无极绳绞车的使用，大大提高井下运输的安全性，防止跑车事故的发生；精简井下工作人员，提高的设备生产效率，并且可以实现连续运输；可以满足不同工况的需求。
无极绳绞车电气控制系统中，调速控制方案是一个核心部分，也是一个难点，在结合绞车实际运行中遇到的问题的基础上，提出一种基于无极绳绞车的变频调速控制方案。
1 方案设计煤矿无极绳绞车变频调速控制方案系统设计如图1所示，该方案主要由PLC 控制器、变频器以及编码器+变频器电机实现。
PLC 控制器以硬接线或者通信的方式将控制变频器的指令发送给变频器，进而由变频器控制变频电机的启动、停止、正转、反转、加速、减速以及复位等操作。
在此过程中，编码器反馈电机的实时速度。
1.1 硬件选型PLC 控制器选用EPEC 6100型，该控制器体积小巧，支持CAN 通信、CanOpen 通信以及Modbus 等多种通信制式，有丰富的数字量输入、数字量输出以及模拟量输入、模拟量输出等扩展接口，满足该变频调速方案设计要求。
变频器选用ABB 的ACS880-7型，该变频器设计紧凑，便于安装和维修，支持各种电机类型，包括同步磁阻电机，支持各种现场总线、速度反馈装置和输入/输出控制单元，配备有用于调试和配置的PC 工具Driver Composer，同时具备速度控制模式或开关控制功能的冷却装置。
电机和编码器选用的是永济电机厂定制的变频器电机和编码器。
1.2 软件设计1.2.1 PLC 软件流程煤矿无极绳绞车变频调速控制方案PLC 软件流程图见图2所示，一共分为七个部分，主要包括系统初始化、变频器初始化、通信建立、延时处理、逻辑控制、电机控制、故障处理。
毕业设计(论文)-基于S7-200PLC的变频调速电梯控制系统设计
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊安徽工业大学毕业设计(论文)任务书课题名称基于S7-200PLC的变频调速电梯控制系统设计学院电气与信息工程学院专业班级自动化101班姓名学号毕业设计(论文)的主要内容及要求：根据电梯的设计要求和性能指标，确定PLC的控制任务，完成PLC的硬件设计、I/O地址分配、变频器的参数设置，绘制出PLC、曳引系统、显示系统、旋转编码器、门机电机等模块之间的硬件连接、系统框图。
在此基础上，分模块画出程序流程图，设计PLC的梯形图。
要求具备以下能力：（1）熟练使用STEP7编程软件（2）查阅相关文献了解电梯变频控制系统的组成及原理（3）基于 S7-200 PLC 和 FR-A540 通用变频器的实现六层电梯的控制，并运用与之相配的STEP7编程软件，通过STL和LAD两种编程语言编制控制程序。
指导教师签字：┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊摘要电梯是高层建筑不可缺少的垂直方向的交通运输工具。
由于传统的电梯运行逻辑控制系统采用的是继电器逻辑控制线路。
采用这种控制线路，存在易出故障、维护不便、运行寿命较短、占用空间大等缺点。
从技术发展来看，这种系统将逐渐被淘汰。
随着电梯拖动技术、控制技术的快速发展，电梯已从直流电动机拖动到交流单速、交流双速电动机驱动，到交流调压调速控制，发展到交流调压调频技术控制，其逻辑控制也由PLC代替原来的继电器控制，使得电梯运行的可靠性、安全性、舒适感、平层精度、运行速度、节能降耗、降低噪音等方面得到了极大的发展。
新制造的电梯都采用了对电动机实现线性调速的调压调频技术，由于vwF电梯采用微机控制，有完善的自检测、自诊断、自保护功能，因而十分安全可靠。
在研究电梯基本结构的基础上，阐述了电梯的拖动原理和控制原理，重点分析了电梯改造中如何用变频器和PLc来完善电梯控制系统，研究并提出了基于PLc和变频器的电梯控制系统的实现方案，利用FR-A540型变频器可编制速度曲线的特点为电梯舒适度的提高，提供了技术支持。
变频调速系统设计与调试实验报告
变频调速系统设计与调试实验报告实验报告:变频调速系统设计与调试一、实验目的本实验的目的是设计和调试一个变频调速系统，通过对电机的变频调速实现电机的恒定转速控制，提高电机的运行效率和稳定性。
