等级:
  湖南工程学院
课  程  设  计
    课程名称    专业综合课程设计    光盘行动标语
    课题名称     变频器的电位器控制   
    专    业        自动化         
    班    级        1191班         
    学    号      201101029128       
    姓    名          杨力           
    指导教师  赵葵银、李祥来、沈细等 
2014年6月23 日
湖南工程学院
    课 程 设 计 任 务 书
  课程名称  专业综合课程设计   
  课    题  变频器的电位器控制   
  专业班级        自动化1191班         
  学生姓名            杨力             
  学    号        201101029128         
  指导老师  赵葵银、李祥来、沈细等    
  审    批            黄峰             
  任务书下达日期  2014年6月23日
  任务完成日期 2014年7月4日
设计内容与设计要求
设计内容：
1.使用三菱变频器FR D-700，控制交流电动机调速。
2.确定设计方案。
3.采用外部电位器控制变频器的运行。
4.正确设置变频器的参数。
5.正确地在实验装置上对变频器与交流电机进行接线。
6.并记录2点电压与变频器输出频率的对应关系。
设计要求：
1．设计思路清晰，给出整体设计框图；
2．单元电路设计，给出具体设计思路和电路；
3．分析所有单元电路与总电路的工作原理，并进行试验调试。并给出必要的波形分析；
4．绘制系统接触线图；
5．写出设计报告。
正月十五作文
主 要 设 计 条 件
1.设计参数
1）    输入输出电压：（AC）220（1+15%）、
2）    FR-D700变频器
满文军近况3）    DJ16三相鼠笼式异步电机
4）变频调速控制板
2.可提供实验与仿真条件
电力电子与运动控制技术训练室提供实验条件
林西娅事件
说 明 书 格 式
1．    课程设计封面；
2．    任务书；
3．    说明书目录；
4．    设计总体思路，主电路设计；
5．    控制单元电路设计（各单元电路图）；
6．    实验或仿真调试等。
7．    总结与体会；
8．    附录（完整的总电路图）；
9．    参考文献；
10、课程设计成绩评分表
进 度 安 排
设计时间分为二周
第一周
星期一:课题内容介绍和查资料；
星期二:总体电路接线方案确定
星期三: 总体电路接线方案确定
星期四:控制方式的设定；
星期五:参数优化设置；
第二周
星期一: 实验数据测试、记录；
星期二：实验数据测试、记录；
星期四~五:写设计报告，打印相关图纸；
星期五下午:答辩及资料整理
2021年放假安排时间表法定假日
参 考 文 献
参考文献
[1]王兆安．电力电子技术（第5版）．机械工业出版社，2008
[2]孙培德．现代运动控制技术及其应用．电子工业出版社，2012
[3]陈伯时．电力拖动自动控制系统（第4版））．机械工业出版社，2012
[4]曾 毅．运动控制系统工程．机械工业出版社，2014
[5]刘定建，朱丹霞．实用晶闸管电路大全．机械工业出版社，1996
[6]刘星平．电力电子技术及电力拖动自动控制系统．校内，1999
概  述
变频调速技术已经成为节能和提高产晶质量的有效措施。变频调速的重要性日益得到国家的重视，在国内推广变频调速技术有着非常重大的现实意义和巨大的经济价值和社会价值。低压变颓器技术已经成熟，在众多解决方案中串联多电平高压变频器，以其在输入与输邀谐波、效率秘输入功率因数等方的明显优势，在实际应用领域中占有一席之地，特别在风机、泵类的行业具有良好的市场前景。
黄奕前老公黄毅清
