沈阳理工大学课程设计
3 变频器的选择
3.1 变频器的控制方式
1.转差频率控制
转差频率控制就是通过控制转差频率来控制转矩和电流。转差频率控制需要检出电动机的转速，构成速度闭环，速度调节器的输出为转差频率，然后以电动机速度与转差频率之和作为变频器的给定频率。与U/f控制相比，其加减速特性和限制过电流的能力得到提高。 2.矢量控制
矢量控制，也称磁场定向控制。它是70年代初由西德F.Blasschke等人首先提出，以直流电机和交流电机比较的方法阐述了这一原理。由此开创了交流电动机和等效直流电动机的先河。矢量控制变频调速的做法是将异步电动机在三相坐标系下的定子交流电流Ia、Ib、Ic。通过三相-二相变换，等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1、Ib1，再通过按转子磁场定向旋转变换，等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1、It1(Im1相当于直流电动机的励磁电流，It1相当于直流电动机的电枢电流)，然后模仿直流电动机的控制方法，求得直流电动机的控制量，经过相应的坐标反变换实现对异步电动机的控制。 3.直接转矩控制
转矩控制的优越性在于，转矩控制是控制定子磁链，在本质上并不需要转速信息，控制上对除定子电阻外的所有电机参数变化鲁棒性良好，所引入的定子磁链观测器能很容易估算出同步速度信息，因而能方便的实现无速度传感器，这种控制被称为无速度传感器直接转矩控制。 4.恒转矩负载
多数负载具有恒转矩特性，但在转速精度及动态性能等方面要求一般不高，例如挤压机，搅拌机，传送带，厂内运输电车，吊车的平移机构，吊车的提升机构和提升机等。选型时可选V/f控制方式的变频器，但是最好采用具有恒转矩控制功能的变频器。要求控制系统具有良好的动态，静态性能。
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3.2变频器的选型
通用变频器的选择包括类型选择和容量选择两个方面。 采用变频器的目的：恒压控制或者恒流控制。
变频器的负载类型：9-19型离心通风机为二次方率负载，可选用风机、泵类专用变频器。
变频器与负载的匹配: Y315S-2型电动机额定功率为110KW，额定电压380VAC，额定电流200A，所选变频器应满足以上要求。
西门子自动化产品具备强大的通讯功能和全面的配套软件。西门子的MM410-MM440系列变频器，是西门子变频器中最低端的经济型系列，不仅具有西门子工程型变频器MasterDrive的良好架构，还具有较高的性能价格比。MM4新一代变频器给用户提供一个完全开放的编程平台，使用户可以根据自己的需要最大限度的合理利用有限的资源实现尽可能复杂的控制特性。它的几十个自由功能块可以代替PLC实现一些简单的编程操作。其中：
MM420具有模块化设计，额定功率范围0.12～11kW。操作面板和通讯模块可以不使用任何工具，非常方便的用手进行更换，MM420适合用于各种变速驱动系统装置，尤其适合用于水泵，风机和传送带系统的驱动装置。
MM430适合用于工业部门的水泵和风机。比420具有更多的输入输出端，还具有优化的带有手动，自动切换的操作面板，以及自适应功能的软件。MM430防护等级是IP20,无滤波器，三相380V输入，C型尺寸。
MM440适合用于各种变速驱动装置。尤其适合用于吊车和起重系统，立体仓储系统，食品，饮料和烟草工业以及包装工业的定位系统。这些应用对象要求变频器具有比常规应用更高的技术性能和更快的动态响应。
经对各种变频调速系统技术经济性能论证，选用MM430西门子的变频调速系统应用于风机上。 MM430变频器是标准风机水/泵专用型变频器它传动平稳、运转轻松无忧,为风机和水泵类变转矩控制专家。其功能为线性U/f控制，多点设定的U/f控制，磁通电流控制，内置PID控制器，矢量控制。功率范围为7.5～250kW。图3-1是MM430变频器结构框图。
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图3-1 MM430变频器结构框图
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4 鼓风机变频调速节能原理
工业鼓风机的工作要求是指在特定的工作环境中，风机输出的风量要随着外界条件的变化，保持在设定的参数值上。这样，既可满足工作要求，又不使电动机空转，而造成电能的浪费。为实现上述目标，本系统采用闭环控制的方式。工业现场的压力由压力传感器检测，变换成模拟输入反馈信号，经A/D转换后 1与PLC中给定值比较，再经D/A转换变成模拟量输出信号，控制变频器调节风机转速，从而达到控制工厂车间温度的目的[2]。系统组成简图如上图2-1所示。 离心式鼓风机属典型的平方率负载，理想
的平方率负载的阻转矩T与转速N的平方成正比。
4.1 鼓风机线路设计
（1） 系统主电路
如图4-1所示该图L1，L2，L3作为鼓风机变频器输入端子，经过变频器，由输出端子U、V、W接入电动机中，接入端由断路器及过流过压等保护装置组成，接触器起连接软开关作用。 （2））系统的控制电路
如图4-2所示，它由1台电动机，一套压力传感器、断相相序保护装置以及供电主回路等构成。该系统的核心是S7-200（CPU224）和MICROMASTER 430。MICROMASTER 430是泵和风机类专用变频器，扩展功能强．CPU224集成了14点输入10点输出，共有24点数字量I/0，其模拟量扩展模块具有较大的适应性和灵活性，且安装方便，满足设计需要。
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图4-1 系统主电路图
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