二、实验原理1.变频调速系统2.变频器变频器是变频调速系统的核心设备，它通过采用先进的PWM调制技术，将直流电转换成可调频率和可调幅值的交流电输出给电机，从而实现对电机的调速控制。
3.整流器整流器是变频器的关键组成部分，它将市电的交流电转换成可供变频器使用的直流电。
4.逆变器逆变器将直流电转换成供电机使用的可调频率和可调幅值的交流电。
三、实验步骤1.搭建变频调速系统实验平台，包括电机、变频器、整流器和逆变器等设备。
2.进行连接调试，保证系统各部件正常工作。
3.设计一个恒定转速控制的闭环调速系统，确定合适的PID控制器参数。
4.进行系统参数整定和闭环调速实验，记录实验数据。
5.分析实验结果，评估系统性能并提出改进建议。
四、实验结果与分析在实验中，我们成功搭建了一个变频调速系统，并进行了恒定转速控制的闭环调速实验。
通过对系统的参数整定和实验调试，我们得到了合适的PID控制器参数，并实现了电机的恒定转速控制。
实验结果显示，通过变频调速系统的控制，电机的转速可以在一定误差范围内保持恒定，具有较好的稳定性和控制精度。
同时，电机的运行效率得到了提高，电机的起动转矩和运行电流得到了控制，从而减少了能耗和损耗。
根据实验结果分析，我们可以进一步优化调速系统的设计和调试，提高系统的控制精度和稳定性。
例如，可以引入模糊控制、神经网络控制等先进的控制算法，以进一步提高系统的性能。
五、结论通过本次实验，我们成功设计并调试了一个变频调速系统，并实现了对电机的恒定转速控制。
实验结果表明，变频调速系统具有较好的稳定性和控制精度，能有效提高电机的运行效率和稳定性。
在今后的工程应用中，变频调速系统将发挥重要作用，提高电机控制的性能和效益。
同时，在实验过程中，我们还发现了系统设计和调试中存在的问题，并提出了改进建议。
基于PLC控制的交流变频调速系统的设计
基于PLC控制的交流变频调速系统的设计1. 引言随着工业自动化的快速发展，交流变频调速系统在工业生产中的应用越来越广泛。
PLC（可编程逻辑控制器）作为控制系统的核心，具有可编程性强、可靠性高、适应性强等优点，成为交流变频调速系统中常用的控制器。
本文将围绕基于PLC控制的交流变频调速系统的设计展开研究，通过对系统结构、工作原理、关键技术等方面进行深入分析和研究，旨在为相关领域的研究和应用提供有价值的参考。
2. 交流变频调速系统概述2.1 交流变频调速原理2.1.1交流变频调速原理概述交流变频调速系统主要是利用电力电子技术，将工频电源转换为频率可调的三相交流电源，从而实现对电机转速的调节。
其基本原理是通过调整电源频率，改变电机的同步转速，从而实现调速。
交流变频调速系统具有调速范围广、调速性能优异、节能效果显著等优点。
2.2交流变频调速系统的分类根据控制方式的不同，交流变频调速系统可分为电压型变频器和电流型变频器。
电压型变频器采用电压调制方式，通过调整输出电压的大小来实现电机转速的调节；电流型变频器则采用电流调制方式，通过调整输出电流的大小来实现电机转速的调节。
2.3交流变频调速系统的主要组成部分交流变频调速系统主要由以下几部分组成：变频器、电机、控制器（如PLC）、传感器（如速度传感器）等。
其中，变频器是系统的核心部分，负责实现电源频率的调节；电机作为系统的执行元件，负责将电能转换为机械能；控制器（如PLC）负责对整个系统进行控制和调节；传感器（如速度传感器）负责实时检测电机转速，并将检测信号反馈给控制器，以便进行实时调节。
3.基于PLC控制的交流变频调速系统设计3.1系统结构设计基于PLC控制的交流变频调速系统结构如图1所示。
系统主要包括以下几个部分：1) PLC控制器：作为系统的核心，负责对整个系统进行控制和调节。
2)变频器：根据PLC控制器的指令，调整电源频率，实现电机转速的调节。
3)电机：将电能转换为机械能，完成各种工作任务。
PLC控制电机变频调速系统的设计
P L C控制电机变频调速系统的设计(共25页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--题目1：控制电机变频调速系统的设计一、任务详情1.1背景调速系统快速性、稳定性、动态性能好是工业自动化生产中基本要求。
