基于USS协议的PLC与变频器的通信设计与研究样本.doc

电气工程系
毕业设计论文

题 目

基于USS合同PLC与变频器

通信设计

专业名称
电气自动化技术
学生姓名
张松鹤
指引教师
朱清智
毕业时间
-6-22

目 录
摘 要 1
第1章 绪 论 3
1.1 课题研究背景 3
1.2 课题来源和意义 4
1.3 本文研究内容和所做工作 5
第2章 PLC简介 6
2.1 PLC原理 6
2.2 PLC特点 7
2.3 PLC应用领域 8
第3章 通用变频器原理 9
3.1 变频器工作原理 9
3.1.1 变频器基本构造和原理 9
3.1.2 交-直变换电路 10
3.1.3 直-交变换电路 11
3.1.4 能耗制动电路 13
3.1.5 变频器控制方式 14
3.1.6 变频器干扰问题 15
3.2 变频器类别 16
3.2.1 依照变频环节不同分类 16
3.2.2 依照主电路工作方式分类 16
3.2.3 依照电压调制方式分类 17
3.3 变频调速控制系统优势 17
3.4 实现变频调速要解决问题 18
3.4.1 大功率开关器件是实现变频调速必要条件 20
3.4.2 变频变压 20
3.5 变频调速现实意义 21
第4章 控制系统设计 22
4.1 系统硬件简介 22
4.1.1 S7-200 PLC 22
4.1.2 TP270触摸屏 23
4.1.3 变频器 24
4.2 系统界面设计 25
4.2.1 Protool组态语言 26
4.2.3 报警画面 28
4.2.4 I/O点画面 28
第5章 系统通信设计和调试 29
5.1 通信方式选取 29
5.2 PLC之间通讯 31
5.2.1 NETR（网络读）和NETW（网络写）指令 31
5.2.2 通信程序设计 32
5.3 PLC与变频器通讯 34
5.3.1 USS合同 34
5.3.2 USS通信数据格式和编程规定 36
5.3.3 S7-200接受和发送指令（XTM/RCV） 38
5.3.4 设计通信程序 38
5.4 通信参数设立 45
5.4.1 PPI和MPI合同 45
5.4.2 通信参数设立 46
5.5 系统通信 49
5.5.1 PLC之间通信调试 49
5.5.2 触摸屏与PLC通信调试 49
5.5.3 PLC和变频器通信 50
5.5.4 变频器、编码器和电动机通信测试 51
5.5.5 调试分析 51
第6章 结论 52
致 谢 53
参照文献 54

摘 要
当前，各种自动化技术手段并行发展、互相融合，为工业控制提供了各种可行技术途径。可编程序控制器技术、工业控制计算机技术、分布式控制系统、数控系统、人机界面技术以及各种嵌入式控制器系统迅速发展进一步提高了工业自动化技术发展水平。
在工业自动化控制领域发展过程中，变频器使用越来越受人们关注。但是变频调速具备一定技术难度，人们需要一种慢慢理解和熟悉过程。变频器使用最重要一种特点就是节能和减少成本，许多老式耗能设备都要进行技术改造。因此变频调速技术推广有着十分重要现实意义。同步，随着PLC不断发展，使得工业自动化控制更加精确、以便、安全和可靠。把PLC和变频器结合起来一起对电机传动进行控制，实现远程监视网络控制系统。
在实际工程中，有公司已实现了全车间或全厂综合自动化，即将不同厂家生产可编程设备连接在单层或多层网络上，互相之间进行数据通信，实现分散控制和集中管理。因而，通信与网络已经成为控制系统不可缺少重要构成某些，也是控制系统设计和维护重点和难点之一。
在小型自动化控制系统中，USS合同通信是一种很成功解决方案，能显示出具备硬件逻辑简朴、抗干扰能力强特点，可以实现车间级现场总线网络控制。本文简介了自动化控制技术综合应用，将各种通用自动化技术与实践优化结合，将SIEMENS公司S7-200 PLC和变频器应用于铜大拉机自动控制中，通过基于USS合同RS485总线进行组网，进行PLC和变频器对电机控制，其中PLC和变频器之间通信设计最为核心。并且将其作了原则化设计，可以应用于各种自动化控制系统中，大大节约了项目开发时间和成本，在实际应用中获得了良好效果。
核心词：自动化控制，USS合同，变频器，PLC，通信II

