变频调速在天车上的应用研究

第一篇：变频调速在天车上的应用研究

变频调速在天车上的应用研究

［摘要］文章论述变频调速的原理、变频调速的优点和ABB调压装置的不足，并对变频调速取代转子串电阻调速的理论依据进行可行性分析。

［关键词］变频调速；变频器；恒转矩；天车

［作者简介］常海吉，安钢第一炼轧厂电气助理工程师，河南安阳，455004；杜奇超，安钢第一炼轧厂电气工程师，河南安阳，455004

［中图分类号］ TH16 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1007-7723（2007）09-0047-0001

目前，天车的调速是通过绕线异步电动机转子串电阻来实现，即不同的转子电阻，理想空载转速n1（同步转速）不变，电动机的最大转矩也不变，但临界转差率Sm却随着转子电阻的增大而增大，从而实现调速。这种调速控制简单，容易实现，投资少。但低速时损耗大，不能平滑调速。变频调速是取代接触器及电阻箱的模块化调速，具有故障自诊断功能，响应速度快，调速平滑，是一种比较理想的调速方法。

一、变频调速原理

异步电动机的转速 n＝60f（1－s）/p

其中：f――电源频率

S――转差率

P――电机极对数

可以看出，改变频率f可以改变转速n。

对异步电动机而言，电动机定子回路的电压平衡方程式为：

Ｕ≈Ｅ1＝４.44ｆｗ1φｍｋｗ1∝ｆφｍ

其中：Ｕ――定子电压

Ｅ1――定子电势

ｗ1――定子绕组每相串联匝数

φｍ――气隙主磁通

ｋｗ１――定子绕组的绕组系数

变频调速在改变f的同时，要求改变定子电压U，以保持气隙主磁通φｍ不变，从而保持电动机的过载能力不变；否则，将引起气隙主磁通的变化，当气隙主磁通增加时，会引起电动机磁路过分饱和，定子电流会急剧增加，影响电动机的负载能力。变频调速的理论依据正是在保证电动机的过载能力不变情况下，依据不同的负载，对f和U按一定的比例调节。天车中的负载是恒转矩负载，负载转矩与Ｕ和f的比值成正比关系，当f增加时，Ｕ增加，电磁转矩大于负载转矩，电动机加速运行；否则，电动机减速运行，当U和f的比值不变时，电磁转矩等于负载转矩，电动机匀速运行。

二、天车运行分析

以安钢第一炼轧厂200T天车主起升为例，采用ABB定子调压和转子串电阻相结合方式进行速度调节，电动机启动时低电压全电阻控制，低电压由ABB调压装置提供，启动后由ABB调压装置和转子切换电阻共同控制电动机速度，属于有级调节；运行中，通过对测速发电机信号的检测完成对电动机的失速控制。

系统提供对ABB调压装置限流保护的熔断器以及检测主回路缺相或断线的电压监测继电器。该控制方式的不足：（1）ABB调压装置属于可控硅调压调速，过载能力低，控制有死区，且不能单独完成调速过程，保护速度响应慢（需要经过测速发电机的反馈）。（2）转子串电阻回路没有保护与检测，当回路出现短路、断路、接地时，容易损坏电机。电阻切换是有级切换，速度调节不平滑，电流常发生突变，容易损坏转子滑环、炭刷和电器控制元件。

三、改造方法及优点

采用变频调速恒转矩控制方式，取代ABB调压装置，将转子短接，失速控制可以由转子上的失速开关直接控制。控制中，只对相关参数进行设置或修改，就能获得需要的速度。采用变频调速具有以下优点：（1）控制线路简单，调速平滑。（2）有故障自诊断功能，内部设置有过电压、过电流、短路、接地等保护，保证运行的可靠性。（3）控制元件采用IGBT，过载能力高、速度响应快。

总之，变频调速是一种先进的控制方式，其采用的IGBT具有通态压降小、断态阻抗大、开关频率高等优点，使得变频调速在高速传动中具有无可比拟的优势。

第二篇：变频调速在天车的应用分析

PLC－变频器在桥式起重机中的应用分析

引言

随着电力电子技术的发展，PLC、变频器等自动化产品在电力拖动领域得到了广泛应用。起重机械采用PLC-变频器调速逐渐得到推广和普及，PLC程序控制取代传统的继电-接触器控制逐渐成为起重机械电气控制的主流；用变频电动机或异步电动机取代绕线电机，再配合先进的现场总线技术和人机界面系统，提高了设备控制精度和稳定性，降低了故障率，且节能效果显著，易于检修维护，成为提高企业生产效率的好途径。

