电机变频控制系统设计【文献综述】

文献综述电气工程及其自动化基于PLC的电梯变频调速控制系统随着社会的发展，高层建筑的增多，对电梯的需求也随之增大。

高层宾馆、住宅、多层厂房都可以看到电梯的身影。

电梯的用处不断增加，人们开始对电梯的要求也越来越高，在电梯的实用性基础上，人们还考虑电梯的可靠性、安全性、舒适感和美学等问题。

对现代电梯而言，具备最基本的安全性是必须的。

设计者在电梯上采用了多项安全保护措施，以防止意外的发生。

电梯的机械零部件和电器元件必须具备很高的安全系数和保险系数。

要保证电梯的安全质量，首先必须在电梯制造、安装、调试上有很高的安全保障。

在国外，安装、调试、维修检查电梯的专业安装维修单位，必须要得到国家承认企业，从而保证电梯运行的可靠性和安全性。

目前，基本上电梯的行控制系统由PLC和微机组成，它的技术快速地发展，技术也逐渐成熟。

可编程控制器电梯具有可靠性高、开发周期短、维护方便等优点，这种具有高灵活性的电梯能完成复杂控制，而且这种技术已成为控制技术的发展趋势。

PLC是微机与继电器控制技术相结合的产物，它是以微机控制器和顺序控制器为基础而发展的新型控制器，是一种以微处理器为核心，用作数字控制的专用计算机。

它除了能满足各种工业领域的实时控制同时具备有能简单安装调试的优点，使用的并不是常用计算机的编程语言，而是一套以梯形图为基础的形象编程语言和模块化的软件，使用户程序的编制清晰直观、方便易学，能更容易的调试和检查错误。

用户只需要根据所买的PLC产品的说明书和提示，在程序稍微修改自己所想要到达的功能，调试成功后就能使用，完全不需要具备计算机专门的编程语言。

可编程控制器在现代工业自动化控制中是重要的一种控制技术。

它以其可靠性、体积小、可在线修改控制程序、逻辑功能强、具有远程通信联网功能，易与计算机接口、能对模拟量进行控制、具备高速记数与位控等高性能模块等优异性能，同益取代由大量中间继电器、时间继电器、记数继电器等传统继电器组成的接触控制系统，在各种工业领域中得到广泛的应用。

毕业设计（论文）文献综述题目直流电动机电流、转速双闭环控制系统设计专业电气工程与自动化班级2011级1班学生夏于洋指导教师杜军重庆交通大学2015 年直流电动机调速系统文献综述摘要：随着我国工业的不断发展，对于电动机的调速系统的性能要求越来越高，对于直流电动机调速系统的研究越来越多。

通过对直流电动机的相关研究，对于国家地区的进步起着至关重要的作用。

本文通过对直流电动机调速系统的相关研究进行综述，希望能够为相关学者的进一步研究提供一些启示与帮助。

关键词：调速系统；直流电动机；文献综述现代化的工业生产过程中，几乎无处不在使用电力传动装置。

调速系统必不可免的成为了当今电力拖动自动控制系统中应用最广泛的一种系统。

随着生产工艺、产品质量要求不断提高和产量的增长，使得越来越多的生产机械要求能实现自动调速。

对于自动调速的系统有哪些？每种自动调速的优缺点是什么？国内外对调速系统的发展展望是什么？这是有这么一些问题，本文带着对直流电动机的调速系统研究进行综述。

1直流电动机调速系统的研究背景在自然界各种能源中，电能具有大规模集中生产、远距离经济传输、智能化自动控制等突出特点，它不但成为人类生产和活动的主要能源，而且对近代人类文明的产生和发展起到了重要的推动作用。