在科学研究和生产实践的诸多领域中调速系统占有着极为重要的地位特别是在国防、汽车、冶金、机械、石油等工业中，具有举足轻重的作用。
调速控制系统的工艺过程复杂多变，具有不确定性，因此对系统要求更为先进的控制技术和控制理论。
可编程控制器（PLC）可编程控制器是一种工业控制计算机，是继续计算机、自动控制技术和通信技术为一体的新型自动装置。
它具有抗干扰能力强，价格便宜，可靠性强，编程简朴，易学易用等特点，在工业领域中深受工程操作人员的喜欢，因此PLC已在工业控制的各个领域中被广泛地使用。
变频调速已被公认为是最理想、最有发展前景的调速方式之一，采用变频器构成变频调速传动系统的主要目的，一是为了满足提高劳动生产率、改善产品质量、提高设备自动化程度、提高生活质量及改善生活环境等要求；二是为了节约能源、降低生产成本。
用户根据自己的实际工艺要求和运用场合选择不同类型的变频器。
任务要求通过PLC控制变频器，使三相异步电动机按图1-1所示的曲线运行，并可通过触摸屏远程控制电机的启动、停止，可对电机启动时间、减速时间设定调整，同时要求通过触摸屏实时显示数字电机转速、频率，显示转速图。
电机运行可分为三个部分：第一部分要求电机起动后在60s内从0（r/min）线性增加到1022（r/min）；第二部分是进入恒转速运行阶段，运行时间为120s，转速恒定为1022（r/min）；第三部分是当恒速到了规定时间，进入减速阶段，电机转速要求在40s内降到0（r/min）。
146012851022电机转速r/min图2 异步电动机运行曲线图二、方案设计电路构造思路选用EM AM06作为smart 200plc的扩展模块给予模拟量信号。
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８ ６ ｜ 电气时代 ２００４ 年第 １２ 期
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图３ 主控程序流程 图４ 软件定时中断程序流程
变频调速软件的主要任务是求取调制波脉冲的宽度ｔｋ， 通常采用规则采法，其算式为：
Ａ 相：τＫＡ＝ ＴＣ（１ ＋ Ｍ·ｓｉｎ ωｔ）／２ Ｂ 相：τ ＫＢ＝ＴＣ［１＋ Ｍｓｉｎ（ωｔ－１２０°）］／２ Ｃ 相：τ ＫＣ＝ＴＣ［１＋ Ｍｓｉｎ（ωｔ－２４０°）］／２ 上式中，ＴＣ是采样周期（即载波脉冲周期），其大小取决 于运行频率；Ｍ 是调制系数，也随运行频率而变，它的变化 规律由 Ｖ／Ｆ 曲线确定，Ｍ 值应限制在 １以内。 规则采样法虽然简单实用，但在电源利用率和抑制谐波 （谐波对电动机不利）方面存在问题。近年来人们曾提出了多 种优化方法，诸如改进的规则采样法、非线性采样法和空间 电压矢量法等，试图提高变频调速系统的性能，已取得了一 些效果。本控制器利用空间电压矢量法概念推导了叠加三倍 频的正弦波方法（推导从略）即在上述算式中增加一项１／４· ｓｉｎ３ωｔ。理论分析和实际运行表明，该方法能减少低次谐波， 系统输出电压畸变小，电源利用率高。 ２．软件设计 按变频控制器的功能，将系统软件设计成几个功能相对 独立的模块：主控模块、键盘中断模块、显示模块、软件定 时中断和脉宽计算模块、外控模块及故障识别模块。以下重 点介绍主控模块和软件定时中断模块。 １）主控模块完成系统初始化，即可编程芯片的命令设 置、运行参数和高速输入输出部件置初值，故障识别与显示， 运行状态的判断与控制，以及中断管理等，并调用外控模块， 输入外控命令。程序流程图如图３示。 程序从２０８０Ｈ单元开始执行，在电动机起动前，若有键 盘中断，则执行相应的服务程序，设置运行参数；运行后， 若主回路无故障，则主控程序进入正常循环运行，在运行过 程中不断响应软件定时中断，计算脉宽，并向主回路输出三 相 Ｐ Ｗ Ｍ 波。 ２）软件定时中断模块完成 ＰＷＭ 波的生成和输出任务， 程序流程图如图４示。如前所述，本控制器是利用８０９８的高 速输出部件ＨＳ０来实现这一功能的。从ＨＳ０的工作原理和脉 冲的产生过程可知，要形成三相 ＰＷＭ 波，需设置每一相脉 冲的前沿时刻（由脉冲公式算得）和相应的命令，还需要设置 下一周期的起始和终止时间，软件定时中断程序完成一个三 相 ＰＷＭ 波的输出。由于 ＨＳ０ 是以定时器 Ｔ１ 为计时基准的， 因此脉冲的前后沿时刻是定时器的时间值的偏移量。 根据上述要求，产生三相调制波脉冲总共需三路ＨＳ０ （ＨＳ００～ＨＳ０２）和一个软件定时器，程序定时器将脉冲输出命 令和前后沿时刻传送到 ＨＳ０ 中的有关寄存器中，从而在 ＨＳ００～ＨＳ０２ 端连续输出 Ａ、Ｂ、Ｃ 三相 ＰＷＭ 脉冲信号。EA
