振动筛防爆变频控制研究

发布时间：2017-04-27 14:08

  本文关键词：振动筛防爆变频控制研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：振动筛是一种二次方型负载,在停车过程中会出现共振现象进而导致设备故障率高的问题。振动筛负载波动较大并且大部分时间将运行在额定负载的60%以内,会造成无谓的电能浪费。此外,振动筛运行的特殊工况环境决定了振动筛的变频器必须具有防爆性能。 本文对传统的V/F控制方式的原理和正弦脉宽调制SPWM进行了详细的介绍和研究。针对7.5kW的变频器建立了Matlab仿真模型,并对仿真结果分析,提出了传统V/F控制存在的低频带载能力低,随负载波动转速变化较大,转矩波动大等问题。 采用增强型的V/F的控制方式,在保证电动机磁链恒定的基础上,提出了基于定子电压定向的定子压降补偿和转差补偿。实时采集定子电流,通过旋转坐标系变换计算出有功电流id和无功电流iq,最后根据电压电流之间的矢量关系计算出定子电压补偿量。根据T型等效电路,推导出转差频率与有功电流和无功电流之间的关系,用Matlab/Simulink建立了仿真模型并作出了结果分析。与传统的V/F控制比较,低频带载能力显著提高。为实现轻载节能的效果,加入一种功率因数闭环控制的最优功率因数控制算法,实时计算负载率的变化以作出相应的调整,负载较轻时降低输出电压,负载重时提高输出电压。振动筛启动后采用功率因数闭环控制方式,当停车时切换到正常V/F控制方式并采用跳跃频率点的方式进行控制V/F的停止曲线进而实现躲避振动筛共振点的目的。 考虑到振动筛的特殊工况,本文对变频器的隔爆外壳提出了设计建议要求,对防爆功率器件的功耗进行了计算分析,通过热阻计算,最后采用板翅型重力热管散热器进行散热。并对RS485通信接口的本质安全电路进行了设计。理论上而言,能够满足散热的要求,隔爆变频器能够安全稳定的运行。 本文对7.5kW的变频器的主回路进行了设计和元器件选型。以高性能的DSP控制芯片作为变频的控制核心,完成了变频器控制板、电源板和驱动板的设计、焊接和调试。以上研究的算法都是基于此平台进行了实验,基本上达到了研究目的。
【关键词】：V/F控制 压降补偿和转差补偿 功率因数闭环控制 隔爆 散热
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH237.6
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 概述8-12
• 1.1 课题背景8-9
• 1.1.1 振动筛的特性8-9
• 1.1.2 传统的振动筛控制方式9
• 1.2 交流调速技术的发展9-10
• 1.3 本文主要研究的内容10-12
• 2 三相异步电动机的控制方式12-20
• 2.1 三相异步电动机的调速原理和调速方式12-13
• 2.2 传统恒压频比V/F控制13-14
• 2.3 正弦脉宽调制技术14-17
• 2.3.1 SPWM调制原理14-15
• 2.3.2 SPWM控制方式15-17
• 2.4 传统的V/F控制系统的Matlab仿真和分析17-19
• 2.5 小结19-20
• 3 振动筛变频器的控制策略20-39
• 3.1 低速转矩提升20-29
• 3.1.1 三相感应电动机的模型20-22
• 3.1.2 坐标变换22-25
• 3.1.3 低速时定子电压和转差补偿25-28
• 3.1.4 仿真结果及分析28-29
• 3.2 给定积分器GI设计和跳跃频率点设计29-31
• 3.2.1 给定积分器GI设计29-31
• 3.2.2 跳跃频率点设计31
• 3.3 最优功率因数的轻载节能控制31-37
• 3.3.1 三相异步电动机能耗分析及轻载降压节能可行性32-34
• 3.3.2 最优功率因数控制方法的实现34-35
• 3.3.3 实验结果及分析35-37
• 3.4 小结37-39
• 4 振动筛变频器的硬件设计39-56
• 4.1 7.5kW变频器硬件设计39-51
• 4.1.1 变频器主回路设计39-44
• 4.1.2 变频器控制回路设计44-47
• 4.1.3 变频器的5路开关电源和驱动电路设计47-50
• 4.1.4 RS485通信接口的本质安全电路设计50-51
• 4.2 隔爆腔体和散热51-56
• 4.2.1 防爆要求和设计隔爆壳的需考虑因素51-52
• 4.2.2 变频器中各个部分功耗计算和分析52-53
• 4.2.3 热管散热器选择53-56
• 5 总结与展望56-58
• 5.1 总结56-57
• 5.2 展望57-58
• 参考文献58-62
• 申请学位期间的研究成果及发表的学术论文62-63
• 致谢63

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：330748