变频技术在电动执行机构上的应用.doc

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1、变频技术在电动执行机构上的应用   中国泵业网 0引言   在自动调节系统中，执行单元的工作质量至关重要。每套自调系统的对象特性、时间常数、滞后时间、放大倍数都不同。因此，作为执行单元的电动执行器也应有各种工作速度与之对应才是。但电动调节阀一旦确定选型，工作速度、行程时间就相对固定，无法知足系统要求。结果只有通过频繁的启动、休止来知足给定值四周的微调，造成了系统的振荡，轻易发生电机烧毁事故。采用变频式电动调节阀能很利便的解决这个题目。电动执行器要实现高质量和高精度的控制，对控制信号的微小变化要反应敏捷。实现动态响应好，执行机构运行速度必

2、需和控制信号幅度成比例。要克服系统静差，执行机构只有以低速运行通过极强的微调作用才能修正给定值微小偏差。显然，不具有变速功能的电动执行器是难以知足上述要求的。   1系统主要特点及其工作原理   智能型变频电动执行器是利用数字化变频、单片机技术，改造目前现有的电动执行器，使之具有智能化、变速运行、动态响应好、调节定位精度高、不乱性好、故障率低、寿命长及应用场合更加广泛的特点。   1.1主要特点   1）起动电流小   系统的线路设计更加简化，不用配置专用动力柜，线路简朴，安全可靠，起动电流最多也就是变频电机的额定电流，而传统的执行机构

3、能达到5-7倍左右。   2）实现控制过程最优化减少电机起停次数，减少阀门磨损   变频控制电路使动作过程始终随控制信号和阀位反馈信号偏差自适应调整。可确保以最小的启停次数来实现最高的控制精度，从而实现控制过程最优化，并因起停次数的减少而减少阀门的磨损。   3）“软启动”和“软封闭”在确保最鼎力矩的同时可避免对阀门的抵触触犯   以最鼎力矩的低速度渐进调整阀门开度，并柔性软起动使起动电流大大减少。即使频繁起动次数良多的流量，压力系统也不会烧毁电机。这就是变频、软启动、软封闭的特色。这一传统执行器难以实现的功能，因内置一体化变频器的采用

4、而得以实现。在接近设定或极限位置时，变频器自动调整电机供电的频率和电压，降低电机转速，以最低速度慢慢到达位置。避免因惯性对阀门造成的过调和抵触触犯而施加电制动功能，使执行机构的输出力矩永远都不会超过事先设定的关断力矩。   4）执行机构可改善阀门的线性特性，使用较为简朴的阀门，完成复杂的控制   对于复杂的控制过程，老是但愿阀门的开度与介质的流速成比例。根据阀门的特性，内置智能控制模块自动调整全行程过程中的运行速度，将全行程运行时间分为10档。每一档都以不同的速度运行。通过参数设定来完成设置。这一功能被称为“行程—速度特性”，主要被用来

5、改善阀门线性特性。同时还具备改善阀门的流量特性。   5）智能程度高，应用软件机能丰硕可靠   变频电动执行机构力矩、行程、速度编程可调，大大简化型号种别，节约备品件仓贮投资及利便治理。软件系统针对执行器和调节阀各种应用场合的要求开发。输入信号尺度化，为4～20mA，1～5V；位置反馈信号尺度化；断线保护；作用方式可现场任意设定；联锁控制；断相、过热、过力矩、阀卡等多重保护；具有看门狗、掉电保护等多项功能。   1.2系统工作原理   图1为智能型变频电动执行器的工作原理图。智能型变频电动执行器由减速器部门和控制部门构成。控制部门又分为

6、电机控制电路和控制回路电路。 图1执行机构工作原理图       其简单工作过程是：输入信号（或数字通讯信号）和位置反馈信号,同时进入智能控制器A/D转换电路,CPU将二者进行比较、运算,输出一个和偏差方向一致的开关信号及一个与偏差大小成比例的数字信号去电机控制电路,电机控制电路控制电机运行速度和运行方向,从而达到连续变速控制执行器开度,实现自动调节的目的。电机控制电路对于电机过载、短路、断相均可进行保护并输出相应报警信号。RS485通讯接口是智能型变频电动执行器与外部按照通讯协议进行联系的尺度通讯接口。智能型变频执行器通过显示屏和旋钮

7、操纵来设定知足各种使用场合的机能参数。CPU工作按照预定程序和参数来指挥执行器工作。   2系统硬件方案   2.1变频控制电路   变频控制单元是变频电动执行机构的大脑，其主要功能是接收变频电动执行机构的电源输入，并将输入的交流电整流成电压频率可控的直流电，进而控制变频电机的运行，终极输出执步履作。另外提供了与外界控制单元如PLC、DCS等模拟开关量信号接口和现场总线通迅接口。变频控制单元的接口如图2所示。图2变频控制原理   变频单元内部分整流、调压、控制保护等三部分。整流部分功能就把输入交流电经三相或单相全桥整流成直流电。调压部分

8、的功能是把稳恒的直流电通过开关高频控制调节成电机需要的电压。控制保护部分采用了SIEMENS最先进的DSP信号处理器与大规模可编程阵列技术，承担了控制、保护、一次传感元件等输入信号的采集、PWM脉冲波形的产