电力电子课程设计---变频技术的工程应用.docVIP

电力电子技术课程设计报告 题目变频技术的工程应用 姓 名 学 号 年 级 专 业 系（院） 指导教师 　　 年 月 日  目 录 一.引言...................................................1 二.课程设计内容...........................................1 三.设计方案选择及论证....................................2 四.硬件各功能模块设计....................................3 五.软件部分变频器选择与设计..............................6 六.总体电路.............................................11 七.总结..................................................11 八.参考文献..............................................12 一、引言 　　针对社会发展中出现的热点和难点问题选题研究，现如今的社会，讲究环保、节能、可持续发展，如何在给人类提供方便舒适的生活环境下而尽量的节约能源成为了社会的热点话题，空调是现代化楼宇中不可缺少的一部分，随着我国经济的不断发展和城市化进程的不断推进，中央空调的应用会越来越广泛。但是中央空调的能耗非常大，约占整个建筑总用电量的60%-70%。对中央空调系统的节能研究、节能改造显得尤为重要。 　　由于设计时，中央空调系统必须按天气最热、负荷最大时设计，并且留10-20设计余量，然而实际上绝大部分时间空调是不会运行在满负荷状态下，存在较大的富余，所以节能的潜力就较大。[1]其中，冷冻主机可以根据负载变化随之加载或减载，冷冻水泵和冷却水泵却不能随负载变化作出相应调节，存在很大的浪费。水泵系统的流量与压差是靠阀门和旁通调节来完成，因此，不可避免地存在较大截流损失和大流量、高压力、低温差的现象，不仅大量浪费电能，而且还造成中央空调最末端达不到合理效果的情况。 　　再因水泵采用的是Y-△起动方式，电机的起动电流均为其额定电流的3～4倍，一台90KW的电动机其起动电流将达到500A，在如此大的电流冲击下，接触器、电机的使用寿命大大下降，同时，起动时的机械冲击和停泵时水垂现象，容易对机械散件、轴承、阀门、管道等造成破坏，从而增加维修工作量和备品、备件费用。 　　综上，为了节约能源和费用，需对水泵系统进行改造，以便达到节能和延长电机、接触器及机械散件、轴承、阀门、管道的使用寿命。这是因为变频器能根据冷冻水泵和冷却水泵负载变化随之调整水泵电机的转速，在满足中央空调系统正常工作的情况下使冷冻水泵和冷却水泵作出相应调节，以达到节能目的。 二、设计任务 1.确定控制方案，论证其工作原理的可行性，选择节能的环节。 2.画出线路原理图，介绍各环节工作原理。 3.设计软件控制要求。 4.选择PLC和变频器。 5.总结设计。 三、设计方案选择及论证 风机和水泵的应用范围非常广泛，其电能消耗和相关设备的节流损失及维护维修费用占到生产成本的7%~25%，是一笔不消的生产费用开支。随着经济改革的不断深入，节能降耗已成为降低生产本、提高产品质量的重要手段之一。而20 世纪80 年代初发展起来的变频调速技术是一项集现代电力电子技术和计算机技术于一体的高效节能技术，它使得电动机及其拖动负载在无需任何改动的情况下即可按照生产工艺要求调整转速输出，从而降低电动机功耗达到系统高效运行的目的。目前，变频调速技术已经成为现代电力传动技术的一个主要发展方向。卓越的调速性能、显著的节电效果，善现有设备的运行工况，提高系统的安全可靠性和设备利用率，延长设备使用寿命等优点随着应用领域的不断扩大而得到充分的体现。它顺应了工业生产自动化的要求，开创了一个全新的智能电机时代。 1.交流变频调速原理 三相异步电动机可用下式表示： n = n1 (1 - s) =60f / p (1 - s) 式中：n—电动机转速，r/min ； n1—电动机的同步转速，r/min ； p —磁极对数； f—电源频率，Hz ； s—转差率。 由上式可以得出，三相异步电动机的调速方法有3 种，分别是：变极调速、变转差率调速和变频调速。但是前两种方法有许多缺点，若变极调速，则调速范围较小，不能实现无级调速；若变转差率调速，低速时转差率大，转差损耗也大，则效率低；若用变频调速，从高