与此相呼应，作为电能生产、传输、使用和电能特性变化的核心装备，电机在现代社会所有行业和部门中也占据着越来越重要的地位。

在当今社会，工业发展的脚步也一直没有提留下来，然而现代话的工业生产中无不利用到直流电机。

在工农业中，直流电动机作为它们的动力系统和自动控制系统，从而控制直流电动机进行调速也是现代工业不可缺少的一部分。

众所周知，在二十世纪的大部分年代中，由于直流电动机具有优越的调速性能，大部分高性能的调速控制都是由直流电动机担任着这个巨大的任务。

到了现今的社会，直流电动机的地位依然不可动摇，研究直流电动机调速系统对当今社会的发展起着重要的作用。

2 直流电动机调速系统国内外现状直流电动机是最早出现的电动机，也是最早能够实现调速的电动机。

本科毕业设计文献综述题目: 基于嵌入式系统的永磁同步电机控制系统设计与实现基于嵌入式系统的永磁同步伺服电机控制系统设计与实现摘要：本文首先介绍了同步电机的概述，发展现状，工作原理和伺服系统的模型。

然后介绍了矢量控制的基本思想和基本原理。

本文重点分析了变结构滑模控制系统，包括滑模面的研究，以及趋近律的设计。

最后简单提了下永磁同步电机的发展前景。

关键字：同步电机，矢量控制，滑模控制，变结构。

1 永磁同步电机简介1.1 永磁同步伺服电机概述同步电动机的转速是由定子电流交变频率和极对数决定的[1]。

在电励磁的同步电动机中，允许电动机在任何功率因数下工作。

自控式调频方法从根本上解决了振荡、失步问题。

因此，同步电动机变频调速的应用范围越来越广阔，在电气传动领域里占有相当大的比重。

随着电机制造与控制技术的飞速发展，加之大规模集成电路、半导体功率器件和微处理器技术的进步，伺服技术作为自动化的基础技术，有了革命性的进步。

再加上永磁铁的加入，使得电机的效率更高，体积更小，永磁同步电机的特点是用永磁体取代绕线式同步电机转子中的励磁绕组，从而省去了励磁线圈、滑环和电刷。

因此永磁伺服电机得到了广泛的发展和应用。

20世纪80年代以来，具有高磁能积（Br ≥1T,Hc≥80kA/m）、价格低廉的钕铁硼（NdFeB）永磁材料的出现，使永磁同步电动机得到了很大的发展，世界各国（以德国和日本为首）掀起了一股研制和生产永磁同步电动机及其伺服控制器的热潮,尤其在数控机床，工业机器人等小功率的应用场合，永磁同步伺服电机是主要发展趋势。

1.2永磁同步电机伺服系统的国内外发展现状最早对永磁同步电机的研究主要集中在固定频率供电的永磁同步电机运行特性方面，尤其是对稳态特性和直接起动性能方面的研究。

从80年代开始，国外开始对逆变器供电的永磁同步电动机进行研究。

逆变器供电的永磁同步电机与直接起动的永磁同步电机的结构基本相同，但在大多数情况下无阻尼绕组。

文献综述电子信息工程直流电机控制系统的设计随着人们对控制系统的要求越来越高,电机调速成了人们研究的课题,现在对于普通直流电机的调速已经有了一些比较成熟的方法。

直流电动机转速的控制方法可分为两类励磁控制法与电枢电压控制法。

励磁控制法控制磁通,其控制功率虽然小,但低速时受到磁饱和的限制,高速时受到换向火花和换向器结构强度的限制,而且由于励磁线圈电感较大,动态响应较差,所以使用较少。

电枢电压控制法总体上可以分为两种,一种是调节电压,一种是调节电流.传统的调速系统是用模拟电子电路来实现的,这种电路虽然响应快,但是灵活性较差,维修复杂。

单片机作为一种可编程控制器技术上已经比较成熟。

通过单片机对普通直流电机进行调速的系统已经存在。

单片机具有性能高、速度快、体积小、价格低、稳定可靠、应用广泛、通用性强等突出优点[1]。

一、研究背景及动态起先的电机电枢电压调节法采用串联电阻调速法,这种方法耗能大、且调速不太平稳,逐渐被其他调速装置代替[2]。

以后又出现了晶闸管、MOSFET,IGBT等为主控元件的调速装置。

电子技术的高速发展,促使直流电机调速逐步从模拟化向数字化转变,特别是单片机技术的应用,使直流电机调速技术进入一个新的阶段。

传统的晶闸管直流调速系统控制回路的硬件设备极其复杂,安装调试困难,相对故障率较高,维修比较困难。

而采用单片机控制的电机调速系统,其控制方案是依靠软件实现的,控制器由可编程功能模块组成,配置和参数调整简单方便,工作稳定[3]。

直流电动机转速的控制方法可分为两类：励磁控制法和电枢电压控制法。

常用的控制方法是改变电枢端电压调速的电枢电压控制法，调节电阻R即可改变端电压，达到调速目的，但这种传统的调压调速方法效率低。

随着电力电子技术的发展，创新了许多新的电枢电压控制方法。

其中PWM（脉宽调制）是常用的一种调速方法。

脉宽调制（PWM）是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法,它不仅容易由软件来实现,而且从处理器到被控制信号都是数字形式无需数模转化,加上PWM对噪声的抵抗能力强。