１ 起重机械的组成及负载特点

起重机械最基本的工作机构有以下四种：即起升机构、小车机构、大车机构。起升机构是主要功能机构，其正反转工作变换比较频繁，每次的起吊重量差别比较大，且具有恒转矩负载的特点。起重机械的起升机构由电动机、减速器、卷筒等部分组成，其作用可将原动机的旋转运动转变为吊钩的垂直升降运动，实现吊具垂直升降的目的功能不可缺少的部分。

由于重物在空中具有位能，重物上升时，是电动机克服各种阻力(包括重物的重力、摩擦阻力等)而做功，属于阻力负载；重物下降时，由于重物本身具有按重力加速度下降的能力(位能)，因此，当重物的重力大于传动机构的摩擦阻力时，电动机成为了能量的接受者，故属于动力负载。但当重物的重力小于传动机构的摩擦阻力时，重物仍须由电动机拖动下降，仍属于阻力负载。

为使重物在空中停止在某一位置，在起升机构中还必须设置制动器和停止器等控制部件。为了适应不同吊重对作业速度的不同要求，起升速度应能调节，并具有良好的微动控制性能。微动速度一般在0.25～0.4m/min范围。

通过对起升机构分析不难发现，其工作中的主要有三种转矩：

(1)电动机的转矩TM，即由电动机产生的转矩是主动转矩，其方向可正可负;

(2)重力转矩TG，即由重物及吊钩等作用于卷筒的转矩，其大小等于重物及吊钩等的复合重量G与卷筒半径r的乘积：

TG=G·r(1)

TG的方向永远是向下的。

(3)摩擦转矩T0，即由于减速机构的传动比较大，减速机构的摩擦转矩(包括其他损失转矩)不可忽视。摩擦转矩的特点是，其方向永远与运动方向相反。

２ 变频调速的基本原理与电动机的机械特性 2.1 变频调速的基本原理

一般三相异步电动机调速方法有：(1)改变磁极对数p来改变电机转速，所得到的转速只能是3000、1500、1000…，为有级调速；(2)改变转差率s调速，常用的方法是改变定子电压调速和滑差电机调速，该方法转子损耗较大，效率低；(3)改变定子电源频率f1，其调速属于改变同步转速n1调速，由于没有人为的改变s，转子中不产生附加的转差功率损耗，所以效率高。其是一种较为理想的调速方法，但变频调速需要较复杂的控制电路组成。

三相异步电动机同步转速为（2）

式中，p——磁极对数；

f1——定子电流频率，即电源的频率，f1=50Hz；

s——转差率，即同步转速与转子转速二者之差与同步转速的比值。

由于交流电的频率，T为交流电的周期。变频调速就是改变逆变器输出交流电压的周期，就可以改变交流

电压的频率f。所谓改变周期，实际上是在控制电路上采用晶闸管，通过改变晶闸管的导通时间，实现交流电周期的改变。导通时间越短，输出交流电压周期越短，频率越高。即从控制上，用改变晶闸管门极驱动信号的频率控制逆变器输出电压的频率f1，从而实现电动机工作速度的调节。2.2 电动机变频调速的机械特性

起重机械各部分的拖动系统，一般都需要调速，在变频调速问世之前，已经发明了多种调速方法，获得了广泛的应用。例如：增大或改变转子回路内电阻的调速、电磁调速电动机等等。比较常见的是采用绕线转子异步电动机，调速方法是通过滑环和电刷在转子回路内串入若干段电阻，由接触器来控制接入电阻的多少，从而控制了转速。

n = n0-k(Ra + Ri)T（3）式中，n——电动机的输出转速；

n0 ——电动机理想空载转速；

k——比例系数；

Ra——电枢电阻；

Ri——回路内串电阻；

T ——电枢电流切割磁力线所产生的电磁转矩。

从图2不难发现，由于回路内串电阻的存在，其电动机的机械特性变软，输出速度降低；而机械特性越软，电动机的负载能力越差。

电动机采用变频调速，一方面可以实现节能，另一方面可以保持较硬的机械特性，负载能力较好。下面就起升过程中的电动机工作状态说明变频调速对机械特性的影响情况。

(1)重物起吊上升时，其旋转方向与电枢电流产生的转矩方向相同，即电动机受正向转矩作用，其机械特性在第1象限，如图3中之曲线①和所示，工作点为A点，转速为n1；

当通过降低频率而减速时，在频率刚下降的瞬间，机械特性已经切换至曲线②了，工作点由A点跳变至A’点，进入第二象限，其转矩变为反方向的制动转矩，使转速短时下降，并重新进入第一象限，至B点时，又处于稳定运行状态，B点便是频率降低后的新的工作点，这时，转速已降为n2。

