畢業(yè)設(shè)計(jì)---橋式起重機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　前言</b></p><p>　　橋式起重機(jī)作為物料搬運(yùn)機(jī)械在整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)中有著十分重要的地位，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國橋式起重機(jī)制造廠和使用部門在設(shè)計(jì)、制造工藝、設(shè)備使用維修、管理方面，不斷積累經(jīng)驗(yàn)，不斷改造，推動(dòng)了橋式起重機(jī)的技術(shù)進(jìn)步。但在實(shí)際使用中，傳統(tǒng)橋式起重機(jī)的控制系統(tǒng)所采用交流繞線轉(zhuǎn)子串電阻的方法進(jìn)行啟動(dòng)和調(diào)速，繼電—接觸器控制，在工作環(huán)境差，工作任務(wù)

2、重時(shí)，電動(dòng)機(jī)以及所串連電阻燒損和斷裂故障時(shí)有發(fā)生；繼電—接觸器控制系統(tǒng)可靠性差，操作復(fù)雜，故障率高；轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速，機(jī)械特性軟，負(fù)載變化時(shí)轉(zhuǎn)速也變化，調(diào)速不理想。所串連電阻長期發(fā)熱，電能浪費(fèi)大，效率低。要從根本上解決這些問題，只有徹底改變傳統(tǒng)的控制方式。</p><p>　　近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和電力電子器件的迅猛發(fā)展，同時(shí)也帶動(dòng)電氣傳動(dòng)和自動(dòng)控制領(lǐng)域的發(fā)展。其中，具有代表性的交流變頻調(diào)速裝置和可編程控制器獲得

3、了廣泛的應(yīng)用，為PLC控制的變頻調(diào)速技術(shù)在橋式起重機(jī)系統(tǒng)提供了有利條件。變頻技術(shù)的運(yùn)用使得起重機(jī)的整體特性得到較大提高，可以解決傳統(tǒng)橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)存在諸多的問題，變頻調(diào)速以其可靠性好，高品質(zhì)的調(diào)速性能、節(jié)能效益顯著的特性在起重運(yùn)輸機(jī)械行業(yè)中具有廣泛的發(fā)展前景。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)采用PLC和變頻器技術(shù)，以PLC控制變頻器，即以程序控制取代繼電—接觸器控制，控制變頻器實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速，設(shè)計(jì)出PLC控制的橋

4、式起重機(jī)的變頻調(diào)速系統(tǒng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了起重機(jī)的半自動(dòng)化控制。此系統(tǒng)特別適用于橋式起重機(jī)在惡劣條件下的工作情況，對(duì)改善橋式起重機(jī)的調(diào)速性能，提高工作效率和功率因數(shù)，減小起制動(dòng)沖擊以及增加起重機(jī)使用的安全可靠性是非常有益的。</p><p><b>　　1 緒 論</b></p><p>　　1.1 橋式起重機(jī)電氣傳動(dòng)技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展概況</p><p&g

5、t;　　電氣調(diào)速控制的方法很多，對(duì)直流驅(qū)動(dòng)來講60年代采用發(fā)電機(jī)—電機(jī)系統(tǒng)。從控制電阻分級(jí)控制，到交磁放大控制，到可控硅SCR激磁控制，到主回路可控硅即晶閘管整流供電系統(tǒng)。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，集成模塊出現(xiàn)，計(jì)算機(jī)、微處理器應(yīng)用，因此控制從分立組成模擬量控制發(fā)展至今天的數(shù)字量控制。</p><p>　　從交流驅(qū)動(dòng)來講：常規(guī)的常采用繞線式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速，為滿足重物下放時(shí)的低速，一般依靠能耗制動(dòng)、反接制動(dòng)，后

6、來還采用渦流制動(dòng)，還有靠轉(zhuǎn)子反饋控制制動(dòng)、反接制動(dòng)、單相制動(dòng)器抱閘松勁的所謂軟制動(dòng)，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)外開發(fā)研制變頻調(diào)速，PLC 可編程序控制器的應(yīng)用控制系統(tǒng)的性能更加完美。目前國內(nèi)外幾種常用調(diào)速系統(tǒng)配置及其性能：</p><p>　　l) DC-300直流驅(qū)動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)：GE公司DC-300，DC-2000是微處理器數(shù)字量控制的直流驅(qū)動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)，其控制功率從300HP到4000HP，并采用PLC對(duì)整機(jī)驅(qū)動(dòng)系

7、統(tǒng)實(shí)施故障診斷、檢測(cè)、報(bào)警及控制。</p><p>　　該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)施主回路SCR整流，其控制是給定模擬量通過數(shù)模轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，通過速度環(huán)、電流環(huán)到SCR移現(xiàn)觸發(fā)的邏輯無環(huán)流的調(diào)速系統(tǒng)?？捎脺y(cè)速反饋或電壓反饋，對(duì)磁場(chǎng)弱磁，以實(shí)施恒功率控制。</p><p>　　2) 交流調(diào)速控制系統(tǒng)：對(duì)于起重機(jī)械來講，交流驅(qū)動(dòng)仍是國內(nèi)普遍采用的方案而且多數(shù)停留在繞線式電機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻來調(diào)速。隨著功率電子技術(shù)

8、的發(fā)展，早在六十年代后期，國外就開始致力于晶閘管定子調(diào)壓調(diào)速技術(shù)的開發(fā)研究。目前，該技術(shù)已進(jìn)入了成熟穩(wěn)定的發(fā)展應(yīng)用階段。日本安川電機(jī)制作所于1972年就正式定為VS系列，應(yīng)用于起重機(jī)及軋機(jī)輔助設(shè)備的交流調(diào)速。法國、英國、德國等大電氣公司亦在這方面展開了重點(diǎn)研制開發(fā)。借助電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)的發(fā)展，由分離元件發(fā)展到大規(guī)模集成電路，從而實(shí)現(xiàn)控制部件的微型組件化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，進(jìn)而從模擬量控制發(fā)展到數(shù)字量控制?？删幊绦蚩刂破鱌L

9、C引入到交流電氣傳動(dòng)系統(tǒng)后，使傳動(dòng)系統(tǒng)性能發(fā)生了質(zhì)的變化。在橋式起重機(jī)實(shí)現(xiàn)了抓斗的自動(dòng)控制和故障診斷、檢測(cè)顯示等，達(dá)到了新的技術(shù)高度。</p><p>　　3) 變頻調(diào)速：變頻調(diào)速技術(shù)是國際上各大電氣公司在70年代末80年代投入全力研制、開發(fā)，也是國際國內(nèi)這幾年全力研制應(yīng)用的目標(biāo)與方向。這幾年一些公司如德國SIEMENS，美國GE，日本三菱等推出全數(shù)字化的矢量控制技術(shù)，大功率的IGBT模塊的出現(xiàn)使變頻技術(shù)在起升機(jī)

10、械、電梯等位能負(fù)載控制成為現(xiàn)實(shí)。目前，變頻調(diào)速的控制方法有恒壓頻比控制，轉(zhuǎn)差頻率控制，矢量控制，直接轉(zhuǎn)矩控制等。這些控制方法都得到了不同程度的應(yīng)用，但其控制性能有一定的差異。</p><p>　　直流電動(dòng)機(jī)之所以與有良好的控制性能，其根本原因是當(dāng)勵(lì)磁電流恒定時(shí)，控制電樞電流的大小就能無時(shí)間滯后的控制瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩的大小。異步電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩的原理雖然與直流電動(dòng)機(jī)相同，但由于建立氣隙磁場(chǎng)的勵(lì)磁分量和電磁轉(zhuǎn)矩所對(duì)應(yīng)裝置電

11、流有功分量都應(yīng)包含在定子電流中，無法直接將它們分開，在運(yùn)行過程中，這兩個(gè)分量有會(huì)互相影響。因此要控制異步電動(dòng)機(jī)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩十分困難。像采用恒壓頻比控制、轉(zhuǎn)差頻率控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)由于是從控制電動(dòng)機(jī)的平均轉(zhuǎn)矩的角度出發(fā)來控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，因而難以獲得較理想的動(dòng)態(tài)性能，異步電動(dòng)機(jī)在高精度調(diào)速系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用受到限制。而矢量控制是從根本上解決了這個(gè)問題，使交流調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用范圍迅速擴(kuò)大。</p><p>　　適用于