基于SPWM控制的交流电动机的变频调速系统设计理论综述黄荣兴（重庆理工大学电子信息与自动化学院108070404班学号：10807040406）摘要：随着科技的发展，交流调速系统也打破了直流调速一直以来的垄断地位，交流调速系统相比直流调速系统具有结构简单、价格便宜、易于维护等优点。

本文主要综合了调速系统的历史发展和交流调速系统的一些理论以及现阶段的状况,并设计一个给予SPWM控制的交流电动机的变频调速系统，作出具体的设计方案，然后利用MATLAB/SIMULINK仿真软件进行仿真，通过调节参数，得到理想的仿真波形，实现该系统的仿真。

关键词：变频技术\SPWM控制\MATLAB仿真\专用芯片SA48281、引言变频技术是应交流电动机无级调速的需要而诞生的，它是采用电力半导体器件将电压和频率固定不变的交流电变换成为电压或频率可变的交流电能的一种静止变流技术，在以工频交流电为主的用电场合具有广阔的应用前景。

众所周知，直流调速系统具有良好的静、动态性能指标。

在调速发展的很长的一段过程中，直流调速系统占据着调速系统的重要地位。

而与直流电动机相比，交流电动机虽然结构简单、价格便宜、易于维护等优点，但是由于交流电动机一直没有比较理想的调速方案，而导致了交流电机调速系统的应用和发展受到很到的限制。

近些年来，随着科技的发展和进步，特别是随着电力电子技术、计算机控制技术和现代控制理论的发展，具有良好的静、动态性能指标的交流电机调速系统也不断的出现和发展。

其中交流电机的变频调速系统以调速范围广、静态稳定性好、运行效力高等被广泛应用于数控机床、自动车床和高速磨床等机床加工领域。

变频调速技术的出现和日益完善，成为电力拖动领域的一个重大事件。

由于变频调速系统的出现，使结构简单牢固、价格低廉、应用普及的交流电动机有了性能良好的调速手段。

现已成为极具发展潜力和影响力的高新技术产品。

以变频器为主要构成的现代变频调速系统具有损耗低、效率高、外部电路简单等优点，因此，几年来在电气传动领域得到日益广泛的应用。

开题报告电气工程及其自动化电机变频控制系统设计一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义：自从发明了电，且电动机实用化之后，由于能源干净，使用方便，电动机给产业机械带来了革命，得以迅速发展与普及，并与控制理论结合起来，成为可变驱动的代表。

在我国60%的发电量是通过电动机消耗掉的，因此调速传动是一个重要行业，一直得到重视，加上近年来交流调速中最活跃、发展最快的就是变频调速技术，长期以来，交流电的频率一直是固定的，变频调速技术的出现使频率变为可以充分利用的资源。

1958年美国GE公司开发成功的晶闸管，使电力电子技术行业开始发展，也带动了与其密切关系的变频器的发展，而当快速晶闸管的出现，促进了变频器的实用化，为感应电动机的可变驱动打开了新门路。

GTO、IGBT、功率MOSFET等高速器件的也逐渐开始了实用化，特别是IGBT适于高速开关，扮演了PWM控制变频器的主角。

随着功率器件的发展,国外的变频调速技术也高速发展，近年来高电压、大电流的SCR、GTO、IGBT、IGCT等器件的生产以及并联、串联技术的发展应用,使高电压、大功率变频器产品的生产及应用成为现实；控制理论和微电子技术的发展、矢量控制、磁通控制、转矩控制、模糊控制等新的控制理论为高性能的变频器提供了理论基础。

