基于虚拟仪器的电机变频实验系统开题报告.docx

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基于虚拟仪器的电机变频实验系统开题报告

开题报告填写要求

1．开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。

此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效。

2．开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按此电子文档标准格式（可从电气系网页或各教研室FTB上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见。

3．“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册），其中至少应包括1篇外文资料；对于重要的参考文献应附原件复印件，作为附件装订在开题报告的最后。

4．统一用A4纸，并装订单独成册，随《毕业设计说明书》等资料装入文件袋中。

毕业设计（论文）开题报告

1．文献综述：

结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写3000字左右的文献综述，文后应列出所查阅的文献资料。

文献综述

虚拟仪器把数据分析处理与显示功能，用功能强大的pc计算机及其显示器来完成；

并配置以获取调理信号为主要目的I/O借口设备；再编制不同功能的软件对采集信号

数据进行分析处理及显示。

以这种方式构成的虚拟仪器系统实质就是计算机仪器系统。

从某种意义上说，“软件就是仪器”。

这意指，当硬件平台I/O接口设备与计算机确定

，编制某种测量功能的软件就可构成具有这种功能的测试仪器。

虚拟仪器对测量仪器的深刻意义更在于，测量仪器的功能可由用户根据需要自行设

计软件来定义或扩展，而不是只由厂家事先定义且固定不可变更。

这样，用户不须购

买不同功能的仪器，不必买昂贵的多种功能于一身的传统仪器，也不必购买不同仪

器。

因为虚拟仪器可与计算机一起同时发展，与网络及其周围的设备互联，用户只须

改变软件程序就可以不断赋予和增加它的测试功能。

这就是说，仪器的制造不是厂家

的专利。

虚拟仪器使仪器使用者可以成为仪器的创造者，这将使仪器的使用者带来无

穷的好处。

LABVIEW（LaboratoryVirtualInstrumentsEngineeringWorkbench）是美国NI

公司（NationalInstrumentCompany）推出的一种基于G语言（GraphicsLanguage）

，图形化编程语言）的虚拟仪器软件开发工具。

它为不熟悉文本语言编程的用户提供

一个便捷，轻松的图形化设计环境。

虚拟仪器的硬件平台由计算机和I/O接口设备两部分组成。

I/O接口主要执行信

号的输入，数据采集，放大，模/数转换任务。

根据虚拟仪器的总线类型不同，虚拟仪

器的构成方式主要有5种：

PC-DAQ/PCI插卡式虚拟仪器系统，GPIB虚拟仪器测试系统，

VXI总线虚拟仪器测试系统，串口总线虚拟仪器测试系统和PXI总线虚拟仪器测试系

统。

PC-DAQ/PCI插卡式虚拟仪器系统是虚拟仪器最基本最廉价的构成形式。

它充

分的利用了虚拟PC计算机的机箱，总线，电源及软件资源，但是也因为PC机机箱环

境和计算机总线的限制，存在诸多的不足，如电源功率不足，机箱内噪声干扰，插槽

数目不多，总线面向计算机而非仪器，插卡尺寸较小，插槽之间无屏蔽，散热条件差

等。

1997年美国NI公司提出的PXI总线，是PCI计算机总线在仪器领域的扩展，由

它形成了具有性能价格比优势的最新虚拟仪器测试系统。

交流电机的矢量变换控制方式是70年代迅速发展起来的一种新型控制思想。

由于

通过矢量的坐标变换能使交流电机获得直流电机一样的动态调速特性，使得这种控制

方法成为交流电机获得理想调速性能的重要途径。

为了将交流矢量变换成两个独立的直流标量来分别进行调节，以及将直流量还原

成交流量最后控制交流电机的运行状态，必须采用矢量的坐标变换及其逆变换，这种

控制系统称为矢量变换控制系统。

为了实现恒转子电势/频率（Er/f1=C）比控制，希

望能动态保持转子全磁通Ф2恒定，故坐标变换是以转子全磁通Ф2的方向作为同步速

M-T坐标系中的M轴的方向，使等效电流可以沿磁通方向分解成等效激磁电流IM1，

沿垂直方向分解成等效转矩电流IT1，所以也叫磁场方向控制。

M-T坐标系也就可以成

为磁场定向坐标系。