12、通用的鼠籠式電動(dòng)機(jī)，無速度傳感器的矢量控制變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用，該技術(shù)使變頻控制裝置不再配套專用電機(jī)，而且可通過軟件對(duì)一般的鼠籠式電機(jī)—矢量控制裝置實(shí)施參數(shù)調(diào)整，進(jìn)一步降低電氣電機(jī)的投資而且維護(hù)保養(yǎng)方便。</p><p>　　變頻器使用PWM技術(shù)可嚴(yán)格地使輸入電流正弦，即在下降過程各機(jī)械減速制動(dòng)中，將動(dòng)能和位能轉(zhuǎn)化為電能反饋電網(wǎng)，達(dá)到理想的節(jié)能指標(biāo)，同時(shí)確保工況正常運(yùn)行，上述發(fā)展己完成了產(chǎn)品系列化上市，對(duì) “變頻”

13、裝置在技術(shù)上以及經(jīng)濟(jì)上與其他驅(qū)動(dòng)裝置競(jìng)爭將有明顯的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)隨著PLC系統(tǒng)的不斷成熟與完善，以及大容量變頻器在位能負(fù)載上的成功應(yīng)用，變頻調(diào)速系統(tǒng)必將成為未來調(diào)速市場(chǎng)的主流。</p><p>　　1.2 傳統(tǒng)橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)和存在的問題</p><p>　　橋式起重機(jī)作為物料搬運(yùn)機(jī)械在整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)中有著十分重要的地位，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國橋式起重機(jī)制造廠和使用部門在設(shè)計(jì)、制造工藝、

14、設(shè)備使用維修、管理方面，不斷積累經(jīng)驗(yàn)，不斷改造，推動(dòng)了橋式起重機(jī)的技術(shù)進(jìn)步。但在實(shí)際使用中，結(jié)構(gòu)開裂仍時(shí)有發(fā)生。究其原因是頻繁的超負(fù)荷作業(yè)及過大的機(jī)械振動(dòng)沖擊所引起的機(jī)械疲勞。因此，除了機(jī)械上改進(jìn)設(shè)計(jì)外，改善交流電氣傳動(dòng)，減少起制動(dòng)沖擊，也是一個(gè)很重要的方面。由于傳統(tǒng)橋式起重機(jī)的電控系統(tǒng)采用轉(zhuǎn)子回路串接電阻進(jìn)行有級(jí)調(diào)速，致使機(jī)械沖擊頻繁，振動(dòng)劇烈，因此電氣控制上應(yīng)采用平滑的無級(jí)調(diào)速是解決問題的有效手段。</p><p

15、>　　傳統(tǒng)的起重機(jī)驅(qū)動(dòng)方案一般采用：（1）直接起動(dòng)電動(dòng)機(jī)；（2）改變電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)調(diào)速；（3）轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速；（4）渦流制動(dòng)器調(diào)速；（5）可控硅串級(jí)調(diào)速；（6）直流調(diào)速。前四種方案均屬有級(jí)調(diào)速，調(diào)速范圍小，無法高速運(yùn)行，只能在額定速度以下調(diào)速：起動(dòng)電流大，對(duì)電網(wǎng)沖擊大；常在額定速度下進(jìn)行機(jī)械制動(dòng)，對(duì)起重機(jī)的機(jī)構(gòu)沖擊大，制動(dòng)閘瓦磨損嚴(yán)重；功率因數(shù)低，在空載或輕載時(shí)低于0.2~0.4，即使?jié)M載也低于0.75，線路損耗大。可控硅串級(jí)調(diào)速雖

16、克服了上述缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了額定速度以下的無級(jí)調(diào)速，提高了功率因數(shù)，減少了起制動(dòng)沖擊，價(jià)格較低，但目前串級(jí)調(diào)速產(chǎn)品的控制技術(shù)仍停留在模擬階段，尚未實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)具有很好的調(diào)速性能和起制動(dòng)性能，很好的保護(hù)功能及系統(tǒng)監(jiān)控功能，所以有時(shí)采用直流電動(dòng)機(jī)，而直流電動(dòng)機(jī)制造工藝復(fù)雜，使用維護(hù)要求高，故障率高。</p><p>　　由于傳統(tǒng)橋式起重機(jī)的電控系統(tǒng)通常采用轉(zhuǎn)子回路串接電阻進(jìn)行有級(jí)調(diào)速，盡管起動(dòng)性能與調(diào)速性能較交流鼠籠型電動(dòng)

17、機(jī)有很大改善，但由于采用有級(jí)調(diào)速，依然存在以下問題：</p><p>　　1）．控制檔位較多時(shí)，控制電路復(fù)雜，系統(tǒng)的故障率較高；</p><p>　　2）．在換檔時(shí)依然存在電流與轉(zhuǎn)矩沖擊，重載情況下尤為突出；</p><p>　　3）．低速定位時(shí)由于采用“倒拉反接制動(dòng)”運(yùn)行方式，轉(zhuǎn)子中串入了較大電阻導(dǎo)致機(jī)械特性變得很軟，低速定位困難；</p><

18、p>　　4）．能量損耗大，特別是重載低速時(shí)的損耗尤其嚴(yán)重。</p><p>　　1.3起重機(jī)調(diào)速技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　電動(dòng)機(jī)的調(diào)速經(jīng)過了很長時(shí)間的演變過程，一直以來人們?cè)陔妱?dòng)機(jī)的調(diào)速和轉(zhuǎn)矩控制上做過了大量的研究，嘗試過使用各種不同形式的調(diào)速方法，隨著大功率和高開關(guān)頻率的半導(dǎo)體器件的開發(fā)研制成功，以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及應(yīng)用，交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方式在近20年內(nèi)取得了飛速發(fā)展，調(diào)

19、速技術(shù)已經(jīng)日趨成熟。</p><p>　　根據(jù)異步電機(jī)的知識(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可以用公式表示為：</p><p>　　其中：—異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，單位為r/min；</p><p>　　—定子的電源頻率，單位為Hz；</p><p>　　—電機(jī)的轉(zhuǎn)速滑差率；</p><p><b>　　—電機(jī)的極對(duì)數(shù)。</b

20、></p><p>　　由上面的公式，我們不難看出，要改變電機(jī)的速度，我們可以通過如下的方法：（1）改變極對(duì)數(shù)的調(diào)速；（2）改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速；（3）變頻調(diào)速。</p><p>　　旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的速度與定子的極對(duì)數(shù)有關(guān)，定子繞組進(jìn)行切換就可以改變極對(duì)數(shù)，從而改變轉(zhuǎn)速。但是從低極對(duì)數(shù)（高速）變換到高極對(duì)數(shù)，電機(jī)的實(shí)際速度會(huì)大幅度下降，如果切換速度很快，電機(jī)將會(huì)經(jīng)歷一個(gè)發(fā)電階段，從而在電機(jī)及機(jī)械

21、裝置上產(chǎn)生較大的反向轉(zhuǎn)矩。改變磁極對(duì)數(shù)方式屬于有極調(diào)速，調(diào)速范圍小。目前，在起重機(jī)上已經(jīng)很少應(yīng)用這種方式。</p><p>　　改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速是目前起重機(jī)上應(yīng)用較多的調(diào)速方式，轉(zhuǎn)子串電阻、定子調(diào)壓調(diào)速等均為這種調(diào)速方式，尤其是轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方式更為普遍。該方式依賴?yán)@線電機(jī)轉(zhuǎn)子部分串不同阻值的金屬電阻來消耗部分能量以達(dá)到調(diào)速效果，但在低速區(qū)具有穩(wěn)定性差、出力不足的缺點(diǎn)，在重載下降時(shí)要有第三方制動(dòng)即拖拽才能保證重載不

22、溜鉤，這種制動(dòng)方式常有能耗制動(dòng)、渦流制動(dòng)、單相制動(dòng)等。由于采用了第三方的拖拽對(duì)電機(jī)的沖擊較大，在能耗和單相制動(dòng)要對(duì)電機(jī)注入直流電流和不平衡電流，在頻繁使用過程中會(huì)使電機(jī)的溫度過高，影響電機(jī)的絕緣壽命，加速了電機(jī)的老化過程。在機(jī)械平穩(wěn)方面也由于制動(dòng)的沖擊力使振動(dòng)加劇，加速了機(jī)械疲勞過程。</p><p>　　隨著電氣設(shè)備自動(dòng)化控制要求及可靠性的不斷提高，變頻器在各行各業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛。國內(nèi)起重機(jī)采用變頻器進(jìn)行調(diào)