Abstract
Recently,many ways of automation technology develop together,which provides a series oftechnology solution for Industry Controlling.The development of thetechnology of Programmable Logic Controller,Industry Personal Computer,distribution Control System,HMI,EMCU upgrades industry automation technology.
In the process of the industrial automation control development,the use of frequency onverter is gradually concerned.The use of frequency converter is difficult,we need some timeto understand it.The advantage of frequency converter is that it can reduce the power source andcost,many traditional equipments will be reconstructed at the technical problem.So thefrequency converter technology which is popularized has a significant social meaning.At thesame time,with the development of PLC,the industry automation is become more precision、more convenience、safer and more credibility.PLC is together with transducer to control the engine,realizing the long-distance watch network control system.
In the projects,the synthetical automation of the whole workshop or factory have come true n many enterprises.Some programmable equipments of different companies that linked in ingle layer or sevaral layers of network could communicate each orther,which can be controlled in distibution or in concentration.So,communication and nets have been important to controlling systems,and the difficulty and priority of the designing of automation systems.
In small automation control system,communication based on USS protocal is a good.solution,which has simple hardware logic,good resistance of interferences.And in this way the field-can-controling of whole-workshop come true.This article discussed comprehensive application of automation control technology,combination of practices and many automation control technologies in common use,and that the S7-200 PLC and frequency converter of SIEMENS is applied to cupper block controling system.The PLC and frequency converter ontrol the engine,which is based on the USS consultation RS485 to make network.The design of the communication between PLC and frequency converter is the most important.The article troduces a standard design,which could be applied to a series of automation systems.It could ave the period and cost of the projects,which have gotten accomplishtion in a degree.
Key words:Automation control,USS protocol,transducer,PLC,CommunicationIII.

第1章 绪论
1.1 课题研究背景
在工业自动化控制领域发展过程中，控制系统发展经历了模仿仪表控制系统、集中式数字控制系统、集散控制系统(DCS:Distribution Control System)、现场总线控制系统(FCS:Field-bus Control System)。现场总线具备开放性、分散化和低成本三大特性。它浮现使老式自动控制系统产生了划时代变革，网络化操作系统开始流行，并发挥了巨大作用。计算机及通信技术已经成为工业环境中大某些解决方案核心某些，其在控制系统中比重正在迅速增长。
当前，在工业公司自动化技术应用中，自动化控制系统广义上按功能可分为三个层次，见图1.1，分别是基本自动化、过程自动化和管理自动化，核心是基本自动化和过程自动化。其中，基本自动化某些涵盖了常规意义上自动控制系统内容，过程自动化某些是基于信息化技术自动化，管理自动化则是最上层融合了控制技术、管理技术综合自动化技术。