(2)空钩(包括轻载)下降时，吊钩自身是不能下降的，必须由电动机反向运行来实现。此时电动机的转矩和转速都是负的，故机械特性曲线在第三象限，如图4中之曲线③，工作点为C点，转速为n3；

当通过降低频率而减速时，在频率刚下降的瞬间，机械特性已经切换至曲线④、工作点由C点跳变至C’点，进入第四象限，其转矩变为正方向，以阻止吊钩下降，所以也是制动转矩，使下降的速度减慢，并重新进入第三象限，至D点时，又处于稳定运行状态，D点便是频率降低后的新的工作点，这时，转速为n4。

(3)重载下降时，重物将因自身的重力而下降，电动机的旋转方向是反转(下降)的，但其转矩的方向却与旋转方向相反，是正方向的，其机械特性如图5的曲线⑤所示，工作点为E点，转速为n5。这时，电动机的作用是防止重物由于重力加速度的原因而不断加速、达到使重物匀速下降的目的。在这种情况下，摩擦转矩将阻碍重物下降，故重物在下降时构成的负载转矩比上升时小。

２.３ 电动机变频调速与原拖动系统调速的机械特性比较

(1)重物上升时，两种调速方式其机械特性都在第一象限，如图6所示，曲线①表示变频调速时的机械特性，转速为nl。曲线②表示通过转子电路串入电阻来实现调速时的机械特性，即电压调速。从两条曲线可以看出，工作点由A点对应A’点，电动机的转矩大为减小，拖动系统因带不动负载而减速，直至到达B点时，电动机的转矩重新和负载转矩平衡，工作点转移至B点，转速为降n2，负载能力相对于变频调速变化明显。

(2)轻载下降时两种调速方式其工作特点与重物上升时相同，只是转矩和转速都是负的，机械特性在第三象限，如图6的曲线③和曲线④所示。

(3)重载下降时，原拖动系统的电动机从接法上说，是正方向的，产生的转矩也是正的。但由于在转子电路中串入了大量电阻，使机械特性倾斜至如曲线⑤所示。这时，电动机产生的正转矩比重力产生的转矩小，非但不能带动重物上升，反而由于重物的拖动，电动机的实际旋转方向是负的，其工作点在机械特性向第四象限的延伸线上，如图中E点所示，这时，转速为n5。这种工作状态的特点是：电动机的转矩是正的、却被重物“倒拉”着反转。解决这种现象的途径只能是选择较大的功率，这无形便增加了设备成本。

与变频调速方式（如图5所示）相比较，在重载下降时，两种调速方法的工作点都在第四象限，但电动机的工作状态是不同的。

３ 采用变频调速需要注意的问题

(1)重物起吊时起动转矩Ts较大，通常在额定转矩 TN的150％以上。考虑到在实际工作中可能发生的电源电压下降以及短时过载等因素，一般情况下，起动转矩 Ts应按照额定转矩TN的150％～180％来进行选择：

Ts =(150% ~ 180 %)TN(4)

(2)起升机构工作过程中，在重物刚离开泊位上升的瞬间以及在重物刚到达新泊位下降的瞬间，负载转矩的变化是十分激烈的，应引起注意。

(3)起升装置在调整缆绳松弛度时，以及移动装置在进行定位控制时，都需要点动运行，应充分注意点动时的工作特性。

(4)在重物开始升降或停止时，要求制动器和电动机的动作之间，必须紧密配合。由于制动器从抱紧到松开，以及从松开到抱紧的动作过程需要一定的时间(约6s)，而电动机转矩的产生或消失是在通电或断电瞬间就立刻反映的。因此，两者在动作的配合上极易出现问题。如电动机已经通电，而制动器尚未松开，将导致电动机的严重过载；反之，如电动机已经断电，而制动器尚未抱紧，则重物必将下滑，即出现溜钩现象。起重机械变频调速采取的措施

4.1 选择合适的变频器容量

在起重机械中，因为升、降速时的电流较大，应求出对应于最大起动转矩和升降速转矩的电动机电流。

通常，起重机械用变频器容量按以下步骤求出：

(1)恒定负荷上升时的电动机容量PMN（kW）（5）

式中，GN——额定重量(kg)，具体计算时，应考虑须有125％的过载能力；

v——额定线速度(m/min)：

η——机械效率。

(2)变频器容量

变频器的额定电流可由下式求出：

变频器额定电流>电动机额定电流×(6)式中，k1——所需最大转矩÷电动机额定转矩；

k2——1.5(变频器的过载能力)；

k3——1.1(余量)。4.2 溜钩的预防措施

起升机构中，由于重物具有重力的原因，如没有专门的制动装置，重物在空中是停不住的。为此，电动机轴上必须加装制动器，常用的有电磁铁制动器和液压电磁制动器等。多数制动器都采用常闭式的，即：线圈断电时制动器依靠弹簧的力量将轴抱住，线圈通电时松开。

