【文章內容簡介】 PWM方式只需控制逆變電路即可實現(xiàn)。通過改變脈沖寬度來改變電壓幅值，通過改變調制周期可以控制其輸出頻率。5 . 根據(jù)輸入電源的相數(shù)分類1) 單相變頻器 變頻器輸入端為單向交流電，輸出端為三相交流電。適應于家用電器和小容量的場合。 2) 三相變頻器 變頻器輸入端和輸出端均為三相交流電。絕大多數(shù)變頻器都是三進/三出型。 變頻器的電路一般由主電路、控制電路和保護電路等部分組成。主電路用來完成電能的轉換（整流和逆變）；控制電路用以實現(xiàn)信息的采集、變換、傳送和系統(tǒng)控制；保護電路除用于防止因變頻器主電路的過壓、過電流引起的損壞外，還應保護異步電動機及傳動系統(tǒng)等。隨著計算機控制技術和功率器件的發(fā)展，變頻器的功能也越來越強大?，F(xiàn)在變頻器的主要功能有：頻率給定功能，升速、降速和制動控制，控制功能和保護功能。4. 4. 1 頻率給定功能 有三種方式可以完成變頻器的頻率設定： 1) 面板設定方式 通過面板上的按鍵完成頻率給定。2) 外接給定方式 通過控制外部的模擬量或數(shù)字量端口，將外部的頻率設定送給變頻器。外接數(shù)字量信號接口可用來設定電動機的選擇方向，以及完成分段頻率的控制。3) 通信接口方式 可以通過通信接口，如RS485,PROFIBUS等，來進行遠程的頻率給定。4. 4. 2 升速、降速和制動功能1) 升速和降速功能可以通過預置升/降速方式等參數(shù)來控制電動機的升/降速，利用變頻器的升速控制可以很好地實現(xiàn)電動機的軟啟動。升/降速有線性方式、S型方式和半S型方式。2) 制動方式一般有兩種方式控制電動機的停車。一種是變頻器由工作頻率按照用戶設定的下降曲線到0使電動機停車，這種方式也稱做斜坡制動。有些場合因為有較大的慣性存在，為防止“爬行”現(xiàn)象出現(xiàn)，要求進行直流制動，即傳統(tǒng)的能耗制動，這是另一種制動控制。4. 4. 3 控制功能變頻器可以由外部的控制信號或者可編程程序控制等控制系統(tǒng)進行控制，也可以完全由自身按預先設置好的程序完成控制。大部分場合變頻器需要和可編程序控制器一起組成控制系統(tǒng)，只有在比較簡單的調速控制場合才單獨使用。4. 4. 4 保護功能 變頻器實現(xiàn)的保護功能主要有：過電流保護、過電壓保護、欠電壓保護、變頻器過載保護、防止失速保護、主器件自保護和外部報警輸入保護等。 本試驗臺采用的變頻器及RMIO板接口 4. 5. 1 本實驗臺采用的變頻器 本偏航減速器試驗臺采用的是ACS800變頻器，通過I/O接口來控制單元。變頻器RMIO板上的可選模塊為：其中變頻器的圖形為圖41，變頻器的傳動單元控制接口和主電路為圖42，電纜功率圖為圖43。 圖41 變頻器的外圖形 圖42 變頻器的傳動單元控制接口和主電路 圖43 功率電纜接線圖4. 5. 2 本實驗臺采用的變頻器的RMIO板接口 下圖44顯示了轉矩 宏的外部控制連接,在RMIO板上標有標準I/O的端子號。 圖44 RMIO板上標有標準I/O的端子號 運行控制系統(tǒng)只要依靠變頻器對電機頻率的控制而實現(xiàn)，從電路上來看，該電路有主電路和控制電路組成，主電路實現(xiàn)功率級的電機控制，控制電路實現(xiàn)信號級的控制。主電路為圖45，控制電路為4448，采用的是PLC S7200，程序梯形圖為49，具體控制如下： 4. 6. 1 驅動電機的速度調節(jié) 首先，設置變頻器1的參數(shù)，將端子3設置為速度信號模擬輸入，利用變頻器輸出的10V電源及測試控制臺面板上的電位器旋鈕R1，組成簡單可靠地電路，可以方便地給該端子一個0~10V的電壓信號，實現(xiàn)驅動電機速度的無極調節(jié)。因此，可以通過改變R1的阻值，可以改變電機的轉速。 4. 6. 2加載電機的轉矩調節(jié) 設置變頻器2的參數(shù)，將端子3設置為轉矩信號模擬輸入，利用變頻器輸出的10V電源及測試控制臺面板上的電位器旋鈕R2，組成簡單可靠地電路，可以方便地給該端子一個0~10V的電壓信號，實現(xiàn)加載電機轉矩的無極條調節(jié)。