本文要阐述是电线、电缆用铜线拉拔设备自动化控制系统设计。当前电线电缆专用设备中仅有很少某些是自动化，在设备部件中，也似乎只有放线和收线装置，可使电缆收线、放线以及调换线盘实现自动化。生产过程自动化一种也许是将两道工序合并在一条生产线上。较高一级自动化是自动化物流解决系统以及生产过程和生产线控制系统。物流解决系统通过自动线盘搬运和信息加工使两道或两道以上生产工序生产过程协调一致，从而得到均衡物料流动和机器高运用率。该系统涉及1～4个线盘搬运机器人，这些机器人在生产线（机群）、立体仓库和控制装置之间来回搬运线盘。
过程控制系统由可编程序控制器和工业计算机构成，通过可编程序控制器对生产线运营进行控制；通过工业计算机跟踪生产现状，对生产和产品质量进行管理；该系统还可通过屏幕实现人机对话。采用过程控制系统可使生产线效率和产品质量达到最佳化，而不受操作者技术水平和能力影响。生产线能储存大量工艺文献，以便迅速调换产品，并能持续监察和记录产品质量，对产品进行全面描述。
1.2 课题来源和意义
大拉机是铜加工生产中咽喉设备。十几年来国产拉丝机水平有了稳步提高，并已系列化除拉线速度尚有一定差距外，持续退火、迅速换模、双盘收线、拉丝鼓轮等离子喷涂等先进技术已得到应用。近几年来，国外拉丝机虽然没有突破性进展，最高拉线速度也已稳定，但在构造上也有某些值得借鉴改进。例如某些大拉机采用浸没式乳浊液润滑系统，提高铜线表面质量，延长鼓轮和模具寿命；改进大拉持续退火装置中导轮和退火轮布置，简化导线途径，减少操作高度，便于穿线和维护保养；主齿轮箱采用原则化模块构造，可以依照顾客订货规定组合成不同拉制道数拉丝机。在拉丝机系列中，巨拉机和微细线拉丝机由于需求量小，发展缓慢，差距较大。
随着计算机技术、自动控制技术和通讯技术综合发展，浮现了新型、通用自动化控制装置PLC。控制技术和变频调速技术在工业设备控制中大量推广，变频控制开始在直进式拉丝机中大量使用，系统并可借助PLC来实现拉丝速度、品种设定、过程闭环控制、定长控制等功能。在工业控制中，交流电机拖动控制越来越多地采用变频器完毕，而它也不但仅作为一种单独执行机构，而是随着其不断智能化，可以同上位计算机之间可以通过各种通信方式结合成一种有机整体。本文所作研究就是在这样背景下运用PLC和变频器对大拉机生产线实现自动化控制。大拉机工艺流程如图1.1所示。