23、速控制大概是從20世紀(jì)90年代初期，由于其較于傳統(tǒng)起重機(jī)控制方式具有顯而易見的優(yōu)勢(shì)，因此很快被起重機(jī)廣大用戶所接受。早期在起重機(jī)上應(yīng)用的變頻器多用于行走機(jī)構(gòu)（即大、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)），隨著變頻技術(shù)的不斷發(fā)展，以及各變頻器生產(chǎn)廠家對(duì)高性能變頻器從軟、硬件的不斷開發(fā)，在起升機(jī)構(gòu)的應(yīng)用也逐漸增多。</p><p>　　眾所周知，直流調(diào)速系統(tǒng)具有較為優(yōu)良的靜、動(dòng)態(tài)性能，并且易于實(shí)現(xiàn)、便于控制，在很長一段歷史時(shí)期內(nèi)，一直處于調(diào)

24、速領(lǐng)域的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)地。然而，直流電機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造費(fèi)時(shí)，對(duì)運(yùn)行環(huán)境要求較高，電刷易于磨損，維護(hù)麻煩，這些問題極大限制了直流調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用，而交流電機(jī)在這方面存在顯著的優(yōu)勢(shì)。交流電動(dòng)機(jī)因其結(jié)構(gòu)簡單、堅(jiān)固耐用、運(yùn)行可靠、成本低、易維護(hù)、可適合于大容量調(diào)速和惡劣環(huán)境工作等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。隨著變頻器的發(fā)展，逐漸取代直流調(diào)速而成為調(diào)速領(lǐng)域的領(lǐng)跑者。</p><p>　　隨著自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，電子元件制造工

25、藝的不斷進(jìn)步，變頻調(diào)速控制在起重機(jī)械中必將會(huì)得到更為廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　1.4 本課題的研究意義和主要內(nèi)容</p><p>　　本課題中以橋式起重機(jī)作為研究實(shí)體，由上可知，傳統(tǒng)橋式起重機(jī)的控制系統(tǒng)主要采用交流繞線轉(zhuǎn)子串電阻的方法進(jìn)行啟動(dòng)和調(diào)速，繼電—接觸器控制，這種控制系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)有： </p><p>　　1) 橋式起重機(jī)工作環(huán)境差，工作任務(wù)重，電

26、動(dòng)機(jī)以及所串連電阻燒損和斷裂故障時(shí)有發(fā)生；</p><p>　　2) 繼電—接觸器控制系統(tǒng)可靠性差，操作復(fù)雜，故障率高；</p><p>　　3) 轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速，機(jī)械特性軟，負(fù)載變化時(shí)轉(zhuǎn)速也變化，調(diào)速不理想，所串連電阻長期發(fā)熱，電能浪費(fèi)大，效率低。</p><p>　　要從根本上解決這些問題，只有徹底改變傳統(tǒng)的控制方式。近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和電力電子器件的迅猛發(fā)

27、展，同時(shí)也帶動(dòng)電氣傳動(dòng)和自動(dòng)控制領(lǐng)域的發(fā)展。其中，具有代表性的交流變頻調(diào)速裝置和可編程控制器獲得了廣泛的應(yīng)用，為PLC控制的變頻調(diào)速技術(shù)在橋式起重機(jī)系統(tǒng)提供了有利條件。變頻技術(shù)的運(yùn)用使得起重機(jī)的整體特性得到較大提高，可以解決傳統(tǒng)橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)存在諸多的問題，變頻調(diào)速以其可靠性好，高品質(zhì)的調(diào)速性能、節(jié)能效益顯著的特性在起重運(yùn)輸機(jī)械行業(yè)中具有廣泛的發(fā)展前景。</p><p>　　由于起重機(jī)行業(yè)的特殊性，變頻調(diào)速系

28、統(tǒng)的應(yīng)用相對(duì)滯后。采用變頻調(diào)速取代傳統(tǒng)的橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)是近才開始應(yīng)用的新技術(shù)。無論是在起重機(jī)老產(chǎn)品還是新產(chǎn)品設(shè)計(jì)，變頻調(diào)速都是優(yōu)選方案。變頻調(diào)速裝置的先進(jìn)性能特別適用于起重機(jī)的惡劣工況，對(duì)改善起重機(jī)的調(diào)速性能，提高工作效率和功率因數(shù)，減小起制動(dòng)沖擊以及增加起重機(jī)使用的安全可靠性是非常有益的。相比較發(fā)達(dá)國家而言，我國的相關(guān)技術(shù)水平差距較大。主要技術(shù)難度體現(xiàn)在：對(duì)起重機(jī)對(duì)電控系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性要求愈來愈高，起重機(jī)的起重量及運(yùn)行速度

29、等技術(shù)參數(shù)越來越大，起重機(jī)的自動(dòng)化程度越來越高，起重機(jī)對(duì)管理和通訊的性能要求越來越嚴(yán)格。為此，有必要對(duì)橋式起重機(jī)電控系統(tǒng)的應(yīng)用研究。由變頻器構(gòu)成的交流調(diào)速系統(tǒng)可取代直流調(diào)速系統(tǒng)，是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)特別是大規(guī)模集成電路制造技術(shù)的不斷發(fā)展的必然結(jié)果，符合起重機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)，適合發(fā)展大起重重量的起重機(jī)；提高工作速度、擴(kuò)大調(diào)速范圍；提高金屬結(jié)構(gòu)、機(jī)構(gòu)和電氣設(shè)備的可靠性和使用壽命；改善司機(jī)操作的條件，保證作業(yè)安全，提高自動(dòng)化控制程度和擴(kuò)大遠(yuǎn)距離控制系

30、統(tǒng)的使用范圍尤其是把它們應(yīng)用到作業(yè)頻繁的倉庫堆垛起重機(jī)和環(huán)境惡劣的冶金起重機(jī)上。也符合</p><p>　　2 三相異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速</p><p>　　調(diào)速就是在一定的負(fù)載下，根據(jù)生產(chǎn)的需要人為地改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。這是生產(chǎn)機(jī)械經(jīng)常向電動(dòng)機(jī)提出的要求。調(diào)速性能的好壞往往影響到生產(chǎn)機(jī)械的工作效率和產(chǎn)品的質(zhì)量。</p><p>　　2.1 電動(dòng)機(jī)的調(diào)速指標(biāo)</

31、p><p><b>　　1) 調(diào)速范圍</b></p><p>　　電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載(電流為額定值)情況下所能得到的最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速之比稱為調(diào)速范圍，用D表示，即</p><p><b>　　2) 調(diào)速方向</b></p><p>　　調(diào)速方向指調(diào)速后的轉(zhuǎn)速比原來的額定轉(zhuǎn)速(基本轉(zhuǎn)速)高還是低。若比基

32、本轉(zhuǎn)速高，稱為往上調(diào)，比基本轉(zhuǎn)速低，稱為往下調(diào)。</p><p><b>　　3) 調(diào)速的平滑性</b></p><p>　　調(diào)速的平滑性由一定范圍內(nèi)能得到的轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)來說明。級(jí)數(shù)越多，相鄰兩轉(zhuǎn)速的差值越小，平滑性越好。如果轉(zhuǎn)速只能跳躍式的調(diào)節(jié)，例如只能從3000r/min一下調(diào)節(jié)到1500r/min，在又調(diào)節(jié)到1000 r/min等，兩者之間的轉(zhuǎn)速無法得到，這種調(diào)速稱

33、為有級(jí)調(diào)速。如果在一定的調(diào)速范圍內(nèi)的任何轉(zhuǎn)速都可以得到則稱為無級(jí)調(diào)速。無級(jí)調(diào)速的平滑性當(dāng)然就比有級(jí)調(diào)速好。</p><p>　　平滑的程度可用相鄰兩轉(zhuǎn)速之比來衡量，稱為平滑系數(shù)，即</p><p>　　越接近于1，平滑性越好。無級(jí)調(diào)速時(shí)=1，平滑性最好。</p><p><b>　　4) 調(diào)速的穩(wěn)定性</b></p><p&

34、gt;　　調(diào)速的穩(wěn)定性是用來說明電動(dòng)機(jī)在新的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時(shí)，負(fù)載變化而引起轉(zhuǎn)速變化的程度，通常用靜差率來表示。其定義為：當(dāng)系統(tǒng)在某一轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時(shí)，負(fù)載由理想空載增加到額定值時(shí)所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速降-與理想空載轉(zhuǎn)速之比，即</p><p>　　s越小，穩(wěn)定性越好。</p><p>　　靜差率與機(jī)械特性的硬度有關(guān)。機(jī)械特性的硬度的定義為</p><p>　　越大，轉(zhuǎn)矩變化時(shí)，變化

