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1、电机变频控制系统及程序设计（LG）摘 要变频器传动已成为实现工业自动化的主要手段之一，在各种生产机械和生产线中有着广泛的应用。其中，重要的技术特征是可以充分地与现代网络技术结合，发挥智能控制的优势，实现分布式网络控制系统，这是工业企业自动化的重要发展方向，并已有一些很好的范例。现在，通用变频器在各行各业中的应用，已成为改造传统工业、改善工艺流程、提高生产过程自动化水平、提高产品质量、改善生产环境、节约能源、推动技术进步的主要技术手段之一，也是国际上更新最快的新技术领域之一。本文以SV004IG5-1变频器，变频专用电动机YVP840-1，普通PC机，瑞赛特8250 RS232/485转换器为主
2、要硬件设备，搭建了基于485总线的电机变频控制系统。本文中上位机和下位机的通信软件采用了NI公司的LabVIEW作为开发平台。利用LabVIEW的串行通信函数节点完成了控制功能模块、数据监测模块、数据判断模块等的编制。本文使用LabVIEW作为变频器远程监控系统的软件开发平台，大大节约了研究工作的工时，提高了效率，同时也让软件具有了一定的可扩展能力。关键词：变频器 串行通信 远程监控LabVIEWABSTRACTInverter driving has become the main means to realize industrial automation .In various prod
3、uction machinery and production line, it has a wide range of applications. One of the important technical characteristics, can be fully with the modern network technology, play advantage of intelligent control and distributed network control system, which is the important industrial automation devel
4、opment direction, and have some very good example. Now, the application of general inverter in every walk of life,which has become one of the main technical means to alter traditional industries, improve the production process automation level, improve product quality, improve the production environ
5、ment, energy saving, and promote technological progress ,which is one of the worlds fastest update of new technology.In this paper, IG5 inverter, definite-purpose motor, PC and RS232/485 Converter is the main hardware, building of motor control system,which is based 485 bus. In this paper the commun
6、ication software for host computer and slave computer is made up by LabVIEW. Using the serial communication function node LabVIEW completed control function module, data monitoring module, the data of judgment module.This paper used LabVIEW as developing platform for remote monitoring system of inve
7、rter, greatly reduce the research work, improve the working efficiency, also let software has certain extensible ability.Keywords: inverter serial communication remote monitoring LabVIEWI目录摘 要IABSTRACTII第1章绪论111 交流电机变频调速技术的发展概况11.1.1 电力电子器件的发展11.1.2 控制策略的发展21.2 变频器的应用概况31.2.1 我国变频器市场的分布31.2.2 我国推广应用
8、变频器遇到的障碍31.3 本选题的研究背景与意义41.4 本选题的主要工作5第2章变频技术介绍62.1 什么是变频器62.2 变频器的分类62.2.1 交-直-交变频器62.2.2 交-交变频器72.3 变频器的额定值和技术指标82.3.1 变频器的额定值82.3.1.1 输入侧的额定值92.3.1.2 输出侧的额定值92.3.2 变频器的性能指标92.4 使用变频器的目的及效果10第3章 电机变频控制系统总体设计113.1 电机变频控制系统的硬件组成113.1.1 IG5变频器113.1.2 RS232/485转换器153.1.2.1概述：153.1.2.2性能参数：153.1.2.3连接器