异步电机调速系统的种类很多，但是效率最高、性能最好、应用最广的是变频调速，它可以构成高动态性能的交流调速系统来取代直流调速系统，是交流调速的主要发展方向。变频调速是以变频器向交流电机供电，并构成开环或闭环系统，从而实现对交流电机的宽范围内无极调速。变频器可把固定电压、固定频率的交流电压变换为可调电压、可调频率的交流电。本次课程设计采用基于外部电位器方式的变频器外部电压调速，用变频器+交流鼠笼式感应电动机组合替代了大部分原先只能用直流电机完成的工作，简单易懂，缩小了体积，降低了维修率，使本次课程设计的时间大大缩短。

第1章 设计方案的确定
本次课题为变频器的电位器控制。方案中的K1为启动/停止开关，要求电机转速能随外部电位器的调节而改变。其设计思路图如图1-1所示。
图1-1 变频器外部电压调速设计思路图
    课题所用的变频器为FR-D700系列变频器，它是紧凑型多功能变频器，它的特点有：
    1. 功率范围：0.4~7.5KW；
    2. 通用磁通矢量控制，1Hz时150%转矩输出；
    3. 采用长寿命元器件；
    4. 内置Modbus-RTU协议；
    5. 内置制动晶体管；
    6. 扩充PID，三角波功能；
    7. 带安全停止功能。
综上特点：用此型号的变频器是这次课程设计较为理想的选择。
第2章 主电路设计
2.1 主电路的工作原理
变频调速实际上是向交流异步电动机提供一个频率可控的电源。能实现这个功能的装置称为变频器。变频器由两部分组成：主电路和控制电路，其中主电路通常采用交-直-交方式，先将交流电转变为直流电(整流，滤波)，再将直流电转变为频率可调的交流电（逆变）。
在本设计中采用图2-1的主电路，这也是变频器常用的格式。
图2-1 电压型交直交变频调速主电路
2.2 主电路各部分的设计
2.2.1.交直电路设计
选用整流管组成三相整流桥，对三相交流电进行全波整流。整流后的电压为=1.35=1.35×380V=513V。
滤波电容滤除整流后的电压波纹，并在负载变化时保持电压平稳。
当变频器通电时，滤波电容的充电电流很大，过大的冲击电流可能会损坏三相整流桥中的二极管，为了保护二极管，在电路中串入限流电阻，从而使电容的充电电流限制在允许的范围内。当充电到一定程度，使闭合，将限流电阻短路。
在许多下新型的变频器中，已有晶闸管替代。
电源指示灯HL除了指示电源通电外，还作为滤波电容放电通路和指示。由于滤波电容的容量较大，放电时间比较长（数分钟），几百伏的电压会威胁人员安全。因此维修时，要等指示灯熄灭后进行。
为制动电阻，在变频器的交流调速中，电动机的减速是通过降低变频器的输出频率而实现的，在电动机减速过程中，当变频器的输出频率下降过快时，电动机将处于发电制动状态，拖动系统的动能要回馈到直流电路中，使直流电路电压（称泵升电压）不断上升，导致变频器本省过电压保护动作，切断变频器的输出。为了避免出现这一现象，必须将再生到直流电路的能量消耗掉，和的作用就是消耗掉这部分能量。如图3.1所示，当直流中间电路上电压上升到一定值，制动三极管导通，将回馈到直流电路的能量消耗在制动电阻上。
2.2.2直交电路设计
选用逆变开关管组成三相逆变桥，将直流电逆变成频率可调的交流电，逆变管在这里选用IGBT。
续流二极管的作用是：当逆变开关管由导通变为截止时，虽然电压突然变为零，但是由于电动机线圈的电感作用，储存在线圈中的电能开始释放，续流二极管提供通道，维持电流在线圈中流动。另外，当电动机制动时，续流二极管为再生电流提供通道，使其回流到直流电源。
电阻，电容，二极管组成缓冲电路，来保护逆变管。由于开关管在开通和关断时，要受集电极电流和集电极与发射极间的电压的冲击，因此要通过缓冲电路进行缓解。当逆变管关断时，迅速上升，迅速降低，过高增长的电压对逆变管造成危害，所以通过在逆变管两端并联电容（）来减小电压增长率。当逆变管开通时，迅速下降，迅速升高，并联在逆变管两端的电容由于电压降低，将通过逆变管放电，这将加速电流的增长率，造成IGBT的损坏。所以增加电阻，限制电容的放电电流。可是当逆变管关断时，该电阻又会阻止电容的充电，为了解决这个矛盾，在电阻两端并联二极管（），使电容充电时避开电阻，通过二极管充电。放电时，通过电阻放电，实现缓冲功能。这种缓冲电路的缺点是增加了损耗，所以适用于中小功率变频器。因本次设计所选用的电动机为中容量型，在此选用此种缓冲电路。