为了有效地防止溜钩，某些新型变频器设置了一些独特的制动功能，如：

(1)零速全转矩功能变频器可以在速度为0的状态下，电动机的转矩也能达到额定转矩的150％。这就保证了吊钩由升、降速状态降为零速时，电动机能够使重物在空中暂时停住，直到电磁制动器将轴抱住为止，从而防止了溜钩。

(2)直流强励磁功能变频器可以在起动之前和停止时，自动进行强直流励磁。使电动机有足够大的转矩(可达额定转矩的200％)，维持重物在空中的停住状态，以保证电磁制动器在释放和抱住过程中不会溜钩。

4.3 变频调速系统的控制

起重机械拖动系统的控制动作包括：吊钩的升降及速度档次、变幅功能等，都可以通过可编程序控制器(PLC)进行无触点控制。

５ 结 语

异步电动机变频调速的电源是一种能调压的变频装置，应用时常采用由晶闸管元件或自关断的功率晶体管器件组成的变频器。除起重机械外，变频调速已经在许多领域内获得广泛应用。可以预见，随着生产技术水平的不断提高，变频调速必将获得更大的发展。

参考文献

1.王进.施工机械概论.北京:人民交通出版社,2002

2．李发海，王岩.电机与拖动基础（第二版）.北京:清华大学出版社,2001

3．陈洪礼.交流电动机的近代调速系统.内蒙古:内蒙古大学出版社,1992

4．郑堤，唐可洪.机电一体化设计基础.北京:机械工业出版社,2002

第三篇：PLC变频调速毕业论文及制作

PLC控制变频器调速系统设计与调试

论文系列 2007-04-16 17:41:25 阅读2292 评论9 字号：大中小

绪 论

可编程控制器（PLC）是在计算机技术、通信技术和继电器控制技术的发展基础上开发出来的，现已广泛应用于工业控制的各个领域。它以微处理器为核心，用编写的程序进行逻辑控制、定时、计数和算术运算等，并通过数字量和模拟量的输入/输出来控制机械设备或生产过程。

如今，PLC在我国各个工业领域中的应用越来越广泛。在就业竞争日益激烈的今天，掌握PLC设计和应用是从事工业控制研发技术人员必须掌握的一门专业技术。

任何生产机械电气控制系统的设计，都包括两个基本方面：一个是满足生产机械和工艺的各种控制要求，另一个是满足电气控制系统本身的制造、使用以及维修的需要。因此，电气控制系统设计包括原理设计和工艺设计两个方面。前者决定一台设备使用效能和自动化程度，即决定着生产机械设备的先进性、合理性，而后者决定着电气控制设备生产可行性、经济性、外观和维修等方面的性能。

在现代控制设备中，机-电、液-电、气-电配合得越来越密切，虽然生产机械的种类繁多，其电气控制设备也各不相同，但电气控制系统的设计原则和设计方法基本相同。

在最大限度满足生产设备和生产工艺对电气控制系统要求的前提下，力求运行安全、可靠，动作准确，结果简单、经济，电动机及电气元件选用合理，操作、安装、调试和维修方便。

要完成好电气控制系统的设计系统，除要求我们掌握必要的电气设计基础知识外，还要求我们必须经过反复实践，深入生产现场，将我们所学的理论知识和积累的经验技术应用到设计中来。本次课程设计正是本着这一目的而着手实施的实践性环节，它是一项初步的模拟工程训练。通过这次课程设计，我感到更深地了解一般电气控制系统的设计要求、设计内容和设计方法。

目 录

课程设计任务书-------------1 绪论-----------------------2 课程设计内容---------------5 一.设计要求---------------5 二.设计任务和目的---------5 三.课题要求---------------5 四.控制要求---------------5 五.总体设计方案-----------6 六．硬件部分设计-----------9 七．软件部分设计-----------13 八．调试过程和结果---------17 心得体会------------------18 参考文献------------------19

课程设计内容

一.设计要求 1.确定控制方案，选择PLC和变频器及电动机型号。2.画出电气控制线路原理图。3.设计程序

4.完成PLC控制系统梯形图软件的编制任务。

5.在实验室条件下，通过试验调试初步验证其程序的正确性。

二.设计任务和目的

1.了解PLC控制变频调速系统。

2.了解OMRON-CS系列CPU加CS1W-MAD44模拟量I/0模块和ID模块。3.了解电气控制系统设计的基本原则、内容与一般步骤。掌握PLC控制变频调速系统调试基本过程及方法。

