變頻技術(shù)在電動執(zhí)行機構(gòu)上的應(yīng)用

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1、變頻技術(shù)在電動執(zhí)行機構(gòu)上的應(yīng)用中國泵業(yè)網(wǎng)0引言在自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，執(zhí)行單元的工作質(zhì)量至關(guān)重要。每套自調(diào)系統(tǒng)的對象特性、吋間常數(shù)、滯后時間、放大倍數(shù)都不同。因此，作為執(zhí)行單元的電動執(zhí)行器也應(yīng)有各種工作速度與之對應(yīng)才是。但電動調(diào)節(jié)閥一旦確定選型，工作速度、行程時間就相對固定，無法知足系統(tǒng)要求。結(jié)果只有通過頻繁的啟動、休止來知足給定值四周的微調(diào)，造成了系統(tǒng)的振蕩，輕易發(fā)生電機燒毀事故。采用變頻式電動調(diào)節(jié)閥能很利便的解決這個題目。電動執(zhí)行器要實現(xiàn)高質(zhì)量和高精度的控制，對控制信號的微小變化要反應(yīng)敏捷。實現(xiàn)動態(tài)響應(yīng)好，執(zhí)行機構(gòu)

2、運行速度必需和控制信號幅度成比例。要克服系統(tǒng)靜差，執(zhí)行機構(gòu)只有以低速運行通過極強的微調(diào)作用才能修正給定值微小偏差。顯然，不具有變速功能的電動執(zhí)行器是難以知足上述要求的。1系統(tǒng)主要特點及其工作原理智能型變頻電動執(zhí)行器是利用數(shù)字化變頻、單片機技術(shù)，改造目前現(xiàn)有的電動執(zhí)行器，使之具有智能化、變速運行、動態(tài)響應(yīng)好、調(diào)節(jié)定位精度高、不亂性好、故障率低、壽命長及應(yīng)用場合更加廣泛的特點。1?1主要特點1）起動電流小系統(tǒng)的線路設(shè)計更加簡化，不用配置專用動力柜，線路簡樸，安全可靠，起動電流最多也就是變頻電機的額定電流，而傳統(tǒng)的執(zhí)行

3、機構(gòu)能達到5?7倍左右。2）實現(xiàn)控制過程最優(yōu)化減少電機起停次數(shù)，減少閥門磨損變頻控制電路使動作過程始終隨控制信號和閥位反饋信號偏差自適應(yīng)調(diào)整?？纱_保以最小的啟停次數(shù)來實現(xiàn)最高的控制精度，從而實現(xiàn)控制過程最優(yōu)化，并因起停次數(shù)的減少而減少閥門的磨損。3）“軟啟動苗曠軟封閉”在確保最鼎力矩的同時可避免對閥門的抵觸觸犯以最鼎力矩的低速度漸進調(diào)整閥門開度，并柔性軟起動使起動電流大大減少。即使頻繁起動次數(shù)良多的流量，壓力系統(tǒng)也不會燒毀電機。這就是變頻、軟啟動、軟封閉的特色。這一傳統(tǒng)執(zhí)行器難以實現(xiàn)的功能，因內(nèi)置一體化變頻器的采

4、用而得以實現(xiàn)。在接近設(shè)定或極限位置時，變頻器自動調(diào)整電機供電的頻率和電壓，降低電機轉(zhuǎn)速，以最低速度慢慢到達位置。避免因慣性對閥門造成的過調(diào)和抵觸觸犯而施加電制動功能，使執(zhí)行機構(gòu)的輸出力矩永遠(yuǎn)都不會超過事先設(shè)定的關(guān)斷力矩。4）執(zhí)行機構(gòu)可改善閥門的線性特性，使用較為簡樸的閥門，完成復(fù)雜的控制對于復(fù)雜的控制過程，老是但愿閥門的開度與介質(zhì)的流速成比例。根據(jù)閥門的特性，內(nèi)置智能控制模塊自動調(diào)整全行程過程中的運行速度，將全行程運行吋間分為10檔。每一檔都以不同的速度運行。通過參數(shù)設(shè)定來完成設(shè)置。這一功能被稱為“行程一速度特性

5、"，主要被用來改善閥門線性特性。同時還具備改善閥門的流量特性。5）智能程度高，應(yīng)用軟件機能豐碩可靠變頻電動執(zhí)行機構(gòu)力矩、行程、速度編程可調(diào)，大大簡化型號種別，節(jié)約備品件倉貯投資及利便治理。軟件系統(tǒng)針對執(zhí)行器和調(diào)節(jié)閥各種應(yīng)用場合的要求開發(fā)。輸入信號尺度化，為4?20mA,1?5V；位置反饋信號尺度化；斷線保護；作用方式可現(xiàn)場任意設(shè)定；聯(lián)鎖控制；斷相、過熱、過力矩、閥卡等多重保護；具有看門狗、掉電保護等多項功能。1.2系統(tǒng)工作原理圖1為智能型變頻電動執(zhí)行器的工作原理圖。解能型變頻電動執(zhí)行器由減速器部門和控制部門構(gòu)成。

6、控制部門又分為電機控制電路和控制回路電路。圖1執(zhí)行機構(gòu)工作原理圖其簡單工作過程是：輸入信號（或數(shù)字通訊信號）和位置反饋信號,同時進入智能控制器A/D轉(zhuǎn)換電路,CPU將二者進行比較、運算,輸出一個和偏差方向一致的開關(guān)信號及一個與偏差大小成比例的數(shù)字信號去電機控制電路，電機控制電路控制電機運行速度和運行方向,從而達到連續(xù)變速控制執(zhí)行器開度，實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)的目的。電機控制電路對于電機過載、短路、斷相均可進行保護并輸出相應(yīng)報警信號。RS485通訊接口是智能型變頻電動執(zhí)行器與外部按照通訊協(xié)議進行聯(lián)系的尺度通訊接口。智能型變頻

7、執(zhí)行器通過顯示屏和旋鈕操縱來設(shè)定知足各種使用場合的機能參數(shù)。CPU工作按照預(yù)定程序和參數(shù)來指揮執(zhí)行器工作。2系統(tǒng)硬件方案2.1變頻控制電路變頻控制單元是變頻電動執(zhí)行機構(gòu)的大腦，其主要功能是接收變頻電動執(zhí)行機構(gòu)的電源輸入，并將輸入的交流電整流成電壓頻率可控的直流電，進而控制變頻電機的運行，終極輸出執(zhí)步履作。另外提供了與外界控制單元如PLC、DCS等模擬開關(guān)量信號接口和現(xiàn)場總線通迅接口。變頻控制單元的接口如圖2所示。圖2變頻控制原理變頻單元內(nèi)部分整流、調(diào)壓、控制保護等三部分。整流部分功能就把輸入交流電經(jīng)三相或單相全橋

8、整流成直流電。調(diào)壓部分的功能是把穩(wěn)恒的直流電通過開關(guān)高頻控制調(diào)節(jié)成電機需要的電壓?？刂票Ｗo部分采用了SIEMENS最先進的DSP信號處理器與大規(guī)?？删幊剃嚵屑夹g(shù)，承擔(dān)了控制、保護、一次傳感元件等輸入信號的采集、PWM脈沖波形的產(chǎn)生與保護控制輸出的那個任務(wù)。中間的直流部分為電容濾波，當(dāng)電機快速從高速下降時，電機通過逆變回路將電機的動能回饋給變頻器，致使變頻單元內(nèi)部的中間直流