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1、河北能源职业技术学院毕业设计目录目录第 1 章 引言- 2 -第 2 章 恒液位供水系统的设计- 3 -2.1 设计摘要- 3 -2.2 变频器的工作原理简介- 3 -2.3 设备选择- 6 -2.4 变频器安装环境- 7 -2.5 恒液位供水控制系统电路原理设计- 7 -2.6 恒液位供水控制柜的安装- 15 -第 3 章 恒液位供水系统的调试- 18 -3.1 恒液位供水控制系统通电前的准备- 18 -3.2 系统的通电及工频运行的调试- 18 -3.3 变频器运行参数的设定- 24 -3.4 系统的开环变频运行调试- 25 -3.5 系统的 PID 闭环变频运行调试 - 26 -第 4
2、章 变频运行维护及故障诊断- 27 -4.1 变频器的运行维护- 27 -4.2 变频器的故障诊断- 28 -4.3 变频器主电路的检查方法- 38 -4.4 软起动器的维护与故障检修- 39 -结束语- 42 -参考文献- 43 -附录- 44 - 2 -第第 1 章章 引言引言人们生活以及工业生产经常涉及到液位和流量的控制问题，例如饮料、食品加工，居民生活用水的供应，溶液过滤，污水处理，化工生产等多种行业的生产加工过程， 通常要使用蓄液池。蓄液池中的液位需要维持合适的高度，太满容易溢出造成浪费，过少则无法满足需求。因此，需要设计合适的控制器自动调整蓄液池的进出流量，使得蓄液池内液位保持正常
3、水平，以保证产品的质量和生产效益。这些不同背景的实际问题都可以简化为某种水箱的液位控制问题。而变频器自 20 世纪 80 年代在中国推出以后，在在国民经济和日常生活中发挥着日益重要作用，已经被广泛的应用于企业的工业生产以及人们的日常生活中。变频器广泛应用,主要得益于其优良的节能特性和调速特性。中国产值能耗是世界上最高的国家之一。要解决产品能耗问题，除其它相关的技术问题需要改进外，变频调速已成为节能及提高产品质量的有效措施。因此液位是工业控制过程中一个重要的参数。特别是在动态的状态下，采用适合的方法对液位进行检测、控制，能收到很好的生产效果。有其独特的背景，本综合设计的内容主要是运用变频技术为恒
4、液位自动控制供水系统进行设计、安装和调试。- 3 -第第 2 章章 恒液位供水系统的设计恒液位供水系统的设计2.1 设计摘要设计摘要某供水系统水泵采用三相异步电动机拖动，为保证供水液位的恒定，采用闭环 PID 控制方式以及变频技术。通过电位器手动设置给定液位，实际液位反馈信号由远传液位传感器获得。为保证闭环控制系统出现故障时的应急供水及消防供水，增加了水泵的工频运行控制。变频运行时水池水位低于下限时水泵应停止供水，水位恢复后自动恢复供水。2.2 变频器的工作原理简介变频器的工作原理简介 随着电力电子技术的发展和电力电子器件出现，交流变频调速技术应运而生并得到快速发展，可实现交流异步电动机无级调
5、速的变频器价格的不断降低，采用变频器的交流调速技术在我国各行业中得到了广泛的普及应用。如采用交流变频调速的方法取代通过调节挡板来调节风机、水泵的流量，节电率可达 20% 60%；在工厂和矿山中，风机、水泵类设备的耗电量占据了很大的比例，推广应用采用变频器的交流调速节电技术，对于降低生产成本、降低单位 GDP 的耗能指数、减缓用电紧张的局面，具有非常现实和重要的意义。一、 变频器的常见分类及组成变频器是一种将频率固定的交流电转换成频率、电压可调的交流电的电源装置。按变频器的负载类型可分为：恒转矩负载、恒功率负载和二次方律负载型在各种风机、泵类中，随叶轮的转动，空气或液体在一定的速- 4 -度范围
6、内所产生的阻力大致与转速 n 的二次方成正比，称二次方律负载。这类负载所需的功率与速度的三次方成正比。当所需风量、流量减少时，利用变频器通过调速的方式来调节风量、流量，可以大幅度的节约电能。由于变频器的类型、负载类型的多样性，为具体的控制对象配置一套合适变频系统，是正确设计和选用变频器的一项重要工作。变频器的内部基本结构框图见图 2-1，它由主电路和控制电路两大部分组成。变频器内部的主电路主要由输入过电压保护电路、整流电路、平波电路、制动电路、逆变电路组成。变频器内部的控制电路则由电压、电流、转速检测电路，运算与控制电路，驱动电路，保护电路，键盘输入与显示电路，模拟与开关量输入、输出电路，运行
7、状态信号输出电路，通信电路等组成。变频器内部主电路结构 如图 2-11234ABCD4321DCBA三三R S T三三三三三三三三三三三三/三三三三三三三三三三三三三三三三三三/三三M 3三三三三三三三三三三三三 三三三三三三三三 三三三三三三三三 三三三三三三三三三三三三三三三 三三U V W三三三图 2-1 变频器的基本结构框图- 5 -12345678ABCD87654321DCBAUUURSTR1C1R2 C2R3 C3R73.3M C447n2201680uF1680uF110K110K三三三三三三V7 10K5R6B-ACDCDC+DC-B+R+V1V4G 1G 4S16.8MJ1
8、三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三U三三三三三V3V6G 3G 6S3三三三三三三三V 三三三三三V5V2G 5G 2S5三三三三三三三W三三三三三 WVU三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三图 2-2 主电路原理电路图由于滤波电容的容量较大，变频器接通电源的瞬间，电容两端的电压为零，电容的充电电流很大，过大的冲击电流会损坏整流桥。为了保护整流桥，在变频器刚接通电源后的一段时间内，整流桥和滤波电容间串入限流电阻以限制充电电流，充电结束后再通过继电器的触点或晶闸管将限流电阻短接。V1V6 六个开关器件组成经典的三相逆变电路，将直流电逆变成频率和幅度
9、均可调整的交流电。逆变开关管现在常采用绝缘栅双极晶体管（IGBT）等。当变频器的输出频率下降时，电动机转子的转速可能会超过对应此时频率的同步转速，系统处于再生制动工作状态，拖动系统的动能转换为电能反馈到直流回路，使直流回路的电压升高，称为泵升电压；过高的泵升电压将危害变频器的元器件，因此需将反馈到直流电路的能量消耗掉，制动电路即为此而设置。制动电路由开关管 V7 和接于 B+、B-两端的外接制动电阻组成，V7 控制通过制动电阻的放电电流，以消耗掉反馈电流，将泵升电压限制在允许的范围内。- 6 -为了对主电路的工作状态进行检测，设置了直流电压采样、直流电流采样、交流输出电流采样、逆变开关器件工作温度检测等电路。二、 控制与驱动电路介绍变频器的控制功能很完善，其控制核心为单片机，对输入的各种开关量、数字量、模拟量信号进行分析、判断与运算，确定变频器的运行模式、输出频率及幅度；不断检测变频器的工作参数如输入的电源电压和电流、驱动电动机的输出电压和电流、电动机的转速和完成 信息通信；用来参与运算处理、显示变频器的工作状态及进行故障保护等工作。变频器逆变电路、制动电路开关器件（IGBT）的驱动为电压驱动，驱动电路常采用双电源供电方式，驱动电路可由分立元件或专用集成构
