【文章內(nèi)容簡介】 機轉矩實際上是取決于氣隙磁通和定子電流，因此，直接控制電流比控制電壓更有優(yōu)越性。對干靜止變頻器，如果能處在恒流源的狀態(tài)下運行也有很大好處。因為變流器被控制在一定電流數(shù)值下運行，沒有瞬時的電流沖擊，可以不存在大的過流容量，能做到逆變器經(jīng)濟設計，晶閘管經(jīng)濟運行。把式（3）、式（4）和式（5）聯(lián)立求解，則電動機的轉矩可用定子電流和轉子頻率表示，從而得出：式中，是轉子的總漏電感。從上式中可以看出，在任何定子頻率下，只要有一個大的定子電流，就能產(chǎn)生一個大的轉矩。因此，控制定子電流也可以獲得較好的轉矩性能。 電動機的恒功率和恒轉矩運行從上面的分析中可以知道，電動機在基本頻率以下變頻調(diào)速時，要求加到電動機上的電壓必須隨定子頻率成正比改變，以保證氣隙磁通為常數(shù)，在任何轉速下，電動機都能產(chǎn)生穩(wěn)定的轉矩。但是，定子電壓增加是有一定限度的，到了額定電壓以后，電壓只能保持恒定，再提高轉速，只能使頻率增加，也就是說，在基本轉速以上，隨著頻率的增加，氣隙磁通將下降，轉矩也隨之下降?？梢悦黠@地看出在電動機的基本轉速以下，包絡線所顯示的轉矩范圍是不變的，稱為恒轉矩運行；當超過基本轉速以后．包絡線所顯示的轉矩范圍則下降．電動機在恒功率方式下運行。變頻調(diào)速電動饑的這種運行方式與直流電動機的調(diào)壓調(diào)速和削弱磁場調(diào)速的特例．非常相似。轉差率較小時，異步電動機的轉矩方式為：．也可以近似地寫成：不變的定子電壓V1和轉子頻率f2，轉矩隨電源頻率．F1平方的增加而減小。如果f2隨f1線性增加，則轉矩與f1成正比，則電動機輸出轉矩近似地隨轉速的倒數(shù)而變化，這就是恒功率運行區(qū)。第3章 TD3000變頻器的介紹 認識變頻器本實驗系統(tǒng)使用的變頻器是艾默生網(wǎng)絡能源公司的TD3000高性能矢量控制變頻器，TD3000是高品質(zhì)、多功能、低噪音的矢量控制通用變頻器。通過對電機磁通電流和轉矩電流的解耦控制，實現(xiàn)了轉矩的快速響應和準確控制，能以很高的控制精度進行寬范圍的調(diào)速運行。具有電機參數(shù)自動調(diào)諧、零侍服控制、速度控制和轉矩控制在線切換、轉速跟蹤、內(nèi)置PLC、內(nèi)置PID控制器、編碼器和給定及反饋信號斷線監(jiān)測切換、掉載保護、故障信號追憶、故障自動重起、內(nèi)置制動單元、內(nèi)置PG接口、28種故障監(jiān)控、豐富的I/O端子和多達十種速度設定方式，能滿足各種負荷對傳動控制的需求。鍵盤由LED顯示運行數(shù)據(jù)和故障代碼，LCD顯示中/英文狀態(tài)信息和操作說明，并能進行參數(shù)的上傳拷貝和下傳復寫功能；功能強大的后臺調(diào)試監(jiān)控軟件可通過內(nèi)置的RS485接口組網(wǎng)監(jiān)控運行；通過TDSPA01總線適配器接入符合國際標準的PROFIBUS現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。緊湊的結構，可靈活安裝；按照國際標準進行設計和測試，保證產(chǎn)品的可靠性；豐富的選配件。變頻器型號說明：圖31 變頻器的操作及簡單運行控制方式：TD3000變頻器有三種控制方式：無PG矢量控制、有PG矢量控制和V/F控制。方式0：無PG矢量控制，即無速度傳感器矢量控制，又稱為開環(huán)矢量控制。適用于不安裝碼盤，對起動轉矩和速度控制精度要求較高，常規(guī)V/F控制方式滿足不了的應用場合。方式1：有PG矢量控制，即有速度傳感器矢量控制，又稱為閉環(huán)矢量控制。適用于要求轉矩響應較快，控制精度更高的場合。方式2：V/F控制方式。除常規(guī)V/F控制應用外，還可應用于單變頻器驅動一個以上電極的使用場合。操作面板功能鍵介紹：表31名稱功能菜單選擇切換鍵編程狀態(tài)與其他狀態(tài)的切換鍵，進行參數(shù)顯示與編程菜單的切換。