1.3 本文研究内容和所做工作
自动控制技术在工业领域中应用即工业控制自动化技术应用技术，对公司生产过程有明显提高作用，提高了工业生产产品质量、数量和生产设备效率，改进了劳动条件，先进控制技术手段还极大地提高了人们对社会生产预测及决策能力。自动控制技术应用系统是指可以对被控对象工作状态进行自动控制系统，它普通由控制装置和被控对象构成，如图1.3所示。其中，控制装置可由各种嵌入式微控制器、可编程控制器、工业控制计算机、分布式控制系统、回路调节器、变频器以及其她控制技术（如现场总线技术、无线通信技术等）构成；控制对象涉及各种电动机、生产单元、生产过程等；过程通道完毕控制装置与控制对象之间信号（也涉及相应反馈信号某些）匹配。
同步，随着计算机控制迅速地被推广和普及，相称多公司已经在大量地使用各式各样可编程设备，如工业控制计算机、PLC、变频器、机器人、数控机床、柔性制造系统等。有公司已实现了全车间或全厂综合自动化，即将不同厂家生产可编程设备连接在单层或多层网络上，互相之间进行数据通信，实现分散控制和集中管理。因而，通信与网络已经成为控制系统不可缺少重要构成某些，也是控制系统设计和维护重点和难点之一。
本文通过对大拉机控制系统设计，涵盖了当前基本自动化和过程自动化中典型自动控制技术手段或装置应用，涉及可编程序控制器技术、工业控制计算机技术、变频器技术、触摸屏技术及组态软件技术。并且重点对PLC和变频器通信作了很完整研究，将通信程序作了原则化设计。该设计重要是针对小型自动化控制系统所作一种控制方案，有一定合用价值，缩短了项目开发周期。设计重要思路是基于USS合同，实现SIEMENS S7-200 PLC对变频调速装置控制，上位机采用SIEMENS TP270触摸屏及Protool组态语言。
在规模相对较小自动化系统中，由于USS合同是西门子公司一变频器开发通信合同，可支持变频器同PC或PLC之间建立通信连接，因而USS合同通信是一种很成功解决方案，能显示出具备硬件逻辑简朴、抗干扰能力强特点，可以实现车间级现场总线网络控制。
第2章 PLC简介
2.1 PLC原理
可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller）简称为PLC，是20世纪60年代末逐渐发展起来一种以计算机技术为基本新型工业控制装置，专门为工业环境应用而设计制造计算机。近几年来，PLC技术在各种工业过程控制、生产自动线控制及各类机电一体化设备控制中得到了极为广泛应用，成为工业自动化领域中一项十分重要应用技术。
PLC硬件系统由中央解决单元、存储器、输入输出电路等构成，软件系统由系统程序和顾客程序构成。由于顺序控制是PLC重要功能，因而输入端以开关量部件按钮、继电触点、限位开关等为主，输出端多为继电器、电磁阀线圈和批示灯等，其工作过程总可分为三个阶段:输入采样(解决)、程序执行和输出刷新(解决)。图2.1是PLC控制系统图。
PLC采用循环扫描工作方式。在输入采样阶段，PLC以扫描方式顺序读入所有输入端通断状态，并将此状态存入输入映像寄存器。在程序执行阶段，PLC按先左后右、先上后下顺序，逐条执行程序指令，从输入映像寄存器和输出映像寄存器读出关于元件通断状态，依照顾客程序进行逻辑、算术运算，再将成果存入输出映像寄存器中。在输出刷新阶段，PLC将输出映像寄存器通断状态转存到输出锁存器，向外输出控制信号，去驱动顾客输出设备。上面三个阶段工作过程称为一种扫描周期，然后PLC又重新执行上述过程，周而复始地进行。扫描周期普通为几ms到几十ms。
由PLC工作过程可见，PLC执行程序时所用到状态值不是直接从输入端获得，而是来源于输入映像寄存器和输出映像寄存器.因而PLC在程序执行阶段，虽然输入发生变化，输入映像寄存器内容也不会变化，要等到下一周期输入采样阶段才干变化。同理，暂存在输出映像寄存器中内容，等到一种循环周期结束，才输送给输出锁存器。因此，所有输入、输出状态变化需要一种扫描周期。
PLC是以扫描方式循环、持续、顺序地逐条执行程序。任何时刻，它只能执行一条指令，也就是说，PLC是以“串行”方式工作。PLC这种串行方式可避免继电器控制系统中触点竞争和时序失配问题。
2.2 PLC特点
PLC高可靠性和强抗干扰性，平均无端障时间普通可达3～5万小时，并且PLC环境适应 性也很能强，这是PLC得到广泛应用重要因素之一。
编程简朴，PLC最惯用编程语言是梯形图语言。梯形图与继电器原理图类似，这种编程语言形象直观，容易掌握，不需要专门计算机知识，便于广大现场工程技术人员掌握。当生产流程需要变化时，可以现场变化程序，使用以便灵活。在大型PLC中尚有高档编程语言以满足各种不同控制对象和不同使用人员需要。
通用性强，各个PLC生产厂家均有其各种系列化产品、各种模块供顾客选取。顾客可依照控制对象规模及控制规定，选取适当PLC产品，构成所需要控制系统。在进行应用设计时，普通不再需要顾客制作其他任何附加装置，从而使设计工作简化。体积小、构造紧凑、安装维修以便，PLC体积小，重量轻，便于安装。普通PLC都具备自诊断、故障报等、故障种类显示等功能，便于操作和维修人员检查，可以较容易通过更换模块插件来迅速排除故障。它与被控制对象硬件连接方式简朴、接线少，便于维护。
归纳起来，PLC特点有：
（1）可靠性高、抗干扰能力强，并且PLC采用了许多硬件和软件抗干扰办法。
（2）编程简朴、使用以便当前大多数PLC采用继电器控制形式梯形图编程方式，很容易被操作人员接受。某些PLC还依照详细问题设计了如步进梯形指令等，进一步简化了编程。
（3）设计安装容易，维护工作量少。
（4）合用于恶劣工业环境，采用封装方式，适合于各种震动、腐蚀、有毒气体等应用场合。
（5）与外部设备连接以便，采用统一接线方式可拆装活动端子排，提供不同端子功能适合于各种电气规格。
（6）功能完善、通用性强、体积小、能耗低、性能价格比高。
2.3 PLC应用领域
PLC已广泛应用国内外机械、冶金、化工、汽车、轻工等行业中。随着其性能价格比不断提高，应用范畴不断扩大，重要有如下几种方面：
(1)开关量逻辑控制
PLC最基本功能是逻辑运算、计时、计数等，可实现逻辑控制，常惯用来取代老式继电器控制系统。PLC对某些机床、机械手控制、生产自动线控制都属于这一类应用。
(2)运动控制
PLC使用专用指令或运动控制模块，对直线运动或圆周运动位置、速度和加速度进行控制，可以实现单轴、双轴、3轴和多轴联动位置控制，使运动控制与顺序控制功能有机结合在一起。PLC运动控制功能广泛用于各种机械，例如金属切削机床、金属成形机械、装配机械、机器人、电梯等场合。
(3)闭环过程控制
闭环过程控制是指对温度、压力、流量等持续变化模仿量闭环控制。PLC通过模仿量I/O模块，实现模仿量（Analog）和数字量（Digital）之间A/D转换与D/A转换，并对模仿量实行闭环PID（比例-积分-微分）控制。SIEMENSS7-300/400有闭环控制模块、用于闭环控制系统功能块和闭环控制软件包供顾客选用。其闭环控制功能已经广泛地应用于塑料挤压成形、加热炉、热解决炉、锅炉等设备，以及轻工、化工、机械、冶金、电力、建材等行业。
(4)数据解决
当代PLC具备整数四则运算、矩阵运算、函数运算、字逻辑运算、求反、循环、移位、浮点数运算等运算功能，和数据传送、转换、排序、查表、位操作等功能，可以完毕数据采集、分析和解决。这些数据可以与存储在存储器中参照值比较，也可以用通信功能传送到别智能装置，或者将它们打印制表。
第3章 通用变频器原理
3.1 变频器工作原理
3.1.1 变频器基本构造和原理
变频器是把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率交流电源，以实现电机变速运营设备。变频器基本构成如图3.1所示，其主电路重要由整流电路、直流中间电路和逆变电路三某些以及关于辅助电路构成。其中整流电路将电网交流电源进行整流后给逆变电路和控制电路提供所需要直流电源，直流中间电路对整流电路输出进行平滑滤波，逆变电路是变频器最重要某些之一。它重要作用是在控制电路控制下将直流中间电路输出直流电压(电流)转换为具备所需频率交流电压(电流)。逆变电路输出即为变频器输出，它被用来实现对异步电动机调速控制。
与主电路相相应，为主电路提供所需驱动信号电路称为变频器控制电路。控制电路重要作用是依照事先拟定变频器控制方式，产生进行V/f或电流控制时所需要各种门极驱动信号或基极驱动信号。此外，变频器控制电路还涉及对电流、电压、电动机速度进行检测信号检测电路，为变频器和电动机提供保护保护电路，对外接口电路和对数字操作盒控制电路。