基础工业和各种制造业的高速发达,变频器相关配套件社会化、专业化生产。

在大功率交-交变频调速技术方面，法国阿尔斯通已能提供单机容量达30000kW的电气传动设备用于船舶推进系统。

在大功率无换向器电动机变频调速技术方面，意大利ABB公司提供了单机容量为60000kW的设备用于抽水蓄能电站。

在中功率变频调速技术方面，德国西门子公司Simovert A电流型晶闸管变频调速设备单机容量为10～2600kVA和Simovert P GTO PWM变频调速设备单机容量为100～900kVA，其控制系统已经实现数字化，用于电力机车、风机、水泵传动,在小功率交流变频调速技术方面，日本富士BJT 变频器最大单机容量可达700kVA，IGBT变频器已经形成系列产品其控制系统也已经实现全数字化。

学校代码：11517学号：201250712207HENAN INSTITUTE OF ENGINEERING文献综述题目三相交流电动机变频调速系统的设计及仿真学生姓名专业班级学号系（部）指导教师(职称)完成时间 2014年3月25 日三相交流电动机变频调速系统的设计与仿真摘要电动机系统在工业生产活动中应用十分广泛。

2013年我国电动机年产量约为45000万千瓦，平均效率比发到国家低2-3个百分点，其拖动系统效率比发达国家低10-30个百分点。

我国采用电动机变频调速系统普遍较低，中小电动机基本是通用常规类型，还没有形成变频调速电动机系列，变频器电动机集成、智能电动机、机电一体化技术还不太成熟，与发达国家相比还有一定的差距。

随着电力电子器件的发展，以及控制理论的进步，变频调速以其调速精度高、调速控制范围广、回路保护功能完善、响应速度快、节能显著等优点，已经广泛应用于电力、制造等经济领域，交流变频调速技术以其优越的性能得到迅速发展。

1.掌握51系列单片机在三相电机控制中的特点、实现方式。

2.电机控制系统核心是选用89C51单片机（专用芯片）。

3.预期目标要具备单片机主控电路、测量电路、IPM接口电路、人机对话、显示电路等。

4．确定本设计的具体方案及步骤，完成硬件系统原理图及方框图、软件流程图、软件编程。

5．系统软件的设计，通过实验仿真，使整个系统能够基本实现电机的平滑调速。

关键词：单片机/Matlab／Simulink /SPWM /变频调速1 绪论交流变频调速技术自发展以来，以其优越的性能得到迅速发展，进入21世纪伴随着电力电子器件的发展，以及控制理论进步，变频调速以其调速精度高、调速控制范围广、回路保护功能完善，响应速度快、节能显著等优点，已经广泛的用于电力、制造、运输等国民经济领域。

电力电子器件的发展是交流变频调速技术发展的物质基础，现在，电力电子器件正在向大功率化、高频化、模块化、智能化发展，目前已广泛用于交流调速的功率模块采用IGBT。

毕业设计文献综述4）电动机出力高：该电动机在体积和最高工作转速相同时，较异步电动机输出功率提高30%。

5）适应性强：电源电压偏离额定值+10%或-15%，环境温度相差40K以及负载转矩从0-100%额定转矩波动时，无刷直流电动机的实际转速与设定转速的稳态偏差，不大于设定转速的±1%。

6）无刷直流电动机是一种自控式调速系统，它无需像普通同步电动机那样需要启动绕组；在负载突变时，不会产生振荡和失步。

8）无刷直流电动机适合长期低速运转、频繁启动的场合，这是变频调速器拖动Y系列电动机不可能实现的。

四、无刷直流电动机系统的组成无刷直流电动机基本上有二种方案。

其中一种方案：由受控制的变换器和同步电动机并用，它由变换器、同步电动机、转子位置传感器和逻辑电路组成。

同步电动机是指多相(三、四、五相等)电枢绕组定子和永磁体转子。

定子可采用与传统直流电机转子非常相似的方式绕成，绕组原应接于换向器升高片的位置现由晶体管开关所代替，应用转子位置传感器和相关的逻辑电路，开关可依次接通和关断，以仿效换向器的作用，并在定子内产生了跳跃式的磁场，使永磁转子跟着旋转。