在編程菜單狀態(tài)下操作該鍵則返回到前一級菜單。功能選擇鍵/存儲鍵在編程狀態(tài)下進入下一級菜單。在三級菜單狀態(tài)下完成參數(shù)的存儲操作。上鍵功能碼、菜單組、或設定參數(shù)值遞增。下鍵功能碼、菜單組、或設定參數(shù)值遞減。移位鍵在運行狀態(tài)或停機狀態(tài)時，可循環(huán)切換LED的顯示參數(shù)；在編程狀態(tài)下設置數(shù)據(jù)時，可以改變設置數(shù)據(jù)的修改位。運行命令鍵在鍵盤控制方式下，用于起動變頻器；在進行電機自動調(diào)諧時，用于起動調(diào)諧過程。停止命令/故障復位鍵變頻器運行時用于停機操作；雙擊為緊急停機（急停）；故障報警狀態(tài)時為復位操作鍵。在非鍵盤運行控制時，該鍵的功能可定義。點動鍵變頻器點動運行控制。按住該鍵進行點動運行，松開則停機。方向命令切換鍵在鍵盤運行命令控制方式時，將當前的運行方向命令取反。操作面板LED指示燈說明：運行狀態(tài)指示燈：位于RUN鍵上方，有點亮、熄滅兩種狀態(tài)，在各種運行狀態(tài)控制命令下均指示系統(tǒng)的運行狀態(tài)。點亮表明變頻器處于運行或調(diào)諧狀態(tài)；熄滅表示處于停機狀態(tài)。設定方向指示燈：位于FWD/REV鍵上方，有點亮、熄滅、以及閃爍三種狀態(tài)，用于指示當前運行命令方向。點亮表明變頻器的設定轉向處于正向，熄滅處于反向。當變頻器處于端子運行控制方式且停機的狀態(tài)下，設定方向指示燈閃爍。單位組合指示燈：由三個指示燈組成，位于LED數(shù)碼管的右側，其顯示狀態(tài)的不同組合分別對應六種單位，指示當前LED顯示參數(shù)的單位。狀態(tài)組合與單位的對應關系如下圖所示：圖32設置參數(shù)：正確地設置TD3000變頻器的參數(shù)，是充分發(fā)揮其性能的前提。操作過程如下，按移位鍵會切換參數(shù)閃爍位（即更改位），該鍵具有單向循環(huán)移位的功能。參數(shù)設置完成后連續(xù)按兩次菜單鍵，則會退出編程狀態(tài)。再次進入編程狀態(tài)時，自動進入前一次操作的功能碼（具有操作記憶功能）。說明：二進制值轉換為十進制數(shù)的方法：，先確定相應的二進制碼； 0011 B,即如下表所示：表32Bit7bit6bit5bit4bit3bit2bit1bit00001oo11，計算方法為：∑bit*2i TD3000變頻器使用操作流程簡介表3—3流程操作內(nèi)容安裝和使用環(huán)境在符合產(chǎn)品技術規(guī)格要求的場所安裝變頻器。主要考慮環(huán)境條件（溫度、濕度等）及變頻器的散熱等因素是否符合要求。變頻器配線主電路輸入、輸出端子配線；接地線配線；開關量控制端子、模擬量端子、測速碼盤、通訊接口等配線。通電前檢查確認輸入電源的電壓正確，輸入供電回路接有斷路器；變頻器已正確可靠接地；電源線正確接入變頻器的R、S、T電源輸入端子；變頻器的輸出端子U、V、W與電機正確連接；測速碼盤PG接線正確；控制端子的接線正確，外部各種開關全部正確預置；電機空載（機械負荷與電機脫開）。上電檢查變頻器是否有異常聲響、冒煙、異味等情況；操作面板顯示正常，無故障報警信息；如有異?，F(xiàn)象，請立即開斷電源。參數(shù)初始化變頻器在初次運行、更換變頻器內(nèi)部控制板或更換被控電機的情況下，再進行下面的操作設置。正確輸入電機銘牌參數(shù)務必要正確輸入電機的銘牌參數(shù)，并請使用者認真核對，否則可能出現(xiàn)嚴重的問題。電機和變頻器保護參數(shù)設置正確設置變頻器和電機的極限參數(shù)、保護參數(shù)、以及保護方式等，主要包括：最大頻率，上限頻率，故障起動鎖定，電機過載保護，變頻器過載保護，外部故障輸入。故障繼電器輸入，碼盤斷線保護等參數(shù)。自動調(diào)諧在選擇矢量控制方式第一次運行前，要進行電機自動調(diào)諧，以獲得被控電機的準確電氣參數(shù)。