变频器主控制电路中心是一种高性能微解决器，并配以PROM、RAM、ASIC芯片和其他必要周边电路。它通过A/D、D/A等接口电路接受各种检测信号和参数设定值，并进行解决。它重要完毕如下任务:(1)输入信号解决;输入信号涉及频率(速度)指令信号和运营、停止、正转、反转操作控制信号。指令信号有两种:模仿指令信号:0～10V电压指令信号或4～20mA电流指令信号;数字指令信号:来自RS232C、RS-485(普通为选件)数字信号。本系统中PLC输入变频器信号为4～20mA模仿指令信号，此信号通过A/D变换器转变为数字信号后送入微解决器。(2)加减速速率调节功能:(3)运算解决等。
主电路驱动电路是为变频器逆变电路换流器件提供驱动信号。信号检测电路是将变频器和电动机工作状态反馈至微解决器，并由微解决器进行解决后为各某些电路给出所需控制信号和保护信号，以达到控制变频器输出和为变频器及电动机提供必要保护目。
而保护电路是由微解决器来判断变频器自身或系统与否浮现了异常，异常时则进行各种必要解决，涉及停止变频器输出。变频器保护功能涉及对变频器输出，对驱动电动机保护和对系统保护三个方面内容。
变频器种类较多，但是工作原理类似，以交-直-交电压型变频器为例，简要简介其工作原理。交-直-交电压型变频器是中小容量、通用型变频器重要形式，其主电路如图3.2所示。它由交-直变换电路、直-交变换电路和能耗制动电路构成。