三.课题要求

1.按题意要求，画出PLC端子接线图及控制梯形图；

2.完成PLC端子接线工作，并利用编程器输入梯形图控制程序，完成调试； 3.完成课程设计说明书

电气控制系统设计的基本原则：在最大限度满足生产设备和生产工艺对电气控制系统要求的前提下，力求运行安全、可靠、动作准确、结构简单、经济、电动机及电气元件选用合理，操作、安装、调试和维修方便。

四.控制要求

1.变频调速器受0~10V输入电压控制；

0V输出频率为0HZ，对应同步转速为0 r/min； 5V输出频率为18HZ，对应同步转速为1500 r/min； 10V输出频率为36HZ，对应同步转速为3000 r/min； 输入电压与输出频率按线性关系变化。

2.要求输出转速按函数变化，请编写梯形图控制程序，并完成调试。

3.改变输出转速~时间的变化函数，重复上述过程.五.总体设计方案

本次设计是实现控制变频调速系统，选用PLC和变频器的组合可完成数字量的输入，实现模拟量和数字量的输出控制。可以通过对频率的调节来实现对速度的控制，使得速度变化更加平滑和实现精确调速。

1.选择机型

本次设计PLC控制变频调速系统设计系统中可以用OMRON-CPM2A PLC加模拟量扩展单元,也可以用OMRON-CS系列CPU加CS1W-MAD44模拟量I/0模块.在这里选用OMRON-CS系列CPU加CS1W-MAD44模拟量I/0模块和ID模块.变频器采用欧姆龙公司的变频器，电机选择380V,3000W，3000r/min。

2.确定系统控制结构 由PLC和变频器组成的开环控制系统，模拟量输入端由两输入，开始与停止按钮；PLC输出端是从0—10V的模拟量作为变频器的输入。

实现如下控制：

0V输出频率为0Hz，对应同步转速为0r/min;5V输出频率为18Hz，对应同步转速为1500r/min;10V输出频率为36Hz，对应同步转速为3000r/min。

当PLC模拟量输出0—10V变化时，变频器输出频率为36Hz；电机经过20s速度由0—3000r/min；电机以最大速度运行10s，PLC模拟量输出由10V将到5V，变频器输出频率为18Hz，对应同步转速降为1500 r/min经历10s达到一定值速度运行20s后，PLC模拟量输出由5V降到0V，变频器输出为0Hz，电机转速为0r/ min。

3.系统流程图

4.系统原理接线图

5.设计步骤

(1)使用PLC的OD模块的两个输入点作为系统的启动和停止信号的输入点；(2)使用PLC的ID模块的一个输出点作为使电机正转启动的输出信号，接到变频器的S0端子上；

(3)连接CS1W-MAD44模拟量I/0模块的A1+、A2-至变频器的电压输入端；(4)调节变频器使其输出频率受模拟量输入电压控制；(5)然后编制输出按时间函数循环的梯形图程序；(6)最后调试并运行。

六.硬件部分设计

1.CS1W-MAD44模拟量I/0模块图

2.CS1W-MAD44模拟量I/0功能块

3.模拟量输出回路

4.输出规格

如果设臵值超过下面提供的规定，将发生输出设臵错误，并将输出有输出保持功能规定的输出量。

根据设计要求选取输出范围:0~10 V： 5.标度转换

输出范围:0~10V所对应的16进制数为:0000H~0FA0H 6.模拟量输出接线图

7.数据交换概要

数据通过特殊I/O单元区域(用来操作单元的数据)和特殊I/O单元DM区域(用来进行初始设臵的数据)在CPU单元和CS1W-MAD44模拟量I/O单元之间交换。

8.I/O刷新数据

模拟输入转换值，模拟输出设臵值，和其它用来操作单元的数据根据单元号在CPU单元的特殊I/O单元区域里分配，并在I/O刷新过程中交换.9.固定数据

单元的固定数据，如模拟量输入信号范围和模拟量输出信号范围，根据单元号在CPU单元的特殊I/O单元DM区域里分配，并在电源接通或单元重启动时交换。

10.设臵单元号开关

每个模拟量I/O单元占据的特殊I/O单元区域和特殊I/O单元DM区域字地址是通过单元前板上的单元号开设臵的。11.模拟量I/0模块的软件设臵过程

在此系统中单元号设臵成4.(1)根据下表，特殊I/0单元域地址CIO2040-CIO2049, 特殊I/0单元DM区域地址D20400-D20499.(2)根据系统原理接线图，A1 A2电压输出1和CIO区中转换可用字表设臵2040为: 0001H