故无刷直流电动机和传统直流电动机有相同的工作原理。

无刷直流电动机的简图如下图所示。

图I 无刷直流电动机的简图1无刷直流电动机（BLDCM）由电动机本体和驱动器构成，是一种典型的机电一体化产品。

2 电动机的定子绕组多做成三相对称星形接法，同三相异步电动机十分相似。

电动机转子由钕铁硼等永磁材料构成。

在定转子形成的气隙中产生N-S极相间的方波磁场，所以也把这种电动机称为“方波电动机”。

为了使电动机绕组准确换向，在电动机内装有位置传感器，。

文献综述20世纪最后20年是我国电梯工业飞速发展的时期。

在这20年间，随着我国建设事业的发展，电梯工业遇到了前所未有的发展机遇，目前我国已成为名副其实的世界电梯生产大国和世界最大的电梯市场。

产业发展的历程，同样是一部产业技术发展的历史。

产业技术水平的大幅度提高和追赶目标的逐步实现，主要得益于模仿创新战略的实施，这就是我们对过去20年电梯产业发展的一个基本判断。

据中国电梯协会的不完全统计，2005年全年电梯生产订购量可能超过8万台。

2006年，虽然电梯行业增长的速度放缓，但还应该在8万台以上。

电梯市场形势将继续看好，新产品的开发和新技术的应用更会促进电梯市场的发展。

据估计，在8万台的新装电梯中，住宅电梯占据了七成，这也与中国近几年中国住宅市场的繁荣息息相关。

住宅电梯特点之一是它在使用功能上与以往的客梯相比并无本质差别。

特点之二是它服务的对象是居民，并不像高档电梯那样要求豪华的装饰。

因此，住宅电梯的价格定位比较低。

特点之三是现在我国的住宅楼很多都是呈小区结构，住宅电梯的一张定单往往不是购买一两台，而是购买数十台，多者达到上百台。

住宅电梯的兴起无疑给电梯行业带来了很好的发展机遇。

随着国家对电梯政策的调整，已停止两年的电梯生产许可证验收颁发工作又重新开始启动，结束了各种投资无法进入电梯行业的状况。

去年电梯行业投资踊跃，全国新增电梯生产企业几十家，其他相关企业几百家。

从投资的内容来看，大部分企业还是以投资传统的电梯产品为主，同时家用梯和无机房电梯也是新的投资热点。

从电梯投资的现象分析，正是由于电梯行业的开放政策促进了投资者的热情。

摩天大楼的高度限制，不仅是建筑技术上的问题，一个重要的因素是受到电梯提升高度的限制，因而电梯不仅是代步的工具，也是人类文明的标志，其技术的发展正体现了社会的进步与文明。

90年代初，国内电梯广泛应用继电器控制系统，其系统触点繁多、接线复杂、触点容易烧坏磨损，因而故障率较高；普通控制电器及硬件接线方法难以实现较复杂的控制功能，系统的控制功能不易增加，技术水平难以提高；电磁机构及触点动作速度比较慢，机械和电磁惯性大，系统控制精度难以提高；系统结构庞大，能耗较高，机械动作噪音大；由于线路复杂，易出现故障，因而保养维修工作量大，费用高；总之电梯继电器控制系统故障率高，大大降低了电梯的可靠性和安全性，经常造成停梯，给乘用人员带来不便和惊忧。

第一章绪论1.1课题研究背景机器人（Robot）是自动执行工作的机器装置。

它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。

它不但可以提高工人的生产效率，还可以代替人类从事乏味、劳累和危险的工作，甚至完成人类不能胜任的工作，因而日益受到人们的重视。

随着人类探索太空、建设航天站、开发海洋、军事作战与反恐侦察等任务和需求的增加，人们对机器人的性能提出了更高的要求。

它可以说是高级整合控制论、机械电子、计算机、材料和仿生学的产物。

目前在工业、医学、农业、建筑业甚至军事等领域中均有重要用途。

我国从1987年实施国家“863”高技术研究发展计划以来，把智能机器人确立为自动化领域的主体之一，在特种机器人、机器人应用工程、机器人基础学科等方面取得了很大成绩。