在執(zhí)行自動調(diào)諧前，必須脫開電機與機械負載的連接，使電機處于完全空載狀態(tài)。如果電機尚處于旋轉狀態(tài)時，請勿進行自動調(diào)諧。根據(jù)驅動系統(tǒng)情況，正確設置旋轉方向，加速時間，減速時間，起動頻率，起動方式，加減速方式，停機方式等參數(shù)。根據(jù)負載情況整定調(diào)節(jié)器參數(shù)。如有必要，再設置轉矩控制與限定參數(shù)。對有PG矢量控制，請務必正確設置編碼器參數(shù)。根據(jù)負載需求設置V/F曲線，轉矩提升，轉差補償，AVR功能等參數(shù)?？蛰d試運行檢查電機空載，用鍵盤或控制端子起動變頻器運行。檢查并且確認驅動系統(tǒng)的運行狀態(tài)。電機：運行平穩(wěn)，旋轉正常，轉向正確，加減速過程正常，無異常。變頻器：操作面板正常，無異常。帶負載運行檢查在空載運行正常后，接好負載。用鍵盤或控制端子起動變頻器，并逐漸增加負載。在負載增加到50%，100%時，分別運行一段時間，以檢查系統(tǒng)運行是否正常；在運行中要全面檢查，注意出現(xiàn)異常情況。正常運行第4章 虛擬儀器的介紹 Lab VIEW簡介 Lab VIEW是英文Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench的簡寫，即實驗虛擬儀器工程平臺，它是世界上第一個采用圖形化編程技術的面向儀器的32位編譯型開發(fā)系統(tǒng)，由NI公司20世紀九十年代推出并不斷更新。Lab VIEW是基于圖形化編程語言(G語言)的開發(fā)環(huán)境，它將直觀的前面板與流程圖式的編程方法結合起來，是開發(fā)虛擬儀器的強大和理想的工具。 在Lab VIEW中，一個虛擬儀器(VI)程序由兩部分組成：前面板(Front Panel)和流程圖(Block Diagram)。前面板對應于傳統(tǒng)電子儀器的控制面板，是圖形化的用戶界面，用戶可通過前面板對儀器進行設置。在前面板上，用戶的輸入是通過被稱為Control的輸入控件實現(xiàn)的，程序運行的結果輸出則由Indictor輸出控件來實現(xiàn)。虛擬儀器輸出結果非常豐富，既可以輸出數(shù)據(jù)，又可以輸出各種圖形，還可以保存純文本或二進制文件。采用LabVIEW編制虛擬儀器程序的步驟 1） 確定程序設計總體方案在編制虛擬儀器程序前，必須首先對程序進行總體設計分析：一是確定程序要實現(xiàn)的功能，要顯示的圖形圖像，要輸出的報表；二是確定程序的層次關系，如主程序和子程序之間的關系，虛擬儀器程序與硬件的連接關系等。 2） 確定虛擬儀器程序前面板在完成虛擬儀器程序總體設計后，就可在前面板上布置實現(xiàn)所需功能的顯示對象，這些對象包括開關旋鈕控制，數(shù)據(jù)顯示，表頭，波形顯示，相量圖，頻譜圖顯示等，前面板布置好這些對象后，工程技術人員通過鍵盤就可像操作傳統(tǒng)儀器一樣地操作虛擬儀器。 3） 構建圖形化流程圖在Lab VIEW開發(fā)環(huán)境中，后臺流程圖與前面板控制顯示對象一一對應，開發(fā)人員的任務是通過連接不同功能的模塊使數(shù)據(jù)流從輸入對象經(jīng)過處理傳達到輸出對象。與傳統(tǒng)的文本式程序設計一樣，LabVIEW也有控制流程圖功能執(zhí)行部分。 4） 調(diào)試和優(yōu)化程序和傳統(tǒng)程序一樣，在編制虛擬儀器程序時，需要不斷對程序進行調(diào)試分析，LabVIEW程序調(diào)試功能十分強大易用，可以靈活設定程序斷點，進行帶數(shù)據(jù)探針的單步運行，加亮執(zhí)行程序進行數(shù)據(jù)流追蹤判斷。同時，Lab VIEW是目前唯一帶有編輯器的圖形編程環(huán)境，它可根據(jù)用戶編制程序自動產(chǎn)生最優(yōu)化代碼，加快程序運行速度。另外，用戶還可以利用內(nèi)置的繪圖器對程序代碼部分進行分析和優(yōu)化。