整流滤波
主回路
交 流
＋
直流电压
电 源
调 制
波
脉
冲
外
控 电
控制器
压
故障 检测
图１ 变频调速系统构成
电动机 Ｍ
控制器硬件配置 １．控制器功能 变频控制器输出ＰＷＭ波的频率由外控模拟电压或键盘 设定，工作频率范通常为２～１２０Ｈｚ，精度为０．５％；电压／频 率曲线（相当于电动机负载特性）及频率变化斜率均可随意设 定，以满足各种电气传动装置的需要，控制器还具有过载保 护功能。当检测到过压、过流和短路等故障信号时，自动切 断变频电源，以保护主回路功率开关管和电动机免受损坏。
控制器是系统的核心，它产生脉宽调制（ＰＷＭ）波形，驱 动主回路中的功率开关，输出正弦三相交流电，使电动机以 规定转速运行。在 Ｐ Ｗ Ｍ 方式中，正弦波脉冲宽度调制 （ＳＰＷＭ）是最基本的脉冲调制方式之一，控制器输出脉冲的宽 度是按正弦规律变化的，即各个矩形脉冲波下的面积接近于 正弦波下的面积，这样逆变器的输出电压就接近于正弦波。
开始中断Biblioteka 口系统初始化开放键中断
Ｎ 运行？
Ｙ 置 ＨＩＳ．ＨＳ０ 初值
外部控制
置软件定时器时间
开放软件定时中断
显示故 障类型
Ｙ
有故障？
Ｎ 确定运行频率上限限值
停止 Ｙ 运行
低于下限频率？
Ｎ 显示运行频率
保护现场 确定下次中断 设置脉冲前后沿时刻
设置下一周期起始时 Ｙ 到达稳态？
Ｎ 频率增减
计算脉宽 设置下一周期终止值
EA 应用与方案 电气传动
□漯河职业技术学院 陈迎松 □郑州大学 乔伟强
变频调速控制器的设计
控制器是变频调速系统的核心，可利用单片 机实现其硬件配置和软件设计。
交流调速系统中应用最广、最有发展前途的是变频调速 技术，变频调速技术是集电子、自动控制、微电子和 电机学等技术之大成的一项先进技术。它有结构简单，运行 可靠等优异的调速性能和显著的节能效果，因而正逐步取代 直流调速技术，被广泛应用于各个领域，是电气传动的发展 方向。交流调速系统由整流滤波、主回路（逆变器）、控制器 和故障检测等部分组成，如图１所示。
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８ ４ ｜ 电气时代 ２００４ 年第 １２ 期
图２ 控制器逻辑电路
EA 应用与方案 电气传动
２．硬件配置 硬件逻辑电路如图２示。根据控制器实时处理速度和精 度的要求，本系统选用ＭＣＳ－８０９８准十六位单片机作为主控 部件，该芯片扩展少量外围器件便可构成完整的控制器电路。 ８０９８的ＡＣＨ４端接外控输入电压，改变输入电压可调整 变频器输出脉冲的频率，以达到遥控的目的。ＨＳ００～ＨＳ０２ 端输出 ＳＰＷＭ 波，产生三相交流电。ＰＷＭ 端送出脉宽调制 信号，经滤波和运放隔离得到与三相交流电频率相应的直流 电压，作为本系统的模拟输出信号。故障信号通过缓冲器输 入 ８０９８ 的 ＨＳＩ０～ＨＳＩ３，ＣＰＵ 判出之后，即显示故障标志， 并作停机处理。 由于 ８０９８ 内部无 ＥＰＲＯＭ，故扩展了容量为 ８ＫＢ × ８的 ２７６４；另外为使设置的参数不致因断电而丢失，外接了一片 容量为 ２ＫＢ × ８ 的 Ｅ２ＰＲＯＭ２８１６。这两片存储器由 ７４ＬＳ１３９ 译码器选择，它们的寻址范围分别为２０００～３ＦＦＦＨ和４０００～ ４７ＦＦＨ。可编程芯片８２７９ 用来控制键盘和显示器。ＯＵＴＡ０～３、 ＯＵＴＢ０～３ 输出显示数据；ＳＬ０～２经 ７４ＬＳ１３９译码输出扫描信 号，键盘回馈信号送至ＲＬ０～１ 端。ＬＥＤ显示器共有 ４位：１位 特征码，３ 位数字。按键设计成一键多用，共有 ６ 个：起动、 停机（或存数）、参数设置（或运行显示）、参数递增、参数递减 及功能转换键，这６个键分别完成电动机起停以及工作频率、 上下限频率、Ｖ／ｆ曲线、升降速率（频率变化斜率）等参数的设 置，还可以实现频率微调。 控制器软件设计 １．变频算法