【文章內(nèi)容簡介】 機(jī)轉(zhuǎn)矩實(shí)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(yùn)行也有很大好處。因?yàn)樽兞髌鞅豢刂圃谝欢娏鲾?shù)值下運(yùn)行，沒有瞬時(shí)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(jì)設(shè)計(jì)，晶閘管經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。把式（3）、式（4）和式（5）聯(lián)立求解，則電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩可用定子電流和轉(zhuǎn)子頻率表示，從而得出：式中，是轉(zhuǎn)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(zhuǎn)矩。因此，控制定子電流也可以獲得較好的轉(zhuǎn)矩性能。 電動機(jī)的恒功率和恒轉(zhuǎn)矩運(yùn)行從上面的分析中可以知道，電動機(jī)在基本頻率以下變頻調(diào)速時(shí)，要求加到電動機(jī)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(zhuǎn)速下，電動機(jī)都能產(chǎn)生穩(wěn)定的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速，只能使頻率增加，也就是說，在基本轉(zhuǎn)速以上，隨著頻率的增加，氣隙磁通將下降，轉(zhuǎn)矩也隨之下降。可以明顯地看出在電動機(jī)的基本轉(zhuǎn)速以下，包絡(luò)線所顯示的轉(zhuǎn)矩范圍是不變的，稱為恒轉(zhuǎn)矩運(yùn)行；當(dāng)超過基本轉(zhuǎn)速以后．包絡(luò)線所顯示的轉(zhuǎn)矩范圍則下降．電動機(jī)在恒功率方式下運(yùn)行。變頻調(diào)速電動饑的這種運(yùn)行方式與直流電動機(jī)的調(diào)壓調(diào)速和削弱磁場調(diào)速的特例．非常相似。轉(zhuǎn)差率較小時(shí)，異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩方式為：．也可以近似地寫成：不變的定子電壓V1和轉(zhuǎn)子頻率f2，轉(zhuǎn)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(zhuǎn)矩與f1成正比，則電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩近似地隨轉(zhuǎn)速的倒數(shù)而變化，這就是恒功率運(yùn)行區(qū)。第3章 TD3000變頻器的介紹 認(rèn)識變頻器本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)使用的變頻器是艾默生網(wǎng)絡(luò)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(jī)磁通電流和轉(zhuǎn)矩電流的解耦控制，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)矩的快速響應(yīng)和準(zhǔn)確控制，能以很高的控制精度進(jìn)行寬范圍的調(diào)速運(yùn)行。具有電機(jī)參數(shù)自動調(diào)諧、零侍服控制、速度控制和轉(zhuǎn)矩控制在線切換、轉(zhuǎn)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(hù)、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(dá)十種速度設(shè)定方式，能滿足各種負(fù)荷對傳動控制的需求。鍵盤由LED顯示運(yùn)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(jìn)行參數(shù)的上傳拷貝和下傳復(fù)寫功能；功能強(qiáng)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(yùn)行；通過TDSPA01總線適配器接入符合國際標(biāo)準(zhǔn)的PROFIBUS現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。緊湊的結(jié)構(gòu)，可靈活安裝；按照國際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)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(yùn)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(zhuǎn)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(yīng)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(zhuǎn)矩響應(yīng)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(yīng)用外，還可應(yīng)用于單變頻器驅(qū)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(jìn)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(jìn)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(shè)定參數(shù)值遞增。下鍵功能碼、菜單組、或設(shè)定參數(shù)值遞減。移位鍵在運(yùn)行狀態(tài)或停機(jī)狀態(tài)時(shí)，可循環(huán)切換LED的顯示參數(shù)；在編程狀態(tài)下設(shè)置數(shù)據(jù)時(shí)，可以改變設(shè)置數(shù)據(jù)的修改位。運(yùn)行命令鍵在鍵盤控制方式下，用于起動變頻器；在進(jìn)行電機(jī)自動調(diào)諧時(shí)，用于起動調(diào)諧過程。停止命令/故障復(fù)位鍵變頻器運(yùn)行時(shí)用于停機(jī)操作；雙擊為緊急停機(jī)（急停）；故障報(bào)警狀態(tài)時(shí)為復(fù)位操作鍵。在非鍵盤運(yùn)行控制時(shí)，該鍵的功能可定義。點(diǎn)動鍵變頻器點(diǎn)動運(yùn)行控制。