其中非结构环境下的机器人是当今世界最重要的高技术之一，它集计算机、微电子、传感、自动控制等技术为一身，己成为衡量一个国家科技水平的重要标志之一。

仿生学（Bionics）是20世纪60年代出现的一门综合性边缘科学，它由生命科学与工程技术学科相互渗透、相互结合而成，通过学习、模仿、复制和再造生物系统的结构、功能、工作原理及控制机制，来改进现有的或创造性的机械、仪器、建筑和工艺过程。

仿生学将有关生物学原理应用到对工程系统的研究与设计中，尤其对当今日益发展的机器人科学起到了巨大的推动作用。

在35亿年进化过程中，生物发展了灵巧的运动机构和机敏的运动模式，成为机器人技术创新发展的源泉之一。

仿生机器人就是模仿自然界中生物的精巧结构、运动原理和行为方式等的机器人系统。

科学家们向生物学习，创造出了众多高性能的仿生机器人，如机器鱼、机器蛇、机器蝇，以及各种仿生材料。

壁虎是一种可在地面、陡壁、天花板等不同法向面上自由灵活运动的四足动物。

科学家以壁虎的这种运动能力为研究模仿对象，研制出了各种爬壁机器人，爬壁机器人在民用、军事、航天上具有广泛的用途，因而越来越受到人们的重视。

文献综述电子信息工程步进电机控制系统的设计摘要：步进电机是一种易于精确控制的执行元件，近几年来随着微电子技术的不断发展步进电机的控制方法也随之变得多种多样。

为了提高步进电机控制系统的动态性以及控制精度,本文献因此提出了一系列关于基于现场可编程门阵列（FPGA）和由数字信号处理器（DSP）构成的步进电机控制系统的设计方法。

关键字：现场可编程门阵列（FPGA）；步进电机；数字信号处理器(DSP)；引言20世纪后期随着晶体管的发明逐渐应用于步进电机上，使得对于数字化的控制变得更为容易。

如今的步进电机已广泛运用在高定位精度、高分解能、高响应性、信赖性等灵活控制性高的机械系统中[1]。

例如数控机床、计算机设备、自动记录仪等，另外在工业自动化生产线、印刷设备中均有应用。

随着步进电机的应用越来越广泛，步进电机在实时性和灵活性等性能上的要求也越来越高，虽然步进电机的发展迅速，但是在大功率步进电机驱动电源的设计和使用仍然存在问题，很大程度上地限制了大功率步进电机在数控机床、自动控制等技术方面的应用。

一、基本概况步进电机（Stepping Motor）是将电脉冲信号转化为角(线)位移的电元件，当步进驱动器接受脉冲信号后，就会驱动步进电机转动一个固定的角度，即步距角。

因此，通常以通过控制脉冲个数和控制脉冲频率来调节和控制角位移量及电机转动的速度和加速度，从而达到准确的定位和调速的目的。

在非超载的情况下，脉冲信号的频率和脉冲数来决定了电机的转速停止的位置，且不受负载变化的影响。

因此步进电机在速度、位置等控制领域的控制变的非常简单且容易操作。

最早步进电机的原理与今天的反应式步进电机的组成原理基本相同。

随着时代的发展，微型计算机具有多功能的特点，因而步进电动机的控制方式变得灵活和多样。

早期的步进电机的控制系统是分立元件来控制回路，它的缺点是调试安装复杂，要消耗大量元器件，而且定型之后，不容易改变其控制方案。

基于微型计算机的控制系统则是通过软件来控制步进电机，这样能够更好地发挥步进电机的潜力；因此，用微型计算机控制步进电机已经成为一种必然的趋势，并且也符合数字化的时代发展要求。

《变频器总线控制系统设计》文献综述摘要：随着微电子技术的出现和发展，现场总线技术日益成为国内外工控界的关注焦点。

Modbus 现场总线作为一种有效支持分布式控制和实时控制的技术，以其稳定性好、可靠性高、抗干扰能力强、通讯速率高、维护成本低及其独特的设计越来越受到人们的重视，通过Modbus通信实现对变频器工作参数的远程设定和调整,并对变频器工作状态进行实时监控，以实现电动机或者其他传动装置的多种控制，能更好的实现现场调速，该应用不仅可提高变频器的抗干扰性和工作稳定性,而且系统接线简单、便于组网、能实现远程控制,在优化变频调速系统远程设置与监控方面具有借鉴意义。