采用Lab VIEW實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析處理 Lab VIEW之所以強大易用，很大程度上是因為Lab VIEW內(nèi)置了極其豐富的數(shù)據(jù)分析處理函數(shù)模塊，可以說，正是因為采用了這些由軟件實現(xiàn)的功能模塊，替代了原來必須用硬件完成的數(shù)字信號處理分析功能，才出現(xiàn)了“軟件就是儀器”的概念，開發(fā)出的儀器才被稱為虛擬儀器。 1） 與外界信號接口模塊這部分模塊與DAQ硬件系統(tǒng)結合，可以將已經(jīng)過信號調(diào)理和A/D轉換外界信號與流程圖進行接口，實現(xiàn)原始數(shù)據(jù)的輸入。 2） 平動窗口模塊在頻譜分析中使用平動窗口能夠減少在離散數(shù)據(jù)塊下使用FFT而產(chǎn)生的頻譜泄漏。 3） 數(shù)字濾波器模塊數(shù)字濾波器可以消除由電子元件產(chǎn)生的噪聲信號，或者由環(huán)境影響產(chǎn)生的噪聲。Lab VIEW軟件有三種類型的濾波器，IIR濾波器，F(xiàn)IR濾波器以及非線性響應濾波器，只要知道濾波系數(shù)，就要利用Lab VIEW很容易地生成IIR或FFR濾波器。 4） 時頻域轉換模塊計算機進行數(shù)字信號處理時，需要對時域信號進行離散采樣，轉換到頻域進行頻譜分析，它反映的一些信息是時域分析中得不到的。Lab VIEW內(nèi)置了這些變換必須的模塊，典型的如FFT，在虛擬儀器程序中，用戶直接調(diào)用即可，非常方便。 虛擬儀器的基本概念、構成及其特點傳統(tǒng)的測量儀器主要由三個功能塊組成：信號的采集與控制單元、信號的分析與處理單元、結果的表達與輸出單元。由于這些功能塊基本上是由硬件或固化的軟件形式存在，儀器只能由生產(chǎn)廠家來定義、制造，因此傳統(tǒng)儀器設計復雜、靈活性差，沒有擺脫獨立使用、手動操作的模式，整個測試過程幾乎僅限于簡單地模仿人工測試的步驟，在一些較為復雜和測試參數(shù)較多的場合下，使用起來很不方便。計算機科學和微電子技術的迅速發(fā)展和普及，有力地促進了多年來發(fā)展相對緩慢的儀器技術，于是一個新型的儀器概念——虛擬儀器 (Virtual Instrument，VI)出現(xiàn)了。 虛擬儀器的基本概念、特點及其構成虛擬儀器是計算機技術介入儀器領域所形成的一種新型的、富有生命力的儀器種類，在虛擬儀器中計算機處于核心地位，計算機軟件技術和測試系統(tǒng)更緊密地結合成了一個有機整體，儀器的結構概念和設計觀點等都發(fā)生了突破性的變化。從構成上來說，虛擬儀器就是利用現(xiàn)有的計算機，配上相應的硬件和專用軟件，形成既有普通儀器的基本功能，又有一般儀器所沒有的特殊功能的高檔低價的新型儀器。在使用上來說，虛擬儀器利用PC計算機強大的圖形環(huán)境， 建立界面友好的虛擬儀器面板（即軟面板），操作人員通過友好的圖形界面及圖形化編程語言控制儀器運行，完成對被測試量的采集、分析、判斷、顯示、存儲及數(shù)據(jù)生成。虛擬儀器技術的實質(zhì)是充分利用最新的計算機技術來實現(xiàn)和擴展傳統(tǒng)儀器的功能。虛擬儀器的基本構成包括計算機、虛擬儀器軟件、硬件接口模塊等。其中，硬件接口模塊可以包括插入式數(shù)據(jù)采集卡（DAQ）、串／并口、IEEE488接口（GPIB）卡、VXI控制器以及其它接口卡。目前較為常用的虛擬儀器系統(tǒng)是數(shù)據(jù)采集卡系統(tǒng)、GPIB儀器控制系統(tǒng)、VXI儀器系統(tǒng)以及這三者之間的任意組合。 在這里，硬件僅僅是為了解決信號的輸入輸出，軟件才是整個系統(tǒng)的關鍵。正由于軟件是虛擬儀器的關鍵，所以當基本硬件確定以后，就可以通過不同的軟件（如用于數(shù)據(jù)分析、過程通訊及圖形用戶界面的軟件）實現(xiàn)不同的功能。虛擬儀器應用軟件集成了儀器的所有采集、控制、數(shù)據(jù)分析、結果輸出和用戶界面等功能，使傳統(tǒng)儀器的某些硬件乃至整個儀器都被計算機軟件所