(3)根据输入使用设臵表，设臵D20400为: 0001H

(4)根据输入信号范围表，设臵D20401为: 0001H

上面的所有设臵在程序的1~3条完成。

七.软件部分设计

系统的软件设计是根据系统给定的时间函数运行的，所以软件的设计主要是以时间原则来设计。

1.程序的主体主要由以下三部分组成(1)控制字的设臵(2)时间段设计(3)数据的增减 2.I/0分配表

3.系统设计程序 PLC梯形图

4.程序助记符

LD

启动按钮 LD

停止按钮 KEEP(011)启动保持 LD

启动保持 MOV(021)#000F 2040 //

转换可用位臵1 LD

启动保持

MOV(021)#000F D20400 //

输出使用位臵1 LD

启动保持

MOV(021)#0055 D20401 // 输出信号范围臵0101.0-10V LD

启动保持 ANDNOT T0004

@MOV(021)#0000 D0

//

一个循环开始时臵#0000 LD

启动保持

MOV(021)D0 20

//

送D0 值至输出通道 LD

启动保持

ANDNOT T0004

TIM 0000#0200

//

时间变化流程 TIM 0001 #000 TIM 0002 #0400 TIM 0003 #0600 TIM 0004 #0650

LD

启动保持 AND P_0_02s ANDNOT T0000

@+(400)D0 #0004 D0

// D0值增加,使输出值连续增加 LD

启动保持 AND P_0_02s AND T0001 ANDNOT T0002

@-(410)D0 #0004 D0

// D0值减小,使输出值连续减小 LD 启动保持 AND P_0_02s AND T0003 ANDNOT T0004

@-(410)D0 #0008 D0

// D0值减小,使输出值连续减小 LD 启动保持

OUT 0.00 //

变频器正转启动信号 END(001)5.程序说明

第0条：起动和停止信号，用KEEP保持在2100.00中，表示程序启动运行。

第1条：程序启动运行过程中，根据接线图A1 A2电压输出1和CIO区中转换可用字表设臵2040为: 000FH

第2条：程序启动运行过程中，根据输入使用设臵表设臵D20400为: 000FH 第3条：程序启动运行过程中，根据输入信号范围表设臵D20401为: 0055H

第4条：程序启动时并且每个循环的开始时D0臵#0000，所以输出电压每次都是从0V开始

第5条：只要是在运行过程中，在程序每次扫描过程中D0中的值臵入2040通道中转换成电压输出。

第6条：程序启动运行过程中，每次循环中设臵成五个时间段T0000—T0004，T0004为复位信号。

第7条：程序启动运行过程中，从0—20秒，D0中的数在每个0.02秒脉冲的上升沿时加#0004，则20秒时刚好D0值为#0FA0，即10V。

第8条：程序启动运行过程中，从30—40秒，D0中的数在每个0.02秒脉冲的上升沿时减#0004，则10秒后刚好D0值为#07D0，即为5V。

第9条：程序启动运行过程中，从60—65秒，D0中的数在每个0.02秒脉冲的上升沿时减#0008，则5秒时刚好D0值减为#0000，即0V。

第10条：程序启动运行过程中电机正转信号保持为ON。第11条：程序结束标志。

八.调试过程及结果

调试过程：

1.先将PLC程序传入OMRON-CS PLC中，只连接启动与停止开关，先不与变频器相连接，以免输出电压不正确导致变频器出错。

2.按下启动按钮，然后用万用表测CS1W-MAD44模拟量I/0模块的A1、A2两点间的电压，看是否按照规定曲线运行，如果运行正确则证明PLC部分调试成功。3.连接PLC的输出点与变频器的输入点，并且调试好变频器的参数设臵，最后把变频器的输出与电机接好。

4.最后打开启动按钮，电机正常运行，并且按照给定的时间函数循环运行。显示的最大频率是36HZ。

调试结果：

系统按照给定的时间函数连续循环运行，如图所示，由此说明系统设计合理可靠，此设计完全符合设计要求。

心得体会

通过本次课程设计，对欧姆龙系列PLC的特点有了更深的理解。利用了欧姆龙系列PLC的特点，对按钮、开关等输入/输出进行控制，实现了变频器在控制作用下的自动化。

在本次课程设计的实践环节中，我更深刻地理解和掌握了电器控制及可编程控制器(PLC)的理论知识和动手技能。参阅了大量的电器控制及可编程控制器(PLC)系统设计的书籍资料，查询了大量的图表、程序和数据，使得课程设计的方案和数据更为翔实和准确，力求科学严谨，使本次以变频器为主题的课程设计精益求精。