所以采用ModBus 协议的变频现场总线控制系统的研究与开发具有非常现实的意义。

关键词：ModBus现场总线变频器电动机前言:现场总线是一种工业数据总线，是自动化领域中计算机通信系统底层的低成本网络。

具有全数字化、全分布、双向传输、自诊断、低成本、开放性、互操作性、智能化等特点。

目前现场总线标准尚未统一，市场上主流产品有40 种之多，如：Interbus、Bitbus、DeviceNet、Modbus 、Arcne t、P- Net、FIP、ISP等，其中最具影响力的有5 种，分别是FF、Profitbus、HART、CAN 和Lon Works。

MODBUS通信协议是MODICON公司于1979年开发的一种工业现场总线通信协议，是一种设备控制器可以识别和使用的信息帧结构,独立于物理层介质, 可以承载于多种网络类型中。

MODBUS协议把通信参与者规定为站!(Master) 和从站! ( Slave) , 数据和信息的通信遵从主/从模式, 当它应用于标准MODBUS网络时, 信息被直接传送。

MODBUS总线网络中的各个智能设备通过异步串行总线连接起来, 只有一个控制器作为主站, 其余终端均作为从站。

采用命令/应答的通信方式, 主站发出请求, 从站应答请求并送回数据或状态信息。

高等教育自学考试本科毕业论文题目：电机变频控制系统的设计考生姓名：刘文平准考证号： 011808101282 专业层次：本科院（系）：机械与动力工程学院指导教师：唐建敏职称：讲师重庆科技学院二O一O年十二月二十日高等教育自学考试本科毕业论文电机变频控制系统的设计考生姓名：刘文平准考证号： 011808101282 专业层次：本科指导教师：***院（系）：机械与动力工程学院重庆科技学院二O一O年十二月二十日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 production 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 development 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 environment, energy saving, and promote technological progress ,which is one of the world's 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 buses. In this paper the communication 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 inverter, greatly reduce the research work, improve the working efficiency, also let software has certain extensible ability.Keywords:inverter serial communication remote monitoring LABVIEW目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1绪论 (1)1.1变频器的应用概况 (1)1.2本选题的研究背景与意义 (2)1.3本选题的主要工作 (2)2变频技术介绍 (3)2.1变频器的概述 (3)2.2变频器的分类 (3)2.2.1 交-直-交变频器 (3)2.2.2 交-交变频器 (4)2.3变频器的额定值和技术指标 (6)2.3.1 变频器的额定值 (6)2.3.2 变频器的性能指标 (6)2.4使用变频器的目的及效果 (7)3电机变频控制系统总体设计 (8)3.1电机变频控制系统的硬件组成 (8)3.1.1 SV004IG5-1变频器 (8)3.1.2 RS232/485转换器 (11)3.1.3变频专用电动机 (14)3.2电机变频控制系统软件的总体设计及设计原则 (15)3.2.1电机变频控制系统软件的总体设计 (15)3.2.2系统的软件设计原则 (15)4变频器和PC机的通讯实现 (17)4.1RS-485总线基础 (17)4.1.1.阻抗不连续 (17)4.1.2.RS-485接口 (17)4.1.3 RS-485电缆 (18)4.1.4 RS-485网络 (19)4.1.5 RS-485系统的常见故障及处理办法 (19)4.2LG IG5变频器的通信协议 (20)4.2.1 LG通用变频器专用通信协议 (21)4.2.2设置与运行通信协议 (24)5软件设计 (26)5.1LABVIEW虚拟仪器开发平台概述 (26)5.1.1 LABVIEW特点 (26)5.1.2 LABVIEW开发流程 (27)5.2LABVIEW串口通讯编程 (27)5.2.1串口通信基本程序流程框图 (28)5.3变频器远程监控程序 (29)5.3.1程序功能分析 (29)5.3.2程序结构 (29)5.3.3程序编制 (30)6结论 (31)致谢 (32)参考文献 (33)论文原创性声明1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控制系统。