9、和信号153.1.2.4连接示意图173.1.2.5故障及排除173.1.3变频专用电动机183.2 电机变频控制系统软件的总体设计及设计原则183.2.1电机变频控制系统软件的总体设计183.2.2系统的软件设计原则20第4章 变频器和PC机的通讯实现214.1.RS-485总线基础214.1.1.阻抗不连续214.1.2.RS-485接口214.1.3 RS-485电缆224.1.4 RS-485网络234.1.5 RS-485系统的常见故障及处理办法234.2 LG IG5变频器的通信协议254.2.1 LG通用变频器专用通信协议254.2.2设置与运行通信协议29第5章 软件设计305
10、.1 LABVIEW虚拟仪器开发平台概述305.1.1 LABVIEW特点305.1.2 LABVIEW开发流程315.2 Labview串口通讯编程315.2.1 串口编程所用函数节点315.2.2串口通信基本程序流程框图325.3变频器远程监控程序335.3.1程序功能分析335.3.2程序结构335.3.3程序编制34第6章 系统的运行及结果分析42结论44致谢辞46四川理工学院毕业设计（论文）第1章绪论人类在19世纪中叶就已经发明了电动机，但真正意义上的电动机自动控制系统是在20世纪30年代出现的，当时的闸流管、引燃管，而后是磁放大器、磁饱和电抗器作为静止变流器，形成了第一代电动机传动
11、控制系统。在二次世界大战中，自动控制理论得到了发展，这有力地促进了电动机传动控制系统理论体系的建立。但是，在很长的一段时间里，在较高的控制性能的传动系统里，直流电动机一直占主导地位，主要原因在于其控制简单、高速平滑、性能良好。然而，直流电动机结构上存在的机械换向器和电刷，它具有一些难以克服的固有缺点，那就是维护困难，寿命短、单机容量和最高电压都受到一定限制等。而交流电动机（主要是异步电动机）。正好与直流电动机相反，它没有电刷，结构简单，维护容易，但是在当时的条件下但是在当时的技术条件下，很难实现高性能的高速控制。在当时，交流电动机虽然在数量上占绝对的多数，但一般采用电源直接供电，直接拖动负载的
12、方式，没有任何控制。20世纪70年代初的席卷全球的石油危机促进了交流调速技术的发展，因为当时人们发现，占电动机用电量一半以上的风机、泵类负载的拖动电动机工作在恒转速状态，是靠阀门和挡板来调节流量或压力的，因而造成了大量的电能浪费。通过改变电动机转速的方法调节风量或流量，一般可节电20%30%,于是在工业化国家，变频器出现了。可以说，交流传动控制的真正的发展和应用是从使用变频高速技术来改造风机、泵类负载而开始的。11 交流电机变频调速技术的发展概况1.1.1 电力电子器件的发展 交流变频调速技术是建立在电力电子技术基础上的，变频器随着逆变器件的发展而发展;逆变器件朝着耐压高、电流大、调制开关频率
13、高及集成度高等方向发展。20世纪50年代出现硅晶闸管(SCR-Silicon Controlled Rectifier), 60年代出现门极可关断晶闸管(GTO-Gate Turn-Off Thyristor), 70年代出现双极结型晶体管(BJT-BipolarJunction Transistor)和功率场效应晶体管(MOSFET-Metal Oxide Semiconductor FieldEffect Transistor), 80年代相继出现绝缘栅双极晶体管(IGBT-Insulated Gate BipolarTransistor)和集成门极换流晶闸管(IGCT-Integrate
14、d Gate Commutated Thyristor) ；90年代出现智能功率模块 (IPM-Intelligent Power Module)。 GTO是高电压大电流全控型功率器件，容量大，但关断能耗大。SCR是电流驱动器件，通态压降低，容量没有GTO大，但功耗大，调制频率不高，噪声大，现趋于淘汰中。MOSFET是电压型驱动器件，开关频率高，驱动功率小，安全工作区广，但耐压不高. IGBT是目前发展最快的一种混合型电力电子器件，其特点是栅极为电压驱动，驱动电路简单，所需驱动功率小，开关损耗小，工作频率高，承受电压高，载流密度大，通态压降小，热稳定好，没有二次击穿，安全工作区大，不需缓冲电路
15、等特点，适用于较高频率的场合。IGBT最大的优点是无论在导通状态还是在短路状态都可以承受电流冲击，其不足之处是高压IGBT内阻大，导致导通损耗大，应用高中压领域时，通常需多个串联，并且过压、过热、抗冲击、抗干扰等承受能力较低。但是IGBT集BJT和MOSFET的优点于一体，是目前变频调速系统和通用变频器中使用最广泛的主流功率器件之一. IPM是先进的混合集成功率器件，由高速低功耗的IGBT和优化的门极驱动及保护电路构成，采用了有电流传感器功能的IGBT，能连续监控功率器件电流，从而实现高效的过电流保护。由于IPM集成了过热保护电路和锁定保护电路，系统可靠性得到进一步提高。目前，IPM己经在工业变频器(中、小功率)中被大量采用，随着制造工艺技术的不断改进，IPM的功率也越来越大，同时体积也越来越小。同时，经济型的IPM在近年内也开始在一些民用品如家用空调变频器、冰箱变频器、洗衣机变频器中得到应用;IPM也在向小型化、专用化、高性能化、低成本化方面发展。1.1.2 控制策略的发展 早期变频调速系统是开环恒压频比(V/F等于常数)的控制方式, 其优点是控制结构简