经历一周的方案设计、比较、论证、探讨等步骤，经过不懈的努力和反复的验证，积聚了同组同学的一致讨论并通过，再加上指导老师的细心点拨和教诲，终于成功地完成了本次课程设计。但是，由于学识浅薄和资历肤浅，对待解决问题还不成熟，望老师不吝纠正，深感谢意！

参考文献

电器控制及可编程控制器

祖龙起 主编

轻工业出版社 可编程控制器原理与程序设计

谢客明 主编 日本OMRON公司CPM2A编程手册 张立科 主编

电子工业出版社 2003

第四篇：《变频调速应用》课程教学大纲

《变频调速应用》课程教学大纲

Variable Voltage and Variable Frequency Technology 课程编号：2000652

适用专业：电气工程及其自动化

学 时 数：32 学 分 数：2

执 笔 者：汤钰鹏 编写日期：2002年5月

一、课程的性质和目的

课程性质：《变频调速应用》是电气工程及其自动化专业的专业选修课。

主要任务：通过对《变频调速技术及应用》课程的学习，使学生对异步电动机变频调速系统有一个系统的了解，对变频调速方法的特点、重要性、应用领域有一个正确的认识，为在今后工作中解决实际问题打下良好的基础。

二、课程教学内容:

第一章 交流调速系统概述（讲授4学时）

了解交流调速传动的发展过程及其应用领域、应用目的，了解异步电动机的基本调速方法、了解变频器的基本分类。

重点：变频调速方法及特点。

第二章 异步电动机的变频调速（讲授4学时）

了解异步电动机在非正弦电源供电情况下的运行特点，掌握异步电动机的变频运行方式、运行特性（包括V/F运行方式、恒磁通运行方式和恒功运行方式）；掌握在非正弦电源供电情况下异步电动机的磁通、电流、转矩分析方法及特点。

重点：异步电动机的变频运行方式、运行特性。

第三章 变频器的结构及工作原理（讲授2学时）

了解变频器的基本结构及工作原理，掌握逆变器的工作原理。重点：交直交电压型逆变器的工作原理。

第四章 脉宽调制技术（讲授8学时，实验4学时）

了解脉宽调制方式的种类和脉宽调制技术的作用。

重点：正旋脉宽调制技术、磁通轨迹控制（电压空间矢量控制）脉宽调制技术。第五章 变频调速系统（讲课2学时）

了解变频调速系统的构成、控制对象和控制方式。

重点：异步电动机、变频器和外围设备的选择。

第六章 通用变频器的运行功能（讲课2学时、实验2学时）

了解通用变频器的运行功能，掌握通用变频器的参数设置方法。

重点：变频器运行功能的选择。

第七章 通用变频器的应用（讲课4学时）

了解通用变频器的应用情况及其应用领域的相关技术，掌握通用变频器的应用方法。

重点：通用变频器的应用方法。

三、课程教学的基本要求

本课程的教学环节包括：课堂讲授、课外作业、实验和考试等。通过各个教学环节重点培养学生分析问题和解决问题的能力。

（一）课堂讲授

以案例教学和实验教学为主，教学中多提问题以引导学生思考，设置适当的课堂讨论，以加深学生对知识的理解和提高学生对知识的应用能力。

（二）课外习题

第一章1题、第二章2题、第三章1题、第四章2题、第五章1题、第六章2题。

（三）实验

开设6个学时的开放性实验，让学生了解电压型变频器的基本结构、熟悉输入测、直流测、输出测的电压波形和电流波形，掌握改善电流波形的方法。熟悉通用变频器的各项运行功能，掌握通用变频器的参数设置方法。

（四）考试环节

考试形式分为笔试和实际操作考试两部分，考试题型分为：简答题、论述题等。

四、本课程与其它课程的联系与分工

本课程的先修课为“电机学”、“电力电子技术”等。

五、建议教材与教学参考书

1．满永奎编著，《通用变频器及其应用》机械工业出版社

2．吴忠智编著，《变频器应用手册 》 机械工业出版社

第五篇：《变频调速应用》课程教学大纲

《变频调速应用》课程教学大纲

Variable Voltage and Variable Frequency Technology 课程编号：2000652

适用专业：电气工程及其自动化

学 时 数：32 学 分 数：2

执 笔 者：汤钰鹏 编写日期：2002年5月

一、课程的性质和目的

课程性质：《变频调速应用》是电气工程及其自动化专业的专业选修课。

主要任务：通过对《变频调速技术及应用》课程的学习，使学生对异步电动机变频调速系统有一个系统的了解，对变频调速方法的特点、重要性、应用领域有一个正确的认识，为在今后工作中解决实际问题打下良好的基础。