变频调速电机的起动分析摘要通过分析不同频率时变频调速电机的T～n材UI～

n曲线，对PWM矢量变频调速系统的起动性能进行了探讨：

分析了不同负载性质下变

频电机的起动特点。

并提出了相匣的设计原则。

叙词异步电动机变频调速起动性能分

析

1引言由于电子学的不断发展，使异步电机的变频装置日趋完善，并在电力

拖动系统中已获得了厂泛的应用。

在国内，与VVVF装置配套的专用变频调速电机系

列业已问世。

上海先锋电机厂白93年以来已研制出BPY三相变频调速电机系列，

0．75～55kw中十几个规格以及其他个别大容量、高转速的变频调速电机，用于各种

调速场合，取得了一定的经验。

在确保最大转矩、温升等必要指标前提下，合理选定

变频调速电机低频时的起动性能指标，对与变频器的匹配、对电机的制造成本等皆是

至关重要的。

由于变频电机与VVVF变频器直接联接．在低频下直接起动升速．且变

频器本身具有15倍额定电流（对一股负载类型）或1．1倍额定电流（对风机负载型

广分钟跳闸的保护功能、因此，在一定电压下该类电机在起动频率下的起动转矩起动

电流值是设计的重要标准．此二指示选择合理则电机在起动过程中就能平稳顺利地升

至所需的转速．否则电机就可能无法起动或运行性能变坏，

本文在分折变频调速电机的各种起动曲线基础上．通过对机算机辅助设计的大量

数据和不同负载类型的起动特性分析提出了这类电机起动所必须满足的要求，以及针

对不同负载类型，所需遵循的设计原则。

2起动电流和起动转矩控制异步电机起动特性的主要参数是起动电流和起动

转矩。

由上可知，当施加电压随频率降低而降低时比值U／f为常数，起动电流

随之降低，而起动转矩T。

的变化则较复杂，在频率很低时，由于定转子电阻在阻抗

比值中明显增大转子挤流作用又不明显，Tf将随f降低而明显降低．但频率较高时．在

某一频率范围内可能会出现Tf随f降低而稍有升高的现象。

因此利用上述简单公式难

以准确判断其起动转矩的变化规律。

为此．我们在异步电机等值电路的基础上，参照了上海电器科学研究所编制的“三

相异步电动机电磁设计程序”．考虑了励磁电抗的影响，并结合变频调速电机的运行

特点，以额定转矩为其主要考核目标，研制开发了VVVF变频调速电机计算机辅助设

计程序。

该程序不仅能对1～200HZ频率，不同电压，不同频率不同转矩的电机进行

运行和起动特性计算，而且还能在不同频率下作恒磁通恒转矩计算。

该程序已用于变

频调速电机的系列开发设计中。

变频调速系统的相关问题

低速转矩提升电机用非矢量控制方式的变频器起动时，其起动转矩较工频

电源起动有所减小，有些场合无法起动。

在低速运行时输出转矩也比额定转矩小。

所

以当所选变频器不能满足起动和低速转矩要求时，需适当加大逆变器和电机的容量。

或选择有低速转矩提升功能的变频器。

目前使用较多的西门子和富士变频器都具有低

速转矩提升功能，可通过改变电压频率特性曲线来提高低频转矩。

瞬停再起动当线路停电或变频器发生故障时，变频器将停止运转，重新起

动时需待电机完全停止运转，以免重新起动时的频率不当；起过电压过电流保护动作

而对于生产流水线等设备。

连续运转的可靠性是关键。

电机完全停转将会引起生产混

乱，使产品质量降低。

这种场合就必须选用具有再起动功能的变频器，使瞬时停电后

或消除故障后电机能自动再起动

回避频率点电机在低于额定转速的某些频点运行时，容易产生机械共振现

象，可利用变频器的回避频率设定功能来设定变频器需回避的频点，使电机能安全运

行。

干扰问题逆变器在工作时产生的高次谐波将会对电网造成污染，影响连在

电网上的其它设备的正常运转，造成接触器误动作，设备烧毁等事。

故高次谐波也

使电动机损耗加大，效率明显下降；起电动机转矩脉动，产生机械共振现象。

所以

要采取措施消除高次谐波，为消除对电网的影响，可在逆变器的输入侧装设交流电抗

器或滤波器，使换流阻抗增大，抑制高次谐波。

传感器技术是一项正在迅速发展的高新技术，它与通信技术、计算机技术一起构成当代信息产业的三大支柱。

由于传感器是用来直接或间接与被测对象发生联系，将被测参数（机械、物理、化学、压力、温度等非电量）转换成可以直接测量的信号（通常是易于放大和远距离传输的信号），它为系统提供了进行处理和决策所必需的原始信息。

因此，它是现代检测系统和信息技术系统中的关键环节。

传感器获得的信息正确与否，直接影响整个系统的精度。

如果传感器的误差大，后级的测量电路、放大器以及微处理器的精确度再高也是徒劳的。

在现代工业生产中，尤其是计算机过程控制中，需要各种传感器监视生产过程中的各种参数，并转换成电信号，以便控制生产设备及工艺流程，使处于最佳状态，从而取得高质量产品，并能极大地提高生产率。