因此，可以通過改變R1的阻值，可以改變電機的轉矩。4. 6. 3驅動、加載電機的正反轉控制 設置變頻器的參數(shù)，將變頻器上設有正反轉信號輸入端子，利用變頻器自帶的24V輸出電源及測試控制面板上的3位旋鈕開關S3和S5控制這兩個端子的通斷，實現(xiàn)兩個電機正反轉的控制，當S3按鈕接通1時，電動機正轉；當S3按鈕接通2時，電動機反轉；當旋鈕開關處于中位時，變頻器不輸出任何控制電流，即使按下了運行控制按鈕。4. 6. 4啟動、停止的實現(xiàn) 在沒有接收到正反轉信號之前，變頻器不會對電機輸出控制電流，當按下空氣開關時，繼電器KF2和KF6通電，點亮了上電指示燈GL1。利用測試控制臺面板上的常開按鈕S常閉按鈕S7及中間繼電器KF1，以及故障信號KF4和KF8的常閉觸點，組成啟動、停止控制電路。見圖4的上部分。當按下啟動按鈕S8時，繼電器KF1通電，并實現(xiàn)自鎖，兩電機的正反轉信號輸入端子才能通電，電機啟動，同時點亮運行指示燈GL2；當按下停止按鈕S7時，繼電器KF1斷電，變頻器正反轉信號輸入端子立即斷電，變頻器中斷電流輸出，電機逐漸停轉，停轉時有制動電阻R的保護。4. 6. 5空損/加載試驗工位的選擇 在運行加載試驗時，啟動/停止按鈕控制兩個電機；運行空損試驗時，啟動/停止按鈕通過中間繼電器KF1只控制驅動電機。該功能是利用測試控制臺面板上的2位旋鈕S9及繼電器KF5組成的電路實現(xiàn)的。當KF5不通電的時候，變頻器2的正反轉信號輸入端子不能通電，加載電機不能啟動。4. 6. 6急停功能的實現(xiàn)變頻器自帶斬波制動單元，試驗過程出現(xiàn)緊急狀況時，可以按下測試控制臺的急停按鈕S2和S6，驅動電機和加載電機可以在瞬間實現(xiàn)制動停轉。4. 6. 7超出正常工況的報警 在試驗過程中，由于不當、或者減速器本身存在故障，電機輸出特性有可能進一步趙成機械故障，變頻器具有自檢測功能，當電機實際轉速、轉矩超過設計值時，變頻器即可輸出報警信號。利用2個變頻器自帶的繼電器輸出端子，控制2個中間繼電器KF4和KF8，實現(xiàn)報警的輸出。任何1個變頻器報警時，繼電器即可輸出控制信號停止兩個電機的運行，同時點亮相應的故障報警燈GL3和GL4。4. 6. 8直流母線的通斷控制 為了實現(xiàn)變頻器能量的循環(huán)、有效保護變頻器和確保系統(tǒng)地可靠性，直流母線并不是在任何時候都接通，只有在滿足以下3個條件時才允許直流母線接通：1）選擇了“加載”試驗工位，2）變頻器1已經(jīng)上電，3）變頻器2已經(jīng)上電。該功能由變頻器自帶的繼電器輸出端子，控制兩個中間繼電器KF3和KF7 ,配合中間繼電器KF接觸器QA5實現(xiàn)。4. 6. 9電機散熱風扇的延時關閉 為確保電機充分散熱冷卻，每個電機風扇，在電機運行時立即工作，但電機停轉后應該再運行一段時間再自行停轉。該功能通過運行自通繼電器KF通電延時繼電器T3接觸器QAQA4組成的邏輯電路實現(xiàn)。4. 6. 10電動機的點動控制 當進行更換試件時，惰輪與試件輸出小齒輪不一定處于良好的嚙合狀態(tài)，引起試件的安裝干涉，為了消除此干涉，要求惰輪能夠實現(xiàn)細微轉動，以改善惰輪和試件輸出小齒輪的嚙合狀態(tài)。該功能通過電機的“點動”控制來實現(xiàn)，具體實現(xiàn)方式為：在運行控制繼電器的旁路并聯(lián)兩個常開的開關按鈕SS4，當按下SS4時，電機馬上被啟動，開始旋鈕；松開按鈕SS4后，電機變頻器終止輸出電流，電機停轉。45 主電路 圖46 、47 變頻器的電路圖圖48 電路控制圖 圖49 程序梯形圖其中程序梯形圖的含義為：，同時也形成自鎖，這時風扇1啟動，變頻器1上電指示燈點亮，電機開始進入啟動狀態(tài)。，電機開始反轉。，這故障燈點亮，同時，電動機馬上停止運轉。,實行電動機的點動。，同時變頻器2開始運行時，、加載變頻器開始上電和運行風扇2開始啟動，加載電動機啟動。，加載電機開始反轉。當變頻器變頻器2同時上電，同時加載電機運行時，直流母線接通，實現(xiàn)能量循環(huán)。，電動機停止運轉，同時，T37開始計時，當時間到了，兩個風扇停止運轉。