3.1.2 交-直变换电路
交-直变换电路就是整流和滤波电路，其任务就是把电源三相交流电变换成平稳直流电，其构造如图3.2中交-直变换电路所示。
1.整流电路
在SPWM变频器中，大多数采用桥式全波整流电路。在中、小容量变频器中，整流器件采用不可控整流二极管，如图3.2中VD1～VD6，其导通顺序是VD1→VD2→VD3→VD4→VD5→VD6。但对这些整流器件有一定选取原则：
（1）最大反向电压
ＵRM =2ＵM (3_1)

式中，ＵM为电源线电压振幅值。即当电源电压为380V时，
ＵRM =2××380V=1073V，则选取ＵRM=1200V。
（2）最大整流电流
ＩMAX = 2ＩN (3_2)

式中，ＩN为变频器额定电流。
2.滤波限流电路
（1）滤波电路
由于受到电解电容电容量和耐压能力限制，滤波电路普通由若干个电容器并联成一组，如3.2中所示，C1和C2。由于电解电容有较大离散性，故电容C1和C2电容量不会完全相等，这样使得它们承受电压ＵC1和ＵC2不相等。为了是ＵC1和ＵC2相等，在C1和C2旁边个并联一种阻值相等均压电阻Rc1和Rc2。
（2）限流电路
图3.2中，串接在整流桥和滤波电容之间，由一种限流电阻Rs和一种短路开关S构成。
1）限流电阻Rs
变频器在接入电源之前，滤波电容上直流电压UD = 0。当变频器刚接入电源瞬间，将有一种很大冲击电流经整流桥流向滤波电容，使得整流桥也许因而受到损坏，同步，也也许使得电源瞬间电压明显下降，形成干扰。限流电阻S就可起到削弱该冲击电流而串接在整流桥和滤波电容之间。
2）短路开关S
限流电阻Rs如果长期接在电路内，会影响直流电压UD和变频器输出电压大小。因此，当直流电压UD增大到一定限度时，把短路开关S接通，限流电阻Rs就短路了。
3.1.3 直-交变换电路
三相逆变桥功能就是把直流电变换成频率可调三相交流电，其基本构造由逆变电路和续流电路构成。
1.逆变电路
在图3.2中，有开关器件V1～V6构成逆变桥，V1～V6工作接受控制电路中SPWM调制信号控制，把直流电压逆变成三相交流电。SPWM是指在进行脉宽调制时，使得脉冲系列占空比按正弦规律来安排。当正弦值为最大值时，脉冲宽度也最大，而脉冲间间隔则较大。这样电压脉冲系列可以使得负载电流中谐波成分大为减少，故称为正弦波脉宽调制（SPWM）。SPWM脉冲系列中，各脉冲宽度以及互相间间隔宽度是由正弦波（基准波或调制波）和等腰三角波（载波）交点来决定，以单极性SPWM法为例，如图3.3所示。