35、的程度就越小，機(jī)械特性就越硬，靜差率就越小，穩(wěn)定性就越好。靜差率還與理想空載轉(zhuǎn)速的大小有關(guān)。例如兩條平行的機(jī)械特性硬度相同，在靜差率公式中的-相同，由于不同，他們的s就不同，大的，s小，小的，s就大。</p><p>　　生產(chǎn)機(jī)械在調(diào)速時(shí)，為保持一定的穩(wěn)定性會(huì)對(duì)靜差率提出一定的要求。靜差率還會(huì)對(duì)調(diào)速范圍起到制約的作用，因?yàn)槿绻{(diào)速時(shí)所得到的最低轉(zhuǎn)速下的s太大，則該轉(zhuǎn)速性太差，便難以滿足生產(chǎn)機(jī)械的要求。</p

36、><p><b>　　5) 調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性</b></p><p>　　這要由調(diào)速時(shí)的初期投資，調(diào)速后的電能消耗以及各種運(yùn)行費(fèi)用的多少來說明。</p><p>　　6) 調(diào)速時(shí)的允許負(fù)載</p><p>　　電動(dòng)機(jī)在各種不同轉(zhuǎn)速下滿載運(yùn)行時(shí)，如果允許輸出的功率相同，則這種調(diào)速方法稱為恒功率調(diào)速；如果允許輸出的轉(zhuǎn)矩相同，則這種調(diào)

37、速的方法稱為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。</p><p>　　不同的生產(chǎn)機(jī)械對(duì)此的要求往往不同。例如切削機(jī)床，要求精加工小切削量時(shí)，工件轉(zhuǎn)速高，粗加工大切削時(shí)，工件轉(zhuǎn)速低。因此，它希望電動(dòng)機(jī)能具有恒功率調(diào)速的性能。另一類生產(chǎn)機(jī)械，例如起重機(jī)、卷揚(yáng)機(jī)等則要求電動(dòng)機(jī)在各種轉(zhuǎn)速下都能輸出同樣的轉(zhuǎn)矩，因此，它希望電動(dòng)機(jī)具有恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速的性能[1]。</p><p>　　2.2 變頻調(diào)速的基本原理</p>

38、<p>　　根據(jù)異步電機(jī)的知識(shí)，異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速公式為：</p><p>　　其中：—異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，單位為r/min；</p><p>　　—定子的電源頻率，單位為Hz；</p><p>　　—電機(jī)的轉(zhuǎn)速滑差率；</p><p><b>　　—電機(jī)的極對(duì)數(shù)。</b></p><p>

39、;　　三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法可分為兩大類：一類是通過改變同步轉(zhuǎn)速來改變轉(zhuǎn)速，具體方法有變極調(diào)速(改變)和變頻調(diào)速(改變)；另一類是通過改變轉(zhuǎn)差率來實(shí)現(xiàn)調(diào)速，這就需要讓電動(dòng)機(jī)從固有特性上運(yùn)行改為人為特性上運(yùn)行，具體方法有變壓調(diào)速(改變)，轉(zhuǎn)子電路串電阻調(diào)速(改變)，等等。由上式可知，如果改變輸入電機(jī)的電源頻率，則可相應(yīng)改變電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速。</p><p>　　在電動(dòng)機(jī)調(diào)速時(shí)，一個(gè)重要的因素時(shí)希望保持每極磁通量為額

40、定值不變。磁通太弱，沒有充分利用電機(jī)的磁心，是一種浪費(fèi)；若要增大磁通，又會(huì)使磁通飽和，從而導(dǎo)致過大的勵(lì)磁電流，嚴(yán)重時(shí)會(huì)因?yàn)槔@組過熱而損壞電機(jī)。對(duì)于直流電機(jī)來說，勵(lì)磁系統(tǒng)是獨(dú)立的，所以只要對(duì)電樞反應(yīng)的補(bǔ)償合適，保持 不變是很容易做到的。在交流異步電機(jī)中，磁通是定子和轉(zhuǎn)子合成產(chǎn)生的。</p><p>　　三相異步電動(dòng)機(jī)每相電動(dòng)勢(shì)的有效值是：</p><p><b>　　式中：<

41、/b></p><p>　　—?dú)庀洞磐ㄔ诙ㄗ用肯嘀懈袘?yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值，單位為V；</p><p>　　— 定子頻率，單位為Hz；</p><p>　　—定子每相繞組串聯(lián)匝數(shù)；</p><p>　　—定子基波繞組系數(shù)；</p><p>　　—每極氣隙磁通量，單位為Wb；</p><p>　　由

42、公式可知，只要控制好和，便可以控制磁通中不變，需要考慮基頻(額定頻率)以下和基頻以上兩種情況；</p><p><b>　　1) 基頻以下調(diào)速</b></p><p>　　當(dāng)電源頻率在基頻以下調(diào)速時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降，但在調(diào)節(jié)電源頻率的同時(shí)，必須同時(shí)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的定子電壓，且始終保持常數(shù)，否則電動(dòng)機(jī)無法正常工作。這是因?yàn)槿喈惒诫妱?dòng)機(jī)定子繞組相電壓，當(dāng)下降時(shí)，若不變，則必

43、使電動(dòng)機(jī)每極磁通增加，在電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，處于磁路磁化曲線的膝部，的增加將進(jìn)入磁化曲線飽和段，使磁路飽和，電動(dòng)機(jī)空載電流劇增，使電動(dòng)機(jī)負(fù)載能力變小，而無法正常工作。為此，電動(dòng)機(jī)在基頻以下調(diào)速時(shí)，應(yīng)使恒定不變。所以，在頻率下調(diào)的同時(shí)應(yīng)使電動(dòng)機(jī)定子相電壓隨之下調(diào)，并使常數(shù)。可見，電動(dòng)機(jī)額基頻以下的調(diào)速為恒磁通調(diào)速，由于不變，調(diào)速過程中電磁轉(zhuǎn)矩不變，屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。</p><p><b>　　2) 基頻以上調(diào)速

44、</b></p><p>　　當(dāng)電源頻率在基頻以上調(diào)節(jié)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的定子相電壓是不允許在額定相電壓以上調(diào)節(jié)的，否則會(huì)危及電動(dòng)機(jī)的絕緣。所以，電源頻率上調(diào)時(shí)，只能維持電動(dòng)機(jī)定子相電壓不變。于是，隨著升高將下降，但上升，故屬于恒功率調(diào)速。</p><p>　　把基頻以下和基頻以上兩種情況合起來，可得到異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速控制特性，如圖2-1所示。如果電動(dòng)機(jī)在不同的轉(zhuǎn)速下都具有額定電流

45、，則電動(dòng)機(jī)都能在溫升容許的條件下長期運(yùn)行，這時(shí)轉(zhuǎn)矩基本上隨磁通變化。在基頻以下，屬于“恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速”的調(diào)速，而在基頻以上，基本上屬于“恒功率調(diào)速”[2]。</p><p>　　圖2-1 異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速控制特性</p><p>　　Fig. 2-1 Variable frequency speed-governing control characteristics of asynchron

46、ous motor</p><p>　　2.3 三相異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的機(jī)械特性</p><p>　　2.3.1 =常數(shù)時(shí)的變頻調(diào)速機(jī)械特性 </p><p>　　下面來分析機(jī)械特性中的三個(gè)特殊點(diǎn)，并由此來決定機(jī)械特性。</p><p>　　同步點(diǎn)：由，則，下調(diào)，隨之下降。</p><p>　　最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)：由c=常數(shù)

47、，=常數(shù)，而臨界轉(zhuǎn)差率，臨界轉(zhuǎn)速降常數(shù)。因此，在不同頻率下，最大轉(zhuǎn)矩保持不變，且對(duì)應(yīng)于最大轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)速降也不變。所以其機(jī)械特性基本上是平行的。但當(dāng)下調(diào)過低時(shí)，因也很低，此時(shí)定子電阻上的壓降已不能再忽略，而使、下降更嚴(yán)重，電動(dòng)機(jī)的將變小。</p><p><b>　　起動(dòng)轉(zhuǎn)矩點(diǎn)：</b></p><p>　　電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。所以起動(dòng)轉(zhuǎn)矩隨頻率下降而增加。</p>

48、;<p>　　由此可畫出=常數(shù)時(shí)，三相異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速特性如圖2-2所示：</p><p>　　圖2-2 三相異步電動(dòng)機(jī)=常數(shù)變頻調(diào)速機(jī)械特性</p><p>　　Fig. 2-2 Mechanical characteristics of three-phase asynchronous motor=constant variable Frequency speed-go

49、verning</p><p>　　2.3.2 的變頻調(diào)速機(jī)械特性</p><p>　　同步點(diǎn)：由，則，當(dāng)調(diào)高時(shí)，隨之上升。</p><p>　　最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)：由，當(dāng)調(diào)高時(shí)，減小。</p><p>　　起動(dòng)轉(zhuǎn)矩點(diǎn)： ，當(dāng)調(diào)高時(shí)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大大減小。</p><p>　　此時(shí)電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性如圖2-3所示：</p>