4. 7 本章小結 本章進行了風力發(fā)電偏航減速器試驗臺運行控制部分的設計，給出了詳細的電路及梯形圖。第五章 偏航減速器試驗臺測試系統(tǒng)設計 試驗臺的測試系統(tǒng)可以實現(xiàn)以下功能:減速器輸入輸出轉矩、轉速的測量，減速器輸入輸出功率及傳動效率的計算，減速器油溫、壓力、殼體溫度、振動等參數(shù)測量；除了殼體振動這種瞬變信號不通過控制器儀表顯示外，其它的信號都通過儀表顯示；計算機參與全程監(jiān)測并完成數(shù)據(jù)記錄、分析、顯示和打印輸出。 測試系統(tǒng)總體設計測試系統(tǒng)分為硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，硬件系統(tǒng)由工控機、傳感器、數(shù)據(jù)采集卡、屏蔽信號電纜等組成，完成信號的精準測量以及無失真?zhèn)鬏?，在?shù)據(jù)采集時，傳感器經(jīng)變送器輸出的信號同時送送入二次儀表和工控機；軟件系統(tǒng)采用NI公司的虛擬儀器LabVIEW開發(fā)，開發(fā)成功的軟件系統(tǒng)具有友好的人際交互界面，可以方便地實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時顯示、變化趨勢的圖像顯示、存取及打印等功能。為了增加系統(tǒng)地可靠性，工控機監(jiān)測程序與測試控制臺面板上的儀表顯示相對獨立，測試系統(tǒng)可以通過監(jiān)測程序上的按鈕啟動監(jiān)控程序運行，也可以不運行程序。操作面板圖為51圖51 操作面板布局圖 測試系統(tǒng)具體實現(xiàn)方式 減速器轉矩、轉速測量偏航減速器轉速、轉矩的測量是實驗臺最重要的任務，其選型原則首先考慮量程的適配性、其次是工作的可靠性和經(jīng)濟性。經(jīng)綜合考慮，轉矩傳感器選用溫嶺電器機械廠（上海良標）生產的ZJ型轉矩傳感器，其中，偏航減速器測試系統(tǒng)選擇量程為50Nm的ZJ50型轉矩傳感器。由于ZJ型傳感器的輸出信號為2路感應正弦信號，其轉矩的換算依靠2路信號的相位差，轉速信號依靠1路信號的頻率，普通的二次儀表和變送器無法直接顯示和轉換，必須借用湖湘測控的TC1型轉矩轉速測試儀以完成儀表顯示，并通過其自帶的RS232接口將數(shù)據(jù)傳送給工控機。 油溫及殼體溫度的測量油溫測量采用STT鉑電阻型熱電偶作為傳感器，可以定做M14，直接安裝在放油口測量油池溫度。殼體溫度的測量（任意2處）采用強磁吸附式熱電偶作為傳感器，類型也采用STT鉑電阻式熱電偶。以上幾個熱電偶都選用北京賽億凌科技有限公司的產品，油池、殼體溫度都通過測試控制臺上的儀表顯示，同時將該數(shù)據(jù)傳送給工控機。 箱體振動檢測箱體振動測量是檢測偏航減速器運行性能的一個重要參數(shù)，減速器的結構振動異?？梢苑从吃缙诠收?，從而有針對性地采取檢修措施，確保主減速器的產品質量,提高傳動性能，同時還可以達到降噪目的。由于實驗臺上的被試件要經(jīng)常拆卸，而且不能對被試件機殼表面造成破壞，因此選擇合適的振動傳感器以及合理的安裝方法尤為關鍵。本系統(tǒng)采用上海冉普電子科技有限公司磁吸式RPY6700型振動傳感器，量程為177。1mm，頻率范圍為：5 ～ 500 Hz。鑒于該信號為瞬變信號，儀表的顯示沒有任何參考意義，因此該信號只送入工控機，由軟件顯示，并計算平均振幅值予以參考。 箱內壓力檢測減速器運行時，箱內壓力會有所變化，該壓力變化范圍不能過大，否則會造成殼體漏油。箱內壓力的檢測采用北京昆侖海岸科技有限公司的JYB型壓阻式傳感器，該傳感器輸出的信號不僅通過測試控制臺儀表直接顯示，而且直接工控機，實現(xiàn)計算機的檢測。 減速器小齒輪轉速檢測減速器小齒輪轉速的測量，可以直接評價減速器輸出的平順性，偏航減速器輸出小齒輪的轉速非常低，難以通過計數(shù)式的轉速傳感器直接測量，必須借助光電編碼器才能實現(xiàn)。為了安裝方便，本系統(tǒng)采用測量惰輪轉速、換算小齒輪轉速的方案，編碼器選擇市場上應用較多的歐姆龍E6C2CWZ6C型光電編碼器，其分辨率為