水泵变频调速系统自控课程设计.docVIP

《自动控制》课程设计 课题：水泵变频调速系统 班 级：电气1101 学 号：0401110130 姓 名：程思儒 指导教师：杨科科 河南工业职业技术学院 2013年10月30日 目录 第一章 引言 1 1.1 研究背景 1 1.1.1 变频技术的国内外发展与现状 1 1.2 本设计研究的主要内容 1 第二章 水泵变频调速控制系统总体设计方案 3 2.1变频调速控制系统的理论基础 3 2.1.1三相异步电动机的调速原理 3 2.1.2软启动器及其使用 4 2.2水泵变频调速控制系统的分析说明 6 2.2.1水泵变频调速恒压供水系统构成 6 2.2.2中水系统的主电路接线图 7 第三章 系统硬件的设计 8 3.1软启动器的选择 9 第四章 参数复位 10 总结 10 参考文献 11 附录A 12 第一章 引言 1.1 研究背景 1.1.1 变频技术的国内外发展与现状 计算机控制技术及电的发展我国60%的发电量是电动机消耗掉的，因此如何利用电机调速技术进行电机运行方式的改造以节约电能，受到国家和业界人士的重视。从20世纪80年代后半期开始基于VVVF技术变频器Hz,水泵电机停车。当下次用水时，随着用水量的增加，管网压力降低，变频器开始由低频启动，直到运行在满足用水压力要求的相应频率下。 另外两台水泵作为工频备用泵，当变频水泵达到额定频率且人不满足系统用水要求时，自动启动1台工频备用泵。如启动后系统压力大于母管压力时，不立即切除工频备用泵，而是首先由变频调节系统母管压力，以避免切除备用泵后系统母管压力急剧下降造成备用泵频繁启动。当变频泵调整为某一合适的频率时，切除备用泵，改为变频调节。当启动1台工频备用泵仍不满足系统用水要求是在启动另外一台工频备用泵，以满足系统用水要求。 为了保证水系的安全用水，系统应设计变频器故障旁路功能。即在变频器检修或故障情况下系统具有工频供水功能，使供水系统更加安全，更加可靠。 系统采用的变频器，可实现PID控制，能无冲击的再启动瞬停后正在旋转的电动机。 2、变频柜功能 变频柜控制方式分为：手动操作、自动运行两种。具体功能描述如下： 操作方式选择功能 系统的操作方式由设置在变频控制柜上的转换开关选择。 第二章 水泵变频调速控制系统总体设计方案 2.1变频调速控制系统的理论基础 2.1.1三相异步电动机的调速原理 (2.1) 式中：f表示电源频率，p表示电动机极对数，s表示转差率。 从上式可知，三相异步电动机的调速方法有： (l) 改变转差率 (2) 改变电机极对数 (3) 改变频率 改变转差率调速，异步电动机运行时，从定子传给转子的电磁功率一部分转化为有效功率被负载消耗掉，另一部分就是转差功率。而转差功率等于转差率与电磁功率的乘积。又因为电磁功率等于转矩乘以角速度，所以若负载不变则电磁功率等于常数。那么负载不变时转差功率正比于转差率，改变转差功率就可以改变转差率，从而改变电机的转速。有两种改变转差功率的办法，一是把全部的转差功率转化成热能消耗掉，但这种调速在转速越低时效率也越低，如降低定子电压、绕线转子异步电动机转子串电阻、电磁转差离合器的调速都属于该方式；二是除小部分能量消耗在转子电阻上外，其余大部分反馈给电网或被充分利用。绕线转子异步电动机一般采用串级调速的方式，其最大优点是它可以回收转差功率，节能效果好，且调速性能也好，但由于线路过于复杂，增加了中间环节的电能损耗，且成本高而影响它的推广价值。 改变电机极对数调速的调控方式控制简单，投资省，节能效果显著，效率高，但需要专门的变极电机，是有级调速，而且级差比较大，即变速时转速变化较大，转矩也变化大，因此只适用于特定转速的生产机器。 改变频率调速，由公式可知，当转差率变化不大时，异步电动机的转速n基本上与电源频率f成正比。连续调节电源频率，就可以平滑地改变电动机的转速。但是，单一地调节电源频率，将导致电机运行性能恶化。随着电力电子技术的发展，已出现了各种性能良好、工作可靠的变频调速电源装置，它们促进了变频技术的发展。 2.1.2软启动器及其使用 传统的三相异步电动机启动线路较简单，不许外加启动装置，但其启动电流冲击较大，启动转矩较小且不可调节。电动机停机时采用控制接触器的触点断开，切掉电源，从而使其自由停车，这样会造成电网的剧烈波动。 对于启动电流和启动转矩要求较高的场合，可选用软启动器。其主要特点具有软起动和软停车功能，启动电流和启动转矩可调节，另外还有电动机过载保护等功能。 1.软启动器的工作原理 如图2.1所示为软启动器内部原理结构示意图。它主要由三相交流调压电路和控制电路构成。其基本原理是利用晶闸管的移相控制原理，通过控制晶闸管的导通角来改变其输出电压，达到