50、<p>　　圖2-3 時(shí)三相異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速機(jī)械特性</p><p>　　Fig.2-3 Mechanical characteristics of three-phase asynchronous motor variable frequency speed-governing</p><p><b>　　2.4 變頻器</b></p>

51、<p>　　三相異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速所用的變頻電源有兩種，一種是變頻機(jī)組，另一種是靜止的變頻裝置變頻器。前者由直流電動(dòng)機(jī)和交流發(fā)電動(dòng)機(jī)組成，調(diào)節(jié)直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速就能改變交流發(fā)電動(dòng)機(jī)的頻率，由于變頻機(jī)組設(shè)備龐大，可靠性差。隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，靜止式變頻器已完全取代了早期的旋轉(zhuǎn)變頻機(jī)組。</p><p>　　2.4.1 變頻器的分類</p><p>　　按變頻的原理有交—交

52、變頻器和交—直—交變頻器。前者是將頻率固定的交流電源變換成頻率連續(xù)可調(diào)的交流電源，其主要優(yōu)點(diǎn)是沒有中間環(huán)節(jié)，變換頻率高，但其連續(xù)可調(diào)的頻率范圍較窄，一般在 ，故主要用于容量較大的低速拖動(dòng)系統(tǒng)中。后者是將頻率固定的交流電整流后變成直流，再經(jīng)過逆變電路，把直流電逆變成頻率連續(xù)可調(diào)的三相電流。由于把直流電逆變成交流電較易控制，因此在頻率的調(diào)節(jié)范圍、變頻后電動(dòng)機(jī)特性的改善等方面都具有明顯的優(yōu)勢(shì)，目前使用最多的變頻器均為交—直—交變頻器。<

53、/p><p>　　根據(jù)直流環(huán)節(jié)的儲(chǔ)能方式不同，交—直—交變頻器又分為電壓型和電流型兩種。</p><p>　　電壓型變頻器是指變頻器整流后是由電容來濾波，現(xiàn)在使用的交—直—交變頻器大部分為電壓型變頻器。</p><p>　　電流型變頻器是指變頻器整流后是由電感元件來濾波，目前少見。</p><p>　　根據(jù)調(diào)壓方式不同，交—直—交變頻器又分成脈幅

54、調(diào)制型和脈寬調(diào)制型兩種。</p><p>　　脈幅調(diào)制是指變頻器輸出電壓大小是通過改變直流電壓大小來實(shí)現(xiàn)的，常用PAM表示。這種調(diào)壓方式很少使用。</p><p>　　脈寬調(diào)制是指變頻器輸出電壓大小是通過改變輸出脈沖的占空比來實(shí)現(xiàn)的，常用PWM表示。目前使用最多的占空比按正弦規(guī)律變化的正弦脈寬調(diào)制，即SPWM方式。</p><p>　　2.4.2變頻器的主電路<

55、;/p><p>　　變頻器的主電路包括整流電路、濾波及限流電路、直流中間電路、逆變電路和能耗制動(dòng)電路等部分組成，其中整流電路和逆變電路是很重要的兩部分，下面簡單介紹一下整流電路和逆變電路。</p><p><b>　　1)．整流電路</b></p><p>　　一般的三相變頻器的整流電路由三相全波整流橋組成。它的主要作用是對(duì)工頻的外部電源進(jìn)行整流，

56、并給逆變電路和控制電路提供所需要的直流電源。整流電路按其控制方式，可以是直流電壓源，也可以是直流電流源。直流中間電路的作用是對(duì)整流電路的輸出進(jìn)行平滑，以保證逆變電路和控制電源能夠得到質(zhì)量較高的直流電源。此外，由于電動(dòng)機(jī)制動(dòng)的需要，在直流中間電路中有時(shí)還包括制動(dòng)電阻以及其它輔助電路。</p><p><b>　　2)．逆變電路</b></p><p>　　逆變電路是變頻

57、器主要的部分之一。它是利用六個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)器件組成的三相橋式逆變電路，有規(guī)律的控制逆變器中的主開關(guān)元器件的通與斷，得到任意頻率的三相交流電輸出。由于逆變器的負(fù)載為異步電動(dòng)機(jī)，屬感性負(fù)載，無論電動(dòng)機(jī)處于拖動(dòng)狀態(tài)還是發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)，變頻器功率因素總不會(huì)為1。因此，在直流環(huán)節(jié)和電動(dòng)機(jī)之間總會(huì)有無功功率的交換，這種無功能量就靠這之間直流環(huán)節(jié)的儲(chǔ)能元件來緩沖。它的主要作用是在控制電路的控制下，將平滑電路輸出的直流電源轉(zhuǎn)換為頻率和電壓都任意可調(diào)的交流電

58、源。逆變電路的輸出就是變頻器的輸出，它被用來實(shí)現(xiàn)對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制。</p><p>　　2.4.3變頻器的控制電路</p><p>　　變頻器控制電路包括主控制電路、信號(hào)檢測(cè)電路、門極驅(qū)動(dòng)電路、外部接口電路以及保護(hù)電路等幾個(gè)部分，是變頻器的核心部分。控制電路的優(yōu)劣決定了變頻器性能的優(yōu)劣。控制電路的主要作用是完成對(duì)逆變器開關(guān)控制、對(duì)整流器的電壓控制以及完成各種保護(hù)功能。</p&g

59、t;<p>　　2.4.4 交—直—交變頻器 </p><p>　　這種變頻器主要由整流調(diào)壓、濾波及逆變?nèi)糠纸M成，如圖2-4所示。在此，僅對(duì)逆變器的工作原理作一介紹。</p><p>　　圖2-4 交—直—交變頻器</p><p>　　Fig.2-4 AC-DC-AC transducer</p><p>　　1) 單相逆變

60、電路 </p><p>　　圖2-5為單相逆變電路原理圖。當(dāng)開關(guān)S1、S4 同時(shí)閉合時(shí)，電壓為正；開關(guān)S2、S3同時(shí)閉合時(shí)，電壓為負(fù)。由于開關(guān)S1~S4的輪流通斷，從而將直流電壓逆變成了交流電壓。</p><p>　　可以看到在交流電變化的一個(gè)周期中，一個(gè)臂上的兩個(gè)開關(guān)S1、S2交替導(dǎo)通，每個(gè)開關(guān)導(dǎo)通派的電角度。因此，交流電的頻率可以通過改變開關(guān)通斷的速度來調(diào)節(jié)，交流電壓的幅值為直流電壓

61、幅值。</p><p>　　a) 主電路 b) 開關(guān)通斷規(guī)律 c) 波形圖</p><p>　　圖2-5 單相逆變電路原理圖</p><p>　　a) main circuit b) switch make and break law c) oscillogram</p><p>　　Fig.2-5 Single-phase inve

62、rt schematic circuit</p><p>　　2) 三相逆變電路 </p><p>　　圖2-6為三相逆變電路原理圖。圖中開關(guān)S1~S6組成逆變電路。這6個(gè)開關(guān)交替的接通、關(guān)斷，就可以在輸出端獲得一個(gè)相位互差的三相交流電壓。</p><p>　　當(dāng)S1、S4閉合時(shí)，為正；當(dāng)S2、S3閉合時(shí)，為負(fù)；當(dāng)S3、S6閉合時(shí)，為正；當(dāng)S5、S4閉合時(shí)，、、

63、在相位上依次相差，各開關(guān)的接通、斷開應(yīng)符合一定的規(guī)律。</p><p>　　由上可看出：各橋臂上的開關(guān)始終處于交替閉合、斷開的狀態(tài)；各相的開關(guān)順序以各相的首端為準(zhǔn)，互差電角度，如S3比S1滯后，S5比S3滯后。</p><p>　　由以上分析可知，通過6個(gè)開關(guān)的交替工作可以得到三相交流電，只要調(diào)節(jié)開關(guān)的通斷速度就可以調(diào)節(jié)電頻率。</p><p>　　a) 主電路

64、b) 開關(guān)通斷規(guī)律 c) 波形圖</p><p>　　圖2-6 三相逆變電路原理圖</p><p>　　a) main circuit b) switch make and break law c) oscillogram</p><p>　　Fig.2-6 Priciple diagram of three-phase inverting circuit&l