图3.3中u r为正弦调制波，u t为等腰三角载波，每半周期内所有三角波极性均相似。
逆变器件选取:
（1）截止状态下击穿电压
UCEX =2DMAX （3-3）
式中，UMAX为直流电压最大值。
（2）集电极最大电流
ICM = 2IMAX （3-4）
式中，UMAX为输出电流最大值。
2.续流电路
由图3.2可知，续流电路由VD7～VD12构成，其功能是：
（1）为电动机绕组无功电流返回直流电路时提供通路；
（2）当频率下降、从而同步转速下降时，为电动机再生电能反馈至直流电路提供通路；
（3）为电路寄生电感在逆变过程中释放能量提供通路。
3.1.4 能耗制动电路
1.能耗制动电路作用
（1）电动机工作状态
在频率刚减少瞬间，电动机同步转速随之下降，而由于机械惯性因素，电动机转子转速未变。当同步转速低于转子转速时，转子电流相位几乎变化了1800，电动机处在发电机状态。与此同步，电动机轴上转距变成了制动转距，使得电动机转速迅速下降。从电动机角度来看，处在再生制动状态。
（2）变频调速系统工作状态
电动机再生电能经图3.2中续流二极管（VD7～VD12）全波整流后反馈到直流电路，由于直流电路电能无法回输给电网，只有靠C1和C2吸取，尽管各个某些电路还在继续消耗电能，但C1、C2上仍有短时间电荷堆积，形成“泵生电压”，使得直流电压升高。过高直流电压将使得各某些器件受到损害。因而，当直流电压超过一定值时，就规定提供一条放电回路，将再生电能消耗掉。因此，从变频调速系统角度看，拖动系统在转速下降时减少动能，由电动机“再生”电能后，在变频器直流电路中被消耗掉了。
总来说，是通过消耗能量而获得制动转距，属于能耗制动状态。用于消耗电动机再生电能电路，就是能耗制动电路。
2.能耗制动电路构成
从图3.2中知，RB为制动电阻，用于将电动机饿再生电能转换成热量而消耗掉。其选取原则如下：
（1）RB阻值
RB阻值大小普通以使制动电流不超过变频器额定电流一半为宜，即
IRB=UD ∕ RB≤ IN / 2RB≥2UD / IN （3-5）
式中IN为变频器额定电流；UD为直流电压。
（2）RB功率P
制动电阻RB是属于短时间工作，因此比长期通电时消耗功率要小。
P ≥AU 2 D ⁄ RB （3-6）
式中，UD为直流电压；a为选用系数，取值范畴普通a∈[0.3,0.5]，取决于电动机容量和工作状况。普通，电动机容量较少、制动时间短时取小值，反之取较大值。当电动机再生制动状态属于正常工状态时，取a=1.0。
3.1.5 变频器控制方式
作为变频调速系统核心-变频器性能越来越成为调速性能优劣决定因素，除了变频器自身制造工艺“先天”条件外，对变频器采用什么样控制方式也是非常重要。在交流变频器中惯用非智能控制方式有V/f协调控制、转差频率控制、矢量控制、直接转矩控制等。
1.v/f控制
即u/f=c，正弦脉宽调制(SPWM)控制方式。v/f控制是为了得到抱负转矩-速度特性，基于在变化电源频率进行调速同步，又要保证电动机磁通不变思想而提出，通用型变频器基本上都采用这种控制方式。V/f控制变频器构造非常简朴，但是这种变频器采用开环控制方式，不能达到较高控制性能，并且，在低频时，必要进行转矩补偿，以变化低频转矩特性。其特点是：控制电路构造简朴、成本较低，机械特性硬度也较好，可以满足普通传动平滑调速规定，己在产业各个领域得到广泛应用。这种控制方式在低频时，由于输出电压较小，受定子电阻压降影响比较明显，故导致输出最大转矩减小。
2.转差频率控制
转差频率控制是一种直接控制转矩控制方式，它是在v/f控制基本上，按照懂得异步电动机实际转速相应电源频率，并依照但愿得到转矩来调节变频器输出频率，就可以使电动机具备相应输出转矩。这种控制方式，在控制系统中需要安装速度传感器，有时还加有电流反馈，对频率和电流进行控制，因而，这是一种闭环控制方式，可以使变频器具备良好稳定性，并对急速加减速和负载变动有良好响应特性。
3.矢量控制(磁场定向法),又称VC控制
矢量控制变频调速做法是:将异步电动机在三相坐标系下定子交流电流I a、I b、I c通过三相一二相变换，等效成两相静止坐标系下交流电流I a1、I b1，再通过按转子磁场定向旋转变换，等效成同步旋转坐标系下直流电流I m1、I t1(I m1相称于直流电动机励磁电流；I t1相称于与转矩成正比电枢电流)，然后模仿直流电动机控制办法，求得直流电动机控制量，通过相应坐标反变换，实现对异步电动机控制。
其实质是将交流电动机等效直流电动机，分别对速度，磁场两个分量进行独立控制。通过控制转子磁链，以转子磁通定向，然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量，经坐标变换，实现正交或解耦控制。然而在实际应用中，由于转子磁链难以精确观测，系统特性受电动机参数影响较大，且在等效直流电动机控制过程中所用矢量旋转变换较复杂，使得实际控制效果难以达到抱负分析成果。
3.1.6 变频器干扰问题
变频器干扰重要分外部对变频器干扰和变频器对外部干扰。
1.外部对变频器干扰
当供电电网内有容量较大其她换流设备时，容易使电网中电压浮现缺口现象，这样使得变频器输入侧整流电路有也许因浮现较大反向回答电压而受到损坏。
2.变频器对外部干扰
由于变频器主回路非线形（进行开关动作），变频器自身就是一种谐波干扰源，而其周边控制回路却是小能量、弱信号回路，极易遭受其她装置产生干扰，这样就容易导致变频器自身和周边设备无法正常工作。因而，变频器在安装使用时，必要对控制回路采用抗干扰办法。
3.抗干扰办法
（1）合理布线
对于通过感应方式传播干扰信号，可以通过合理布线方式来削弱。详细办法如下：
a) 其她设备电源线和信号线应尽量远离变频器输入、输出线，相距距离至少达到导体直径40倍，这样干扰限度才不是很明显。
b) 其她设备电源线和信号线应避免和变频器输入、输出线平行；
c) 所有电源线和信号线都要尽量屏蔽。
（2）加入电抗器
如图3.4所示，在变频器输入电流中，频率较低谐波分量（5、7、9、11次谐波等）所占比重很高，她们除了也许干扰其她设备正常运营之外，还会消耗大量无功功率，