浅谈电机变频调速系统的设计与改造【摘要】随着电机变频调速系统的应用范围越来越广泛，变频调速系统运行中出现的问题也越来越多。

主要表现为:过电压、过电流、高次谐波、振动与噪声、发热等。

本文针对上述常见问题的产生进行电机变频调速系统的设计与改造。

【关键词】电机;变频;调速;系统;设计;改造随着电力电子技术，计算机技术的不断发展和电力电子器件的更新换代，变频调速技术得到了飞速的发展。

据资料显示，现在有90%以上的动力来源来自电动机。

我国生产的电能60%用于电动机，电动机与人们的生活息息相关，密不可分，所以要对电动机的调速有足够的重视。

我们都知道，动力和运动是可以相互转化的，从这个意义上说电动机也是最常见的运动源，对运动控制的最有效方式是对运动源的控制。

因此，常常通过对电动机的控制来实现运动控制。

1.电机变频调速系统的设计1.1交流调速系统20世纪70年代后，大规模集成电路和计算机控制技术的发展，以及现代控制理论的应用，使得交流电力拖动系统逐步具备了宽的调速范围、高的稳速范围。

高的稳速精度、快的动态响应以及在四象限作可逆运行等良好的技术性能，在调速性能方面可以与直流电力拖动媲美。

1.1.1交流调速系统的设计作用效果(1)已从中容量等级发展到了大容量、特大容量等级。

并解决了交流调速的性能指标问题，填补了直流调速系统在特大容量调速的空白。

(2)可以使交流调速系统具有高的可靠性和长期的连续运行能力，从而满足有些场合不停机检修的要求或对可靠性的特殊要求。

(3)可以使交流调速系统实现高性能、高精度的转速控制。

除了控制部分可以得到和直流调速控制同样良好的性能外，异步电动机本身固有的优点，又使整个系统得到更好的动态性能。

采用数字锁相控制的异步电动机变频调速系统，调速精度可以达到0.002%。

在交流调速技术中，交流电动机的调速方法有三种：变极调速、改变转差率调速和变频调速。

其中变频调速具有绝对优势，并且它的调速性能与可靠性不断完善，价格不断降低，特别是变频调速节电效果明显，而且易于实现过程自动化，深受工业行业的青睐。

交流电动机变频控制系统应用设计摘要：电动机是应用十分广泛的电气设备的之一，所以电机的运动和控制与企业的产品质量和效益密切相关，交流变频调速技术是电力电子技术、微电子技术、控制技术高度发展的产物，对于交流变频调速技术的优点是节电和调速性，TMS320LF2407A是专门为电机控制设计的单片DSP控制器，具有很强的高速运算处理的能力，还在片内集成了丰富的机电控制外围部件，例如事件管理器、PWM 产生电路、ADC转换模块等，这样可以实现交流电机变频调速控制。

设计中采用的是恒压频比控制法实现调速，算法十分简单，控制比较灵活，非常实用。

关键词：交流电动机；变频；控制系统；设计一、交流电动机变频控制系统的现状随着我国经济的快速增长，冶金、电力、化工、供水、造纸、建材和农业等发展十分迅速，这使得我国电动机制造业得到挑战和机遇，所以研制开发变频调速电动机系统，对我国经济建设发展具有重要的意义，变频调速电动机主要是指适应于变频器供电下的高效电动机，在二十世纪末期人们主要研究变频器的拓扑结构及控制算法，并且取得很大的进步，使得电动机传动的动态性能和调速精度得到很大的提高，但是在变频器供电下电动机的效率、功率因数和功率密度等稳态性能没有被重视，更没有被研究。

尤其是高压大容量的电动机传动系统中出现的低效率和低功率因素的问题，对于不同的控制方法，电动机在效率、功率因数及温升等性能都有很大的区别，提高变频调速系统的稳态性能，可以起到节能作用，还可以提高电动机运行的可靠性，所以应充分考虑电动机在变频调速系统的设计问题。

对于早期的交流变频调速系统一般是电力电子变换器与电动机的组合，但是两者之间比不是很协调，为了可以使得电力电子、电动机及控制达到统一，从而实现系统的优化，为了到达电力电子控制电源下的电动机设计，建立电动机及系统的高频模型，认识电磁空间结构与控制时间上的互补关系等，所以应了解电动机与电力电子控制集成系统的基本特征，实现沉浸、交互、控制的目的。