65、t;/p><p>　　3) 電壓型交—直—交變頻器的濾波器采用大容量的電容器。對(duì)逆變器來說，其直流電源的阻抗(包括濾波器)遠(yuǎn)小于逆變器的阻抗，故可將逆變器前面部分看作恒壓源，其直流輸出電壓穩(wěn)定不變。因此，經(jīng)過逆變器切換后輸出的交流電壓波形接近于矩形波。</p><p>　　圖2-7為簡單三相電壓逆變器的主電路(不包括換流)圖。假設(shè)每一個(gè)晶閘管的導(dǎo)通角為，且晶閘管按VT1、VT2、…、VT6的順

66、序觸發(fā)導(dǎo)通，各觸發(fā)信號(hào)彼此相位差為，換流瞬時(shí)完成，則在任何瞬間，每個(gè)臂上只有一個(gè)VT導(dǎo)通，而三個(gè)臂上各有一個(gè)VF導(dǎo)通。該電路波形如圖2-8所示。可見它是一個(gè)方段矩形組成的三相交流波形。</p><p>　　圖2-7 三相橋式逆變電路主電路</p><p>　　Fig.2-7 Three- phase bridge type main circuit</p><p>

67、　　圖2-8 三相逆變器輸出電壓波形圖</p><p>　　Fig.2-8 Three-phase inverter output voltage oscillogram</p><p>　　圖2-7中與晶閘管VT反并聯(lián)的二極管VD的作用是：在該晶閘管由截至轉(zhuǎn)為導(dǎo)通時(shí)，給負(fù)載電流提供一條通路，通過二極管將無功能量反饋給濾波電容。該電路結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用比較廣泛，其缺點(diǎn)是：電源側(cè)功率因數(shù)低，因存

68、在較大的濾波環(huán)節(jié)，故動(dòng)態(tài)響應(yīng)較慢。</p><p>　　2.4.5脈寬調(diào)制型(PWM)變頻器</p><p>　　1) 在一般的交直交變頻器供電的變壓、變頻調(diào)速中，為獲得變頻調(diào)速所要求的變頻與變壓的協(xié)調(diào)控制，整流器必須是可控整流，這樣在變頻調(diào)速時(shí)要同時(shí)控制整流器和逆變器，這就帶來一系列的問題。首先是主電路中有兩個(gè)可控功率環(huán)節(jié)，這樣使系統(tǒng)比較復(fù)雜；第二由于中間環(huán)節(jié)存在動(dòng)態(tài)元件，使系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響

69、應(yīng)緩慢；第三由于整流器是可控的，使控電電源的功率因數(shù)隨變頻裝置輸出頻率的降低而變差，并產(chǎn)生高次諧波電源；第四逆變器輸出為六拍階梯波交變電壓，在拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)中形成較多的各次諧波，從而產(chǎn)生較大的脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩，影響電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定工作，低速時(shí)尤為嚴(yán)重。</p><p>　　為解決上述問題，采用脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制方式。圖2-9為PWM逆變器示意圖，在該逆變器電路中，同時(shí)進(jìn)行輸出電壓幅值與頻率的控制，滿足變頻調(diào)速對(duì)電壓與頻率

70、協(xié)調(diào)控制的要求。這樣，首先使主電路只有一個(gè)可控的功率環(huán)節(jié)，簡化了結(jié)構(gòu)；第二使用了不可控整流器，使電網(wǎng)功率因數(shù)與逆變器輸出電壓的大小無關(guān)而接近1；第三逆變器在調(diào)節(jié)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)調(diào)壓，而與中間直流環(huán)節(jié)的元件參數(shù)無關(guān)，加快了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)；第四可獲得比常規(guī)六拍階梯波更好的輸出電壓波形，能抑制或消除低次諧波，使負(fù)載電動(dòng)機(jī)可在近似正弦波的交變電壓下運(yùn)行，轉(zhuǎn)矩脈沖小，大大擴(kuò)展了拖動(dòng)系統(tǒng)的調(diào)速范圍，提高了系統(tǒng)性能。</p><p>

71、;　　圖2-9 PWM逆變器組成</p><p>　　Fig.2-9 PWM inverter structure diagram</p><p>　　2) 脈寬調(diào)制器的基本工作原理 </p><p>　　脈寬調(diào)制是將輸出電壓分解成很多的脈沖，調(diào)頻時(shí)控制脈沖的寬度和脈沖間的間隔時(shí)間就可控制輸出電壓的幅值，如圖2-10所示。從圖中可以看到，脈沖的寬度越大，脈沖的間

72、隔越小，輸出電壓的平均值就越大。為了說明、和電壓平均值之間的關(guān)系，我們引入了占空比的概念。所謂占空比是指脈沖寬度與一個(gè)脈沖周期比值，用表示，即。</p><p>　　因此，可以說輸出電壓的平均值與占空比成正比，調(diào)節(jié)電壓輸出就可以演化為調(diào)節(jié)脈沖的寬度，所以稱為脈寬調(diào)制。圖2-10a為調(diào)制前的波形，電壓周期為，圖2-10b為調(diào)制后的波形，電壓周期為。與a圖相比，b圖的電壓周期增大(也就是說頻率降低)，電壓脈沖的幅值不

73、變，仍為，而占空比則減小，故平均電壓降低。</p><p>　　a) 調(diào)制前的波形 b) 調(diào)制后的波形</p><p>　　圖2-10 脈寬調(diào)制的輸出電壓</p><p>　　a) modulate late waveform b) modulate rear waveform</p><p>　　Fig.2-10 The out

74、put voltage of the PWM</p><p>　　由于變頻器的輸出是正弦交流電，即輸出電壓的幅值是按正弦波規(guī)律變化，因此在一個(gè)周期內(nèi)的占空比也必須是變化的，也就是說在正弦波的幅值部分，取大一些，在正弦波到達(dá)零處，取小一些，如圖2-11所示?？梢钥吹竭@種脈寬調(diào)制，其占空比是按正弦規(guī)律變化的，故這種調(diào)制方法叫正弦波脈寬調(diào)制，即SPWM。</p><p>　　圖2-11 正弦波脈

75、寬調(diào)制的輸出電壓</p><p>　　Fig. 2-11 The output voltage of the SPWM</p><p>　　SPWM的脈沖系統(tǒng)中，各脈沖的寬度t1和脈沖的間隔t2都是變化的。為了說明其調(diào)制原理，見圖2-12 PWM逆變器簡單原理圖，圖中V1~V6為絕緣柵雙極晶體管，由他們的交替切換來獲得交流信號(hào)的輸出。當(dāng)V1導(dǎo)通時(shí)，在A相負(fù)載上得到的電壓與V2導(dǎo)通時(shí)在A相負(fù)

76、載上得到的電壓方向相反。因此，V1、V2的輪流導(dǎo)通就可得到A相交流電壓的正、負(fù)半周。同時(shí)，其他管子的導(dǎo)通亦可得到三相交流電的B相和C相。在變頻器中，V1、V2的導(dǎo)通、截止是由調(diào)制波和載波的交點(diǎn)來決定的。在這里，把希望得到的波形作為調(diào)制信號(hào)，把接受調(diào)制的信號(hào)作為載波，通過對(duì)載波的調(diào)制得到期望的PWM波形。</p><p>　　圖2-12 PWM逆變器簡單原理圖</p><p>　　Fig.2

77、-12 Priciple diagram of PWM inverter</p><p>　　3) 單極性SPWM</p><p>　　在單極性的調(diào)制方式中，調(diào)制波為正弦波載波為單極性的等三角形，即調(diào)制波為正半周時(shí)，載波為正極性的三角波，調(diào)制波為負(fù)半周時(shí)，載波為負(fù)極性的三角波，如圖2-1所示(僅畫出了正半周)。V1、V2的導(dǎo)通、關(guān)斷條件可用表2-3表示(以A相為例)。</p>

78、<p>　　表2-1 單極性SPWM調(diào)制規(guī)律</p><p>　　Tab.2-1 Unipolarity SPWM modulate law</p><p>　　a 當(dāng) <時(shí)，逆變管 V1、V2導(dǎo)通，決定了SPWM系列脈沖的寬度；當(dāng)<時(shí)，逆變管V1、V2截止，決定了SPWM系列脈沖的間隔寬度。</p><p>　　圖2-13 單極性SPW

79、M調(diào)制</p><p>　　Fig.2-13 Unipolarity SPWM modulation</p><p>　　若降低調(diào)制波的幅值，見圖2-13中的，各段脈沖的寬度將變窄，從而使輸出電壓的幅值也相應(yīng)減少。</p><p>　　b 每半個(gè)周期內(nèi)逆變橋同一橋臂的兩個(gè)逆變管中，只有一個(gè)按規(guī)律時(shí)通時(shí)斷地工作，另一個(gè)則完全截止。而在另一個(gè)周期內(nèi)，兩個(gè)管子的工作情況正

