低压电动机变频调速控制方式探讨-开题报告-文献综述-参考文献

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（一）国内研究现状

国内交流变频技术发展现状：从总体上看我国电气传动的技术水平较国际先进水平差距5－10 年。在大功率交－交变频、无换向器电机等变频技术方面，国内只有少数科研单位有能力制造，但在数字化及系统的可靠性方面与国外还有相当差距。而这方面产品在诸如抽水蓄能电站机组启动及运行、大容量风机、压缩机和轧机传动、矿井卷杨方面有很大需求，发展前景比较乐观。在中小功率变频技术方面，国内学者作了大量的变频理论的基础研究，早在80年代，已成功引入矢量控制的理论，针对交流电机的多变量、强耦合、非线性的特点，采用了线性解耦和非线性解耦的方法，探讨交流电机变频调速的策略控制[7]。进入90年代，随着高性能单片机和数字信号处理器的使用，国内学者紧跟国外最新控制策略，针对交流感应电机特点，采用高次谐波注入SPWM 和空间矢量控制（SVPWM）等方法，控制算法采用模糊控制、神经网络理论对感应电机转子电阻、磁链和转矩进行在线观测，在实现无速度传感器交流变频调速系统的研究上作了大量的基础研究。随着大功率变频器的推广应用，越来越多的企业在新的建设项目和技改项目中，开始考虑3KV电压等级以上的电机变频调速问题，市场开始升温。在刚刚起步的高压变频器领域，技术方案包括了高－低－高、高－低、高中多电平H桥主回路、三电平主回路和直接串联电流源型等多个技术流派。但总的来讲，高压变频调速市场目前在我国仍处于初级阶段，市场容量较小，但是高压变频技术、因其特有的自身功耗小的优势，还是吸引了包括国外许多企业不断加大研发和生产、力度。 电气传动领域因变频技术的发展而焕然一新，电压等级从110～10000V，容量从数百瓦的伺服系统到数万千瓦的特大功率传动系统；从一般要求的调速系统 到精度、快响应的高性能的调速系统。从单机调速到多机协调调速传动，几乎无所不有,实践证明交流调速技术的应用为工农业生产及节能方面带来了巨大的社会效益[9]。现在交流调速系统以全面、逐步取代直流调速系统，交流调速在电气传动领域中占据了统治地位已是公认的事实。变频器亦叫电动机变频调速器，是一种静止的频率变换器。

20世纪是电力电子变频技术由诞生到发展的一个全盛时代。最初的交流变频调速理论诞生于20世纪20年代，直到60年代，由于电力电子器件的发展，才促进了变频调速技术向实用方向发展。70年代席卷工业发达国家的石油危机，促使他们投入大量的人力、物力、财力、去研究高效率的变频器，使变频调速技术有了很大的发展并得到推广应用。80年代，变频调速已产品化，性能也不断提高，发挥了交流调速的优越性，广泛地应用于工业各部门，并且部分取代了直流调速。进入90年代，由于新型电力电子器件如IGBT（绝缘栅双极晶体管Insolated Gate Bipolar Transistor），IGCT(集成门极换向型晶闸管Integrated Gate Commutated Thyristor)等的发展及性能的提高、计算机技术的发展，如由16位机发展到32位机以及DSP（数字信号处理器Digital signal processor）的诞生和发展等以及先进控制理论和技术的完善和发展（如磁场定向矢量控制、直接转矩控制）等原因，极大地提高了变频调速的技术性能，促进了变频调速技术的发展，使变频器在调速范围、驱动能力、调速精度、动态响应、输出性能、功率因数、运行效率及使用的方便性等方面大大超过了其它常规交流调速方式，其性能指标也超过了直流调速系统，达到取代直流调速系统的地步。目前，交流变频调速以其优越的性能而深受各行业的普遍欢迎，在电力、轧钢、造纸、化工、水泥、煤炭、纺织、铁路、食品、船舶、机床等传统工业的改造中和航天航空等新技术的发展应用中无不看到变频调速技术的踪影，变频调速技术取得了显著的经济效益。

（二）国外研究现状

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。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[7]。