按住該鍵進(jìn)行點(diǎn)動運(yùn)行，松開則停機(jī)。方向命令切換鍵在鍵盤運(yùn)行命令控制方式時(shí)，將當(dāng)前的運(yùn)行方向命令取反。操作面板LED指示燈說明：運(yùn)行狀態(tài)指示燈：位于RUN鍵上方，有點(diǎn)亮、熄滅兩種狀態(tài)，在各種運(yùn)行狀態(tài)控制命令下均指示系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。點(diǎn)亮表明變頻器處于運(yùn)行或調(diào)諧狀態(tài)；熄滅表示處于停機(jī)狀態(tài)。設(shè)定方向指示燈：位于FWD/REV鍵上方，有點(diǎn)亮、熄滅、以及閃爍三種狀態(tài)，用于指示當(dāng)前運(yùn)行命令方向。點(diǎn)亮表明變頻器的設(shè)定轉(zhuǎn)向處于正向，熄滅處于反向。當(dāng)變頻器處于端子運(yùn)行控制方式且停機(jī)的狀態(tài)下，設(shè)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(cè)，其顯示狀態(tài)的不同組合分別對應(yīng)六種單位，指示當(dāng)前LED顯示參數(shù)的單位。狀態(tài)組合與單位的對應(yīng)關(guān)系如下圖所示：圖32設(shè)置參數(shù)：正確地設(shè)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(shè)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(jìn)入編程狀態(tài)時(shí)，自動進(jìn)入前一次操作的功能碼（具有操作記憶功能）。說明：二進(jìn)制值轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)的方法：，先確定相應(yīng)的二進(jìn)制碼； 0011 B,即如下表所示：表32Bit7bit6bit5bit4bit3bit2bit1bit00001oo11，計(jì)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(shù)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(guān)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(rèn)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(jī)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(guān)全部正確預(yù)置；電機(jī)空載（機(jī)械負(fù)荷與電機(jī)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(bào)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(yùn)行、更換變頻器內(nèi)部控制板或更換被控電機(jī)的情況下，再進(jìn)行下面的操作設(shè)置。正確輸入電機(jī)銘牌參數(shù)務(wù)必要正確輸入電機(jī)的銘牌參數(shù)，并請使用者認(rèn)真核對，否則可能出現(xiàn)嚴(yán)重的問題。電機(jī)和變頻器保護(hù)參數(shù)設(shè)置正確設(shè)置變頻器和電機(jī)的極限參數(shù)、保護(hù)參數(shù)、以及保護(hù)方式等，主要包括：最大頻率，上限頻率，故障起動鎖定，電機(jī)過載保護(hù)，變頻器過載保護(hù)，外部故障輸入。故障繼電器輸入，碼盤斷線保護(hù)等參數(shù)。自動調(diào)諧在選擇矢量控制方式第一次運(yùn)行前，要進(jìn)行電機(jī)自動調(diào)諧，以獲得被控電機(jī)的準(zhǔn)確電氣參數(shù)。在執(zhí)行自動調(diào)諧前，必須脫開電機(jī)與機(jī)械負(fù)載的連接，使電機(jī)處于完全空載狀態(tài)。如果電機(jī)尚處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，請勿進(jìn)行自動調(diào)諧。根據(jù)驅(qū)動系統(tǒng)情況，正確設(shè)置旋轉(zhuǎn)方向，加速時(shí)間，減速時(shí)間，起動頻率，起動方式，加減速方式，停機(jī)方式等參數(shù)。根據(jù)負(fù)載情況整定調(diào)節(jié)器參數(shù)。如有必要，再設(shè)置轉(zhuǎn)矩控制與限定參數(shù)。對有PG矢量控制，請務(wù)必正確設(shè)置編碼器參數(shù)。根據(jù)負(fù)載需求設(shè)置V/F曲線，轉(zhuǎn)矩提升，轉(zhuǎn)差補(bǔ)償，AVR功能等參數(shù)?？蛰d試運(yùn)行檢查電機(jī)空載，用鍵盤或控制端子起動變頻器運(yùn)行。檢查并且確認(rèn)驅(qū)動系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。電機(jī)：運(yùn)行平穩(wěn)，旋轉(zhuǎn)正常，轉(zhuǎn)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(fù)載運(yùn)行檢查在空載運(yùn)行正常后，接好負(fù)載。用鍵盤或控制端子起動變頻器，并逐漸增加負(fù)載。在負(fù)載增加到50%，100%時(shí)，分別運(yùn)行一段時(shí)間，以檢查系統(tǒng)運(yùn)行是否正常；在運(yùn)行中要全面檢查，注意出現(xiàn)異常情況。正常運(yùn)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(shí)驗(yàn)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(shù)的面向儀器的32位編譯型開發(fā)系統(tǒng)，由NI公司20世紀(jì)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(jié)合起來，是開發(fā)虛擬儀器的強(qiáng)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(yīng)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(jìn)行設(shè)置。