80、好相反，于是流經(jīng)負(fù)載的電流為正負(fù)交替的交變電流了。</p><p>　　由此可見，單極性SPWM逆變器的輸出交流電壓和頻率均可由調(diào)制波電壓來控制。只要改變的幅值，就改變了輸出電壓的大??；而改變的頻率，輸出電壓的頻率也隨之改變。由于控制對(duì)象只有一個(gè)，所以控制電路相對(duì)要簡單一些</p><p>　　圖2-14 雙極性SPWM調(diào)制波形</p><p>　　Fig.2-14

81、 Bipolarity SPWM modulation waveform</p><p>　　4) 雙極性脈寬調(diào)制</p><p>　　若調(diào)制波信號(hào)與載波信號(hào)均為雙極性信號(hào)，即在的半個(gè)周期內(nèi)，三角形載波是在正、負(fù)兩個(gè)方向變化的，稱為雙極性脈寬調(diào)制，這種調(diào)制方法是目前使用最多的方法。在雙極性SPWM方法中，所用的調(diào)制信號(hào)未可變頻變幅的三相對(duì)稱普通正弦波、、，其載波信號(hào)為雙極性三角波，如圖2-

82、14a所示?，F(xiàn)仍以A相為例，說明雙極性脈寬調(diào)制原理。</p><p>　　a 雙極性SPWM調(diào)制規(guī)律：不分正、負(fù)半周，>時(shí)，V1導(dǎo)通，V2截止，輸出為正，即為的正脈沖寬度；<時(shí)，V2導(dǎo)通，V1截止， 輸出為負(fù)，即為的負(fù)脈沖寬度，見圖2-14b同理可畫出、的輸出波形，見圖2-14c與圖2-14d。</p><p>　　b 調(diào)制波和載波的交點(diǎn)決定了逆變橋輸出相電壓的脈沖系列，此脈沖

83、系列也是雙極性的，如圖2-14b所示。由于線電壓=-，所以線電壓的脈沖是單極性的，如圖1-12e所示。</p><p>　　c 逆變橋在工作時(shí)，同一橋臂的兩只管子不停地交替導(dǎo)通、關(guān)斷。而流過負(fù)載的電流是按現(xiàn)電壓規(guī)律的交變電流[3]。</p><p>　　3 橋式起重機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)和部件選型</p><p><b>　　3.1 概述</

84、b></p><p>　　3.1.1 橋式起重機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)成</p><p>　　橋式起重機(jī)俗稱行車，是工礦企業(yè)中應(yīng)用得十分廣泛的一種起重機(jī)。其運(yùn)行機(jī)構(gòu)由三個(gè)基本獨(dú)立的拖動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成：</p><p>　　1) 大車拖動(dòng)系統(tǒng) </p><p>　　拖動(dòng)整臺(tái)起重機(jī)順著車間作“橫向”運(yùn)動(dòng)(以操作者的坐標(biāo)為準(zhǔn))。</p>&l

85、t;p>　　2) 小車拖動(dòng)系統(tǒng) </p><p>　　拖動(dòng)吊鉤及重物順著橋架作“縱向”運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　3) 吊鉤拖動(dòng)系統(tǒng) </p><p>　　拖動(dòng)重物作吊起或放下的上、下運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　3.1.2 橋式起重機(jī)的負(fù)荷特點(diǎn)和對(duì)拖動(dòng)系統(tǒng)的要求</p><p><b>　　1) 負(fù)

86、荷特點(diǎn) </b></p><p>　　各拖動(dòng)系統(tǒng)得負(fù)荷轉(zhuǎn)矩都與“阻力”和回轉(zhuǎn)半徑的乘積成正比：</p><p>　　= (3-1)</p><p>　　在大車和小車拖動(dòng)系統(tǒng)中，是摩擦力，而在吊鉤拖動(dòng)系統(tǒng)中，是被吊物和吊鉤的重力。 </p><p>　　由式3-1可知，負(fù)

87、載轉(zhuǎn)矩的大小與速度無關(guān)，因而具有“恒轉(zhuǎn)矩”的特點(diǎn)。</p><p>　　2) 對(duì)拖動(dòng)系統(tǒng)的要求 </p><p>　　大車和小車對(duì)拖動(dòng)系統(tǒng)的要求較為一般，這里重點(diǎn)介紹對(duì)吊鉤拖動(dòng)系統(tǒng)的要求。</p><p>　　a 在全調(diào)速范圍內(nèi)，電動(dòng)機(jī)的有效轉(zhuǎn)矩線應(yīng)是恒轉(zhuǎn)矩的；</p><p>　　b 起動(dòng)時(shí)，除上述負(fù)載轉(zhuǎn)矩外，還必須克服靜摩擦力。所以，

88、拖動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)有足夠大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩；</p><p>　　c 重物下降時(shí)，除空鉤和極輕負(fù)載外，在絕大多數(shù)情況下，都是依靠自身的重力而下降的。為了克服重物因重力加速度而不斷加速，電動(dòng)機(jī)必須產(chǎn)生足夠的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使重物在所需轉(zhuǎn)速下平穩(wěn)下降；</p><p>　　d 重物在空中停住的前后，不能發(fā)生“溜鉤”。</p><p>　　3.1.3 原拖動(dòng)系統(tǒng)的主電路</p>

89、<p>　　原拖動(dòng)系統(tǒng)的主電路如圖 3-1 所示，其主要特點(diǎn)是：</p><p>　　1) 選用電動(dòng)機(jī) </p><p>　　大多采用繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)；</p><p><b>　　2) 調(diào)速方法 </b></p><p>　　在電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子回路內(nèi)串人五段外接電阻R1~R5(也有七段或更多)，由接觸器K

90、M1 ~KM4 的狀態(tài)來決定串入電阻的多少，從而調(diào)整電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速高低；</p><p>　　3) 制動(dòng)方法 </p><p>　　采用電磁制動(dòng)器進(jìn)行機(jī)械制動(dòng)。</p><p>　　圖3-1 原拖動(dòng)系統(tǒng)的主電路</p><p>　　Fig. 3-1 Main circuit of original driving system</p&

91、gt;<p>　　3.2 采用變頻調(diào)速的基本考慮</p><p>　　3.2.1 主拖動(dòng)系統(tǒng)</p><p><b>　　1) 電動(dòng)機(jī)選型</b></p><p>　　a 大車與小車用電動(dòng)機(jī)</p><p>　　可選用普通的籠型轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)；</p><p><b>　　

92、b 吊鉤用電動(dòng)機(jī)</b></p><p>　　由于要求較高，應(yīng)選用變頻專用的籠型轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)；</p><p><b>　　2) 制動(dòng)方法</b></p><p>　　采用再生制動(dòng)、直流制動(dòng)和電磁機(jī)械制動(dòng)相結(jié)合的方法。</p><p>　　a 首先，通過變頻調(diào)速系統(tǒng)的再生制動(dòng)和直流制動(dòng)把運(yùn)動(dòng)中的大車、小車或

93、吊鉤迅速而準(zhǔn)確地將轉(zhuǎn)速降為0(使它們停住)；</p><p>　　b 對(duì)于吊鉤，常常需要重物在半空中停留一段時(shí)間(如重物在空中平移時(shí))，而變頻調(diào)速系統(tǒng)雖然能使重物停住，但因容易受到外界因素的干擾(如在平移過程中常易出現(xiàn)的瞬間斷電)，可靠性較差。因此，利用電磁制動(dòng)器進(jìn)行機(jī)械制動(dòng)仍然是必須的。</p><p>　　3.2.2 對(duì)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的分析</p><p>　　

94、大車與小車拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況與普通負(fù)載無異，本節(jié)只分析吊鉤拖動(dòng)系統(tǒng)的各種運(yùn)行狀態(tài)。</p><p>　　1) 空鉤(包括極輕負(fù)載)運(yùn)行 </p><p>　　由于吊鉤的機(jī)械系統(tǒng)采用了蝸輪蝸桿減速，具有自鎖功能，故空鉤時(shí)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩主要由摩擦阻力構(gòu)成。</p><p><b>　　a 上升運(yùn)行 </b></p><p>

95、;　　重物的上升，完全是電動(dòng)機(jī)正向轉(zhuǎn)矩作用的結(jié)果。這時(shí)，電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向與轉(zhuǎn)矩方向相同，電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)，其機(jī)械特性在第I象限，工作點(diǎn)如圖3-2 中的A點(diǎn)(高速)與B點(diǎn)(低速)所示。</p><p><b>　　b 下降運(yùn)行</b></p><p>　　由于蝸輪蝸桿自鎖的原因，空鉤及輕載時(shí)是無法靠自重放鉤的，故下降運(yùn)行只能通過反接電源來實(shí)現(xiàn)。電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向仍與轉(zhuǎn)矩