 国外交流变频调速技术高速发展状况：功率器件的发展：近年来高电压、大电流的GTR、GTO、IGBT、IGCT 等器件的生产以及并联、串联技术的发展应用，使高低压大功率变频器产品的生产及应用成为现实。控制理论和微电子技术的发展：矢量控制、磁通控制、转矩控制、模糊控制、适应、神经网络等新的控制理论为高性能的变频器提供了理论基础,32位高性能微处理器及信号处理器和专用集成电路（ASIC），SLE4520等的快速发展，为实现变频调速传动设备高精度、多功能提供了硬件手段[10]。基础工业和各种制造业的高速发展，变频调速传动设备相关配套件实现了社会化、专业化生产使得交流变频技术广泛应用。国外交流变频调速技术的现状具有以下特点：

(1) 在功率器件方面，近年来高电压、大电流的SCR、GTO、IGBT、IGCT等器件的生产以及并联、串联技术的应用，使高电压、大功率变频器产品的生产及应用成为现实。

(2) 在微电子技术方面，16位、32位的高速处理器以及DSP和ASIC（专用集成电路Application Specific IC）技术的快速发展，为实现变频器高精度、多功能化提供了硬件手段。

(3) 在控制理论方面，矢量控制、磁通控制、转矩控制、智能控制等新的控制理论为研制高性能变频器的发展提供了相关理论基础。

(4) 在产品化生产方面，基础工业和各种制造业的高速发展，促进了变频器相关配套件的社会化、专业化生产。

在国家“八五”科技攻关计划中，交流调速技术被列为重点科技攻关项目。在“九五”计划中，交流调速及相关技术也受到重视。但是我国电力半导体器件虽然经过较长时间的发展，总体水平仍然很低，几乎不具备新产品的独立开发能力。IGBT、GTO器件的生产虽引进了国外技术，但一直未形成规模经济效益，变频器产品所用半导体功率器件的制造也几乎是空白，这在一定程度上影响了变频调速技术的发展。从总体上看我国电气传动的技术水平较国际先进水平差距10-15年。在大功率交-交变频技术、无换向器电机等方面，国内虽然有少数科研单位有能力制造，但在数字化及系统可靠性方面与国外相比，还有相当差距。在中小功率变频技术方面，国内几乎所有的产品都是采用普通V/F控制，仅有少量样机采用矢量控制，品种与质量还不能满足市场需要，只能靠大量进口产品满足需求。

二、^范文提纲

提供二级或者三级提纲

1 绪论

    1.1 课题的研究现状和意义

    1.2 变频器的动态发展趋势

2 方案设计

    2.1 变频器的主电路方案

    2.2 系统的原理框图

    2.3 电动机原始参数

    2.4 异步电机的工作原理

    2.5 变频调速的控制方式

3 变频器主电路

    3.1主电路的工作原理

    3.2主电路各部分设计

    3.3 IGBT及驱动模块介绍

4  控制回路

    4.1 驱动电路

    4.2 保护电路

    4.3 控制系统的实现

5  变频器软件设计

    5.1 流程图

    5.2 SA4828的编程

    5.3 程序设计

结论

致谢

参考文献

三、参考文献

[1] 岳庆来主编.变频器、可编程序控制器及触摸屏综合应用技术[M].北京市:机械工业出版社, 2006.03

[2] 张雪琴，常荣胜,张立涛等.基于PLC的电机变频调速系统设计[J].机电信息，2011,15:152～153

[3] 陈丽.基于PLC控制的电机变频调速系统[J].内江科技，2011,2:100.105

[4] 彭燕.基PLC的控制电机变频调速系统设计[J].科技资讯，2010,10:58

[5] 黄永红,吉裕晖,杨东等.PLC控制电机变频调速试验系统的设计与实现[J].电机与控制应用，2009,10:40～43

[6] 王建伟.基于PLC的电机变频调速试验系统开发[D].硕士学位^范文.山西:中北大学,2010

[7] 陈元勇.PLC控制电机变频调速试验系统的设计与实现[D].硕士学位^范文. 山东:山东大学,2008

[8] 刘建华,张静之.三菱FX2N系列plc应用技术[M].北京市:机械工业出社，2010,05

[9] 原魁,刘伟强. 变频器基础与应用[M]. 北京市:冶金工业出版社,1997.20

[10] 徐银泉.交流调速系统及其应用[M].北京市:纺织出版社,1990,06.50

[11] 郑晟,巩建平,张学等.现代可编程序控制器原理与应用[M].北京:科学出版社，

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[12] Nader N. Barsoum, Pin Rui Chin. Ethernet Control AC Motor via PLC Using LabVIEW[J].Intelligent Control and Automation,2011,2:330-339