LA为交流电抗器，串联在电源与变频器输入侧之间，其重要功能有：
a) 提高功率因数（0.75-0.85）；
b) 削弱输入电路中浪涌电流对变频器冲击；
c) 削弱电源电压不平衡影响。
LD为直流电抗器，串联在整流桥和滤波电容之间。其重要功能就是削弱输入电流中高次谐波成分，提高功率因数可达0.95。
（3）加入滤波器
在变频器输入和输出电路中，除了上述低次谐波成分外，尚有许多频率很高谐波，为了防止它们以各种方式把自己能量传播出去，形成对其她设备信号干扰，可在输入或输出某些加入电感或电容滤波器，削弱频率较高谐波分量。
3.2 变频器类别
3.2.1 依照变频环节不同分类
1.交-直-交变频器
先将频率固定交流电通过整流电路“整流”成直流电，再通过逆变电路把直流电“逆变”成频率任意可调三相交流电。
2.交-交变频器
不通过中间直流环节而把电网频率交流电直接变换成不同频率交流电，仅用一次变换就实现变频。
交-交变频器与交-直-交变频器相比，有如下长处：
（1）只有一次变流，提高了变流效率；
（2）低频时，输出接近正弦波。
重要缺陷：
（1）接线复杂，使用晶闸管较多；
（2）受电网频率和变流电路脉波数限制，输出频率较低；
（3）采用相控方式，功率因数较低。
3.2.2 依照主电路工作方式分类
交-直-交变频器可以分为电压型变频器和电流型变频器。
1.电压型变频器
在电压型变频器中，逆变电路所需要支流电压是由整流电路或者斩波电路输出，通过直流中间电路电容进行滤波平滑后产生，在逆变电路中被变换为所需频率交流电压。在电压型变频器中，还需要有专用放电电路，防止由于能量回馈给电容时直流电压上升，使变流器件因电压过高而被损坏。
2.电流型变频器
在电流型变频器中，整流电路给出直流电，并通过中间电路电抗进行滤波后使电流平滑输出，在逆变电路中，被变换为所需频率交流电流提供应电动机。电流型控制方式更适合于大容量变频器。
3.2.3 依照电压调制方式分类
1.正弦脉宽调制（SPWM）变频器
电压大小是通过调节脉冲宽度与脉冲占空比来实现。
2.脉幅调制（PAM）变频器
电压大小是通过调节直流电压幅值来实现。
3.3 变频调速控制系统优势
在当代工业调速控制装置中，为了满足各种工作速度规定，当前惯用调速传动办法有:机械式有级调速传动、电气和机械配合有级调速、电气无级调速。依照拖动系统采用调速电动机种类不同，电气无级调速系统分为直流调速和交流调速两种类型。它们在工业控制