基于智能控制器的電機調(diào)速系統(tǒng)設計

【摘要】本文以DJDK-1電力電子技術及電機控制實驗裝置為載體，利用宇電AI-818智能控制器作為調(diào)節(jié)裝置、DJK13三相異步電動機作為控制對象、DJK04電機調(diào)速控制掛件中的速度轉(zhuǎn)換模塊與DD03-2電機導軌上的測速發(fā)電機作為反饋裝置再利用FR-D700系列變頻器共同構建交流電機閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。

【關鍵詞】調(diào)速；變頻器；PI

一、前言

三、設備選型

（一）AI智能控制器

本系統(tǒng)控制裝置采用宇電AI智能控制器，型號為AI-818A。該控制儀表采用先進的模塊化結(jié)構提供多種輸出規(guī)格，由于儀表采用了數(shù)字化輸入校正系統(tǒng)，其測量精度高達0.2級，使其廣泛適合溫度、壓力、流量、液位等變量的精準控制。

（二）FR-D700系列變頻器

變頻器具有過壓、欠壓、過流、過載、短路、失速等自動保護功能。能實現(xiàn)電機軟起動，減小電氣和機械沖擊噪音，延長設備使用壽命。變頻調(diào)速系統(tǒng)主要有節(jié)能，占地面積小，投入少，效率高，配置靈活，功能齊全，自動化程度高等特點。

（三）被控對象

本系統(tǒng)的被控對象為DJK13三相異步電動機，繞組采用Y型連接方式，額定功率為60W，額定轉(zhuǎn)速為1430r/min。

（四）轉(zhuǎn)速反饋裝置

DJK04電機調(diào)速控制掛件中的速度轉(zhuǎn)換模塊與DD03-2電機導軌上的測速發(fā)電機共同組成反饋裝置。

四、整定過程

按照系統(tǒng)結(jié)構圖完成接線后首先進行參數(shù)設置。智能控制器參數(shù)整定：上限報警HIAL=1350、下限報警LoAL=150、控制方式Ctrl=1，輸出周期Ct1=2、輸入規(guī)格Sn=34、小數(shù)點dIP=0、輸入下限dIL=0、輸入上限dIH=1430、輸出方式OPI=4、報警輸出ALP=2、系統(tǒng)功能CF=0（反作用）。

變頻器參數(shù)整定：變頻器接收控制器輸出的4-20mA電流信號，根據(jù)電流信號的變化線性調(diào)節(jié)輸出電壓的頻率以實現(xiàn)對電機轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。首先，將變頻器面板取下設置“電壓/電流輸入切換開關”為電流檔位，然后上電設置擴展功能Pr.160=0、端子4輸入選擇Pr.267=0（AI-818輸出引腳7、5接變頻器4、5兩個端子）、外部使能Pr.182=4（短接RH和SD）、運行模式選擇Pr.79=2（外部運行模式），如有必要還可以對端子4頻率設定增益C7進行校正。

系統(tǒng)整定：根據(jù)電機閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的控制要求，需要實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的無靜差控制，考慮到被控對象滯后小反應迅速等特點，本系統(tǒng)采取PI比例積分控制規(guī)律。PI控制最大的優(yōu)點是反應快，控制作用及時，同時由于引入了積分作用能夠有效地消除余差。通過經(jīng)驗整定法，確定了控制器保持參數(shù)M5=30，速率參數(shù)P=650，在給定值穩(wěn)定時適當?shù)脑黾訙p小負載電機的轉(zhuǎn)速不變。

五、結(jié)語

基于智能控制器的電機調(diào)速系統(tǒng)在額定負載下調(diào)速范圍寬，與傳統(tǒng)調(diào)速相比實現(xiàn)了無極調(diào)速功能，解決了電機啟動電流大、啟動轉(zhuǎn)矩低等常見問題，特別是在負載突然改變的情況下通過智能控制器的PID功能實現(xiàn)了無靜差的調(diào)速控制。

參考文獻

[1]陳伯時.電力拖動自動控制系統(tǒng)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2003.

[2]廈門宇電.AI人工智能工業(yè)調(diào)節(jié)器中文說明書（V7.0）[Z].

作者簡介：趙偉，男，河北人，本科，講師，研究方向：自動控制。