在前面板上，用戶的輸入是通過被稱為Control的輸入控件實(shí)現(xiàn)的，程序運(yùn)行的結(jié)果輸出則由Indictor輸出控件來實(shí)現(xiàn)。虛擬儀器輸出結(jié)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(jìn)制文件。采用LabVIEW編制虛擬儀器程序的步驟 1） 確定程序設(shè)計(jì)總體方案在編制虛擬儀器程序前，必須首先對程序進(jìn)行總體設(shè)計(jì)分析：一是確定程序要實(shí)現(xiàn)的功能，要顯示的圖形圖像，要輸出的報(bào)表；二是確定程序的層次關(guān)系，如主程序和子程序之間的關(guān)系，虛擬儀器程序與硬件的連接關(guān)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(shè)計(jì)后，就可在前面板上布置實(shí)現(xiàn)所需功能的顯示對象，這些對象包括開關(guān)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(shù)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(gòu)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(yīng)，開發(fā)人員的任務(wù)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(dá)到輸出對象。與傳統(tǒng)的文本式程序設(shè)計(jì)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(shí)，需要不斷對程序進(jìn)行調(diào)試分析，LabVIEW程序調(diào)試功能十分強(qiáng)大易用，可以靈活設(shè)定程序斷點(diǎn)，進(jìn)行帶數(shù)據(jù)探針的單步運(yùn)行，加亮執(zhí)行程序進(jìn)行數(shù)據(jù)流追蹤判斷。同時(shí)，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(yùn)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(jìn)行分析和優(yōu)化。采用Lab VIEW實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析處理 Lab VIEW之所以強(qiáng)大易用，很大程度上是因?yàn)長ab 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?yàn)椴捎昧诉@些由軟件實(shí)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(jié)合，可以將已經(jīng)過信號調(diào)理和A/D轉(zhuǎn)換外界信號與流程圖進(jìn)行接口，實(shí)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(yīng)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(shí)頻域轉(zhuǎn)換模塊計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)字信號處理時(shí)，需要對時(shí)域信號進(jìn)行離散采樣，轉(zhuǎn)換到頻域進(jìn)行頻譜分析，它反映的一些信息是時(shí)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(gòu)成及其特點(diǎn)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(jié)果的表達(dá)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(shè)計(jì)復(fù)雜、靈活性差，沒有擺脫獨(dú)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(fù)雜和測試參數(shù)較多的場合下，使用起來很不方便。計(jì)算機(jī)科學(xué)和微電子技術(shù)的迅速發(fā)展和普及，有力地促進(jìn)了多年來發(fā)展相對緩慢的儀器技術(shù)，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(diǎn)及其構(gòu)成虛擬儀器是計(jì)算機(jī)技術(shù)介入儀器領(lǐng)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(jì)算機(jī)處于核心地位，計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)和測試系統(tǒng)更緊密地結(jié)合成了一個有機(jī)整體，儀器的結(jié)構(gòu)概念和設(shè)計(jì)觀點(diǎn)等都發(fā)生了突破性的變化。從構(gòu)成上來說，虛擬儀器就是利用現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)，配上相應(yīng)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(jià)的新型儀器。在使用上來說，虛擬儀器利用PC計(jì)算機(jī)強(qiáng)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(yùn)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(shù)的實(shí)質(zhì)是充分利用最新的計(jì)算機(jī)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)和擴(kuò)展傳統(tǒng)儀器的功能。虛擬儀器的基本構(gòu)成包括計(jì)算機(jī)、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(guān)鍵。正由于軟件是虛擬儀器的關(guān)鍵，所以當(dāng)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(shí)現(xiàn)不同的功能。虛擬儀器應(yīng)用軟件集成了儀器的所有采集、控制、數(shù)據(jù)分析、結(jié)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(jì)算機(jī)軟件所