二、课程教学内容:

第一章 交流调速系统概述（讲授4学时）

了解交流调速传动的发展过程及其应用领域、应用目的，了解异步电动机的基本调速方法、了解变频器的基本分类。

重点：变频调速方法及特点。

第二章 异步电动机的变频调速（讲授4学时）

了解异步电动机在非正弦电源供电情况下的运行特点，掌握异步电动机的变频运行方式、运行特性（包括V/F运行方式、恒磁通运行方式和恒功运行方式）；掌握在非正弦电源供电情况下异步电动机的磁通、电流、转矩分析方法及特点。

重点：异步电动机的变频运行方式、运行特性。

第三章 变频器的结构及工作原理（讲授2学时）

了解变频器的基本结构及工作原理，掌握逆变器的工作原理。重点：交直交电压型逆变器的工作原理。

第四章 脉宽调制技术（讲授8学时，实验4学时）

了解脉宽调制方式的种类和脉宽调制技术的作用。

重点：正旋脉宽调制技术、磁通轨迹控制（电压空间矢量控制）脉宽调制技术。第五章 变频调速系统（讲课2学时）

了解变频调速系统的构成、控制对象和控制方式。

重点：异步电动机、变频器和外围设备的选择。

第六章 通用变频器的运行功能（讲课2学时、实验2学时）

了解通用变频器的运行功能，掌握通用变频器的参数设置方法。

重点：变频器运行功能的选择。

第七章 通用变频器的应用（讲课4学时）

了解通用变频器的应用情况及其应用领域的相关技术，掌握通用变频器的应用方法。

重点：通用变频器的应用方法。

三、课程教学的基本要求

本课程的教学环节包括：课堂讲授、课外作业、实验和考试等。通过各个教学环节重点培养学生分析问题和解决问题的能力。

（一）课堂讲授

以案例教学和实验教学为主，教学中多提问题以引导学生思考，设置适当的课堂讨论，以加深学生对知识的理解和提高学生对知识的应用能力。

（二）课外习题

第一章1题、第二章2题、第三章1题、第四章2题、第五章1题、第六章2题。

（三）实验

开设6个学时的开放性实验，让学生了解电压型变频器的基本结构、熟悉输入测、直流测、输出测的电压波形和电流波形，掌握改善电流波形的方法。熟悉通用变频器的各项运行功能，掌握通用变频器的参数设置方法。

（四）考试环节

考试形式分为笔试和实际操作考试两部分，考试题型分为：简答题、论述题等。

四、本课程与其它课程的联系与分工

本课程的先修课为“电机学”、“电力电子技术”等。

五、建议教材与教学参考书

1．满永奎编著，《通用变频器及其应用》机械工业出版社 2．吴忠智编著，《变频器应用手册 》 机械工业出版社

1、变频器的分类方式？(1)、按变换频率方法分

a、交直交变频器 先由整流器将电网中的交流电流整流成直流电，经过滤波，而后由逆变器再将直流逆变成交流供给负载； b、交交变频器 只用一个变换环节就可以把恒压恒频的交流电源变换成变压变频电源，因此又称直接变频装置

(2)、按主电路工作方法分

a、电压型变频器 当中间直流环节采用大电容滤波时，称为电压型变频器b、电流型变频器 采用高阻抗电感滤波时成为电流型变频器

(3)、按变频器调压方法分

PAM变频器： 逆变器负责调节输出频率，通过改变直流环节的电压或电流来改变输出电压或电流；PWM变频器： PWM方式是在变频器输出波形的一个周期产生多个脉冲波，其等值电压为正弦波，波形较平滑

(4)、按控制方式分

a、U/F控制变频器 采用普通的VVVF控制方式实现； b、SF控制变频器 采用转差频率控制方式实现；c、VC控制变频器 采用矢量控制方式实现

2、一般的通用变频器包含哪几种电路？

整流电路、中间直流电路、逆变电路、制动电路、控制电路

3、四种调速方式？

（1）变频调速（2）变转差调速（3）串级调速（4）变极调

4、变频器调速系统的调试方法有哪些？

空载实验、带负载测试、全速停机试验、正常运行试验

5、变频器过流跳闸和过载跳闸的区别是什么？

过流主要用于保护变频器，而过载主要用于保护电动机。因为变频器的容量有时需要比电动机的容量加大一挡或两挡，这种情况下，电动机过载时，变频器不一定过流。过载保护由变频器内部的电子过热保护功能进行，在预置电子过热保护功能时，应该准确地预置“电流取用比”即电动机额定电流和变频器额定电流之比的百分数、