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② 在利用变频器进行调速控制时，只需改变变频器内部逆变电路换流器件的开关顺序即可达到对输出进行换向的目的，不需要设置专门的切换装置。

③ 高速驱动是变频器调速控制的一个显著优点。

④ 如果变频器的容量允许的话，可以使用一台变频器同时驱动多台电机。 ⑤ 采用变频器对异步电动机进行启动时，由于可以将输出频率降至一个很小的值起动，电动机起动电流很小，对电机会起到较好的保护作用。

（2） 变频器的分类

按照主电路工作方式进行分类，变频器可以分为电压型变频器和电流型变频器。电压型变频器的特点是将直流电压源转换为交流电源，而电流型变频器的特点则是将直流电流源转换为交流电源。

① 电压型变频器。在电压型变频器中，整流电路或者斩波电路产生逆变电路所需要的直流电压，并通过中间电路的电容进行平滑后输出。整流电路和直流中间电路起直流电压源的作用，而电压源输出的直流电压在逆变电路中被转换为具有所需频率的交流电压。在电压型变频器中，由于能量回馈给直流中间电路的电容，并使直流电压上升，还需要有专用的放电电路，以防止换流器件因电压过高而被破坏。

② 电流型变频器。在电流型变频器中，整流电路给出直流电流，并通过中间电路的电抗将电流进行平滑后输出。整流电路和直流中间电路起电流源的作用，而电流源输出的交流电流在逆变电路中被转换为所需要的交流电流，并被分配给各输出相后作为交流电流提供给电动机。在电流型变频器中，电动机定子电压的控制是通过检测电压后对电流进行控制的方式实现的。

（4） 变频器的选型

本文根据综合考虑选择西门子MM440变频器，MM440型使用PID控制器，具PID微调等功能，MM440可用于矢量控制，可以实现高性能的应用，带内置制动单元，可以快速制动。MM440变频器各项参数指标如下：

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输入电压：3相380VAC，50Hz。 输入电流：2.8A。 输出功率：0.75KW。

输出电压：3相(0-380)VAC可调。 输出频率：(0-650)Hz可调。 输出电流：2.1A。

输出控制：变频器由微机处理器控制绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的脉冲宽度调制频率，实现输出电压、频率可调。

控制作用：VF，矢量—转矩、光电编码器反馈的速度控制等。 数字量输入：6路带隔离的数字量输入。 数字量输出：8路继电器输出。

模拟量输入：2路(0~10) V模拟量输入。 模拟量输出：2路(0~20) mA模拟量输出。 通讯接口：RS485通讯、USS协议。

操作功能：AOP盘、BOP控制盘、电位器与外接端子操作。 3.4.2 水平方向变频调速系统设计

水平行走电机采用220W的三相交流异步电动机，运行速度要求为2m/min~360m/min，系统采用转速闭环控制方式。S7-200PLC的模拟量输出信号来控制变频器输出频率和输出电压的变化，UK作为MM440变频器的模拟量输入，

从而控制三相异步电动机的运行；电动机转速由光电编码器检测并反馈到PLC得高速计数口I1.4和I1.5，构成闭环变频调速系统。系统方框图如图4.6所示，

ng为速度给定量，UK为

量，控制算法为PID。

PLC输出的控制量，u为变频器输出电压，n为被控

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图4.6 PLC变频调速闭环系统结构图

（1）运用指令系统中的PID指令，偏差信号按照PID算法计算出控制量，用传送指令输出电压控制量到变频器的模拟量输入AIN1口。

（2）运用指令系统中的HDEF、HSC指令，进行高速计数中断程序设计，高速计数器设为HSC0和模式9，增计数，实时采集并存储光电编码器反馈的A、B两相正交脉冲数。

（3）在上位机监控系统中，实时测取系统各参数和输出特性，并能在上/下位机进行系统控制。

（4）采用模块化程序结构设计出控制程序，包括主程序、子程序和中断程序。

采用带传感器矢量控制闭环调速，能满足像堆垛机这样动态特性要求较高，并且在低频时输出高转矩以及转速精度要求较高的场合。由于堆垛机在工作过程中是频繁启动和停车的，在高速运行的状态下还要求堆垛机能够快速精准地停在目的地，因此在制动方面采用了动能制动，将电动机运行在发电状态下所回馈的能量消耗在制动电阻中，从而达到快速停车的目的。

根据控制系统的性能指标要求，三相异步电动机采用泰安伊万福电机有限公司生产的Y2系列Y2-632-2型电机，额定功率300W，额定电流0.69A，额定电压380V， 额定频率50Hz， 转速2720rmin，功率因数0.81。

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变频器参数设定如表3.4所示。

表3.4 变频器参数设定 参数号 P0003 P0004 P0700 P1000 P1300 P2010 P2011

3.4.3 垂直方向变频调速系统设计

设定值 3 0 2 2 1 6 0

功能说明 专家模式，使能读/写所有参数 全参数

外部按钮或上位机启动/停止系统 上位机或PLC程序给定设定 带磁通电流的V/f控制方式 通讯波特率设为9600 MM440变频器通讯地址

垂直运行电动机采用200W的单向交流异步电动机，运行速度要求为2m/min~80m/min。垂直方向变频调速系统与水平方向变频调速系统结构相似，但是由于单相异步电动机和三相异步电动机有所区别，所以垂直变频调速系统和水平变频调速系统也有不同的地方。

从结构上看单相异步电动机与三相笼型异步电动机相似，其转子也为笼型，只是钉子绕组为单相工作绕组，但通常为起动的需要，定子上除了工作绕组外，还设有起动绕组，它的作用是产生起动转矩，一般只在起动时接入，当转速达到70%~80%的同步转速时，由离心开关将其从电源自动切除，所以正常工作时只有工作绕组在电源上运行。但也有一些电容或电阻电动机，在运行时将起动绕组接于电源上，这实质上相当于一台两相电机，但由于它接在单相电源上，故称为单相异步电动机。图4.7是电容分组式单相异步电动机原理图。

单相异步电动机的突出特点是没有启动转矩和固定的转向。为此要设置启动装置，以及电机中产生一个与主磁场在空间和时间上不同相得磁场，从而形

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