可见，若没有众多的优良的传感器，现代化生产也就失去了基础。

总之，对于所有测量、控制和自动化技术来说，传感器都是一种关键技术。

测量系统和自动化系统的一再进步，总是与采用合适的传感器密切相关因此，对传感器的研制%。

传感器的数学模型有两种。

第一，用分析方法，即依据支配元件的内部规律推导出来模型，即微分方程、差分方程、传递函数等。

第二，系统识别方法，依据实验数据，并加以分析以后得出和生产必将保持较高的活力。

国际上传感器近年来发展十分迅速，年产量增长率达15。

参考文献：

1．《电机控制》许大中贺益康编著浙江大学出版社

1997年6月第3次印刷

2．《检测技术与智能仪表》陈润泰许琨编著中南工业大学出版社

1995年5月

3．《电机实验》蒋希伯姚月阳编著2001年10月

4．《虚拟仪器图形化编程语言》刘君华贾惠芹丁晖阎晓艳编著

西安电子科技大学出版社2001年8月1次印刷

5．《李琼虚拟仪器软件结构VISA的研究》测控技术，1998（5）

6．言茂松。

最佳控制与观测，电气传动。

1978

7．周培森等。

自动检测与仪器。

北京：

青华大学出版社，1987

8.McQuiston，VirtualInstrumentsforUseinTestSystemsDevelopment.

RoceedingsoftheIEEESystemsReadinessTechnologyConference,

AUTOTESTCON（Proceedings）1993,PablbyIEEE,IEEEServiceCenter,1993

9．DAQ-LAB-PC-1200/AIUserMannual,NationalInstrumentorporation,1998

10．DeSaintis.WindowsBearsDownonTraditionalInstruments.EvaluationEngineeringV32n12Dec1993,3p

11．STEVELEIBSON.TheHandbookofMicrocomputerInterfacing,1983.

毕业设计（论文）开题报告

２．开题报告：

一、课题的目的与意义；二、课题发展现状和前景展望；三、课题主要内容和要求；四、研究方法、步骤和措施

一．题的目的与意义

本课题的目的是把检测技术，计算机技术，I/O接口技术，变频技术等有机的结合起来，用来测量PWM矢量变频控制电机的工作特性。

它包括测量电机的三相电流，三相电压，转速，转矩，并进行频谱分析。

在进行电机的试验时，需要的测量仪器比较多，而且接线也比较多。

这样，仪器的总价格也就比较多。

而且，在传统的电机实验中，进行实验时需要的实验人员比较多，这也是因为要求读数的仪器的数目比较多造成的。

而使用虚拟仪器进行实验读数时，只需一个懂得使用计算机的人员就可以了。

二、课题发展现状和前景展望

本课题是仪器技术与计算机深层次结合的产物，它是全新概念的仪器，是对传统仪器的重大突破。

它的出现是测量仪器与计算机之间的界限消失，开始了测量仪器的新时代，是仪器领域的一次革命。

它将传统仪器由硬件实现的数据分析处理与显示功能，改由功能强大的pc计算机及其显示器来完成。

这是电机实验的又一次进步，它使繁杂的电机实验变的简单。

同时，它能对采集的信号进行分析处理及显示。

在实验结束时，我们就能打印出实验结果，以及实验结果分析。

既省时，又准确。

本系统还实用于一般的电机实验。

在1987年，第一台虚拟仪器就诞生了。

但是，虚拟仪器应用在电机实验中还不普遍，在大部分的学校中，推广的不是很理想。

但是，虚拟仪器和电机的结合只是迟早的事，以后的电机实验可能会普遍起来。

三、课题主要内容和要求

设计一个电机变频实验系统，它的功能有控制方式选择，起动转矩，转矩控制精度，控制信号设定输入，速度反馈控制，多段速度设定，载波频率，频率跳跃功能，通信借口等。

所有参数用虚拟仪器测量，并配备打印借口，快速完成实验报告。

技术指标如下：

1．输入电源：

AC380V（正负20%），50hz

2．输出电压：

AC3*220V，1～3KVA

3．输出频率：

0～100HZ

4．输出波形：

PWM正弦波

5．外控输入电压：

DC0～5V

6．适配电机：

三相异步电机

7．保护功能：

过流保护，短路保护

四、研究方法、步骤和措施

步骤：

1．硬件选择

2．主电路设计

3．软件设计

4．装置工艺设计

5．调试和实验

毕业设计（论文）开题报告

指导教师意见：

1．对“文献综述”的评语：

2．对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：

指导教师：

年月日

所在专业审查意见：

负责人：

年月日