96、方向相同，但方向反了，其機(jī)械特性在第3象限，工作點(diǎn)如圖3-2 中的C點(diǎn)(高速)與D點(diǎn)(低速)所示。</p><p>　　圖3-2 不同狀態(tài)下電動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn)</p><p>　　Fig. 3-2 Operating point of electric motor under different conditions </p><p>　　2) 重載運(yùn)行 負(fù)載加重時(shí)，

97、工作點(diǎn)將右移。</p><p>　　a 上升運(yùn)行 工作點(diǎn)右移至點(diǎn)和點(diǎn)。</p><p>　　b 下降運(yùn)行 工作點(diǎn)右移至第4象限，如圖3-2中的點(diǎn)(高速)與點(diǎn)(低速)所示。這時(shí)，由于重力加速度的原因，電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度將超過同步轉(zhuǎn)速而進(jìn)入再生制動(dòng)狀態(tài)。電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向是反轉(zhuǎn)(下降)的，但其轉(zhuǎn)矩的方向卻與旋轉(zhuǎn)方向相反，是正方向的，其作用是防止重物不斷下降，故重量相同的重物在下降時(shí)構(gòu)成的負(fù)載轉(zhuǎn)

98、矩比上升時(shí)小。</p><p>　　3.2.3 變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制要求</p><p>　　橋式起重機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)的控制動(dòng)作包括：大車的左、右行及速度檔次；小車的前、后行及速度檔次；吊鉤的升、降及速度檔次等。所用這些，都可以通過可編程控制器(PLC)進(jìn)行無觸點(diǎn)控制。</p><p>　　橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)中需要引起注意的是關(guān)于防止溜鉤的控制。在電磁制動(dòng)器抱住之前和松開之

99、后的瞬間，極易發(fā)生重物由停住狀態(tài)下滑的現(xiàn)象，稱為溜鉤。防止溜鉤的控制需要注意的關(guān)鍵問題是：</p><p>　　1) 電磁制動(dòng)器在通電到松開(或從斷電到抱住)之間是需要時(shí)間的，約0.6s(視型號(hào)和大小而定)。因此，變頻器如過早停止輸出，將容易溜鉤；</p><p>　　2) 變頻器必須避免在電磁制動(dòng)器抱住得情況下輸出較高頻率，以免發(fā)生因“過流”而跳閘的誤動(dòng)作。</p><

100、;p>　　為此，具體控制方法如下：</p><p>　　1) 重物停住的控制過程</p><p><b>　　如圖3-3 所示：</b></p><p>　　圖3-3 重物停住的控制過程</p><p>　　Fig. 3-3 Control process of heavy item anchors </p&

101、gt;<p>　　a 設(shè)定一個(gè)“停止起始頻率”，當(dāng)變頻器的工作頻率下降到 時(shí)，變頻器將輸出一個(gè)“頻率到達(dá)信號(hào)”。發(fā)出制動(dòng)電磁鐵斷電指令；</p><p>　　b 設(shè)定一個(gè)的維持時(shí)間，的長短應(yīng)略大于制動(dòng)電磁鐵從開始釋放到完全抱住所需要的時(shí)間；</p><p>　　c 變頻器將工作頻率下降至0。</p><p>　　2) 重物升降的控制過程</p&g

102、t;<p>　　a 設(shè)定一個(gè)“升降起始頻率”，當(dāng)變頻器的工作頻率上升到時(shí)，將暫停上升。為了確保當(dāng)制動(dòng)電磁鐵松開后，變頻器已能控制重物的升降到不會(huì)溜鉤，所以，在工作頻率達(dá)的同時(shí)，變頻器將開始檢測(cè)電流，并設(shè)定檢測(cè)電流所需時(shí)間；</p><p>　　b 當(dāng)變頻器確認(rèn)已經(jīng)有足夠大的輸出電流時(shí)，將發(fā)出一個(gè)“松開指令”，使制動(dòng)電磁鐵開始通電；</p><p>　　c 設(shè)定一個(gè)的維持時(shí)間

103、， 的長短應(yīng)略大于制動(dòng)電磁鐵從通電到完全松開所需要的時(shí)間；</p><p>　　d 變頻器將工作頻率上升至所需頻率。 </p><p>　　上述過程如圖3-4所示：</p><p>　　圖3-4 重物升降的控制過程</p><p>　　Fig. 3-4 Control process of heavy item fluctuation<

104、/p><p>　　3) 變頻器的零速全轉(zhuǎn)矩功能和直流強(qiáng)勵(lì)磁功能</p><p>　　為了有效地防止溜鉤，某些新型變頻器設(shè)置了一些獨(dú)特的制動(dòng)功能，如：</p><p><b>　　a 零速全轉(zhuǎn)矩功能</b></p><p>　　變頻器可以在速度為0的狀態(tài)下，保持電動(dòng)機(jī)有足夠大的轉(zhuǎn)矩，且不需要速度反饋裝置。這一功能保證了吊鉤由升

105、降狀態(tài)降速為0時(shí)，電動(dòng)機(jī)能夠使重物在空中停止，直到電磁制動(dòng)器將軸抱住為止，從而防止了溜鉤。</p><p>　　b 啟動(dòng)前的直流強(qiáng)勵(lì)磁功能</p><p>　　變頻器可以在啟動(dòng)前自動(dòng)進(jìn)行直流強(qiáng)勵(lì)磁。使電動(dòng)機(jī)有足夠大的轉(zhuǎn)矩(可達(dá)額定轉(zhuǎn)矩的200%)維持重物在空中的停住狀態(tài)，以保證電磁制動(dòng)器在釋放過程中不會(huì)溜鉤[4]。</p><p>　　3.2.4 橋式起重機(jī)采用變頻

106、調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)</p><p>　　1) 工作可靠性顯著提高 </p><p>　　主要有以下幾個(gè)方面：</p><p>　　a 消除了電動(dòng)機(jī)的薄弱環(huán)節(jié)</p><p>　　由于用籠型轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)取代了繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)，從而消除了電刷和滑環(huán)等薄弱環(huán)節(jié)。</p><p>　　b 制動(dòng)電磁鐵的壽命可大大延長</

107、p><p>　　原拖動(dòng)系統(tǒng)是在運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)下進(jìn)行抱閘的，采用變頻調(diào)速后，可以在基本停住的狀下進(jìn)行抱閘，閘皮的磨損情況將大為改善；</p><p>　　c 操作手柄不再易損 </p><p>　　原系統(tǒng)的操作手柄因受力較大，屬于易損件。采用變頻調(diào)速后，操作手柄的受力將很小，不易損壞；</p><p>　　d 控制系統(tǒng)的故障率大為下降 </

108、p><p>　　原系統(tǒng)是十分復(fù)雜的接觸繼電器系統(tǒng)進(jìn)行控制的，故障率較高。采用了變頻調(diào)速系統(tǒng)后，控制系統(tǒng)可大大簡化，可靠性大為提高。</p><p>　　2) 節(jié)能效果十分可觀 </p><p>　　繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)在低速運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子回路的外接電阻內(nèi)將消耗大量電能。采用了變頻調(diào)速系統(tǒng)后，非但外接電阻內(nèi)消耗的大量電能可以完全節(jié)約，并且在吊鉤放下重物時(shí)，還可以將重物釋放

109、的位能反饋給電源。</p><p>　　3) 調(diào)速質(zhì)量明顯提高 </p><p>　　采用了變頻調(diào)速系統(tǒng)后，調(diào)速比可達(dá)1：50以上，調(diào)速精度達(dá)1%。且調(diào)速平穩(wěn)，能夠長時(shí)間低速運(yùn)行，具有很高的定位精度和運(yùn)行效率。</p><p>　　4) 可簡化傳動(dòng)鏈 </p><p>　　由于可以進(jìn)行無級(jí)調(diào)速，從而在機(jī)械上省去了非標(biāo)設(shè)計(jì)的減速箱，

110、使傳動(dòng)鏈結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化。 </p><p>　　3.3 橋式起重機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)</p><p>　　本次設(shè)計(jì)是為125/15t 橋式起重機(jī)設(shè)計(jì)一套變頻調(diào)速系統(tǒng)， 在設(shè)計(jì)中，其大、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)及提升機(jī)構(gòu)均采用變頻調(diào)速，并應(yīng)用可編程序控制器(PLC)進(jìn)行信號(hào)協(xié)調(diào)和邏輯控制。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3-1所示：</p><p><b>　　圖3-5 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)<