变频液压技术在泵测试系统中的应用

作者：辽宁工程技术大学 王淑娴 王慧    来源：电子设计应用

欢迎访问e展厅 展厅 2 真空设备/泵展厅 水泵, 罗茨泵, 螺杆泵, 齿轮泵, 离心泵, ... 液压泵是液压传动系统中的核心部分，其功用是将原动机（电动机或内燃机）产生的机械能转换为液体的压力能，并输出具有一定压力的油液。由于压力高、耐污染能力强、结构简单紧凑、便于维护且价格低廉，液压泵被广泛地应用于各类液压传动系统中，其性能的好坏直接影响液压传动系统的整体性能。因此，有必要对液压泵性能参数进行精确测试。 在液压泵测试系统中，被测泵的转速是个重要的被控参数，泵的性能参数数据需要在不同的转速下测试得到。因此，转速的控制精度以及稳定性对于整个液压泵测试系统来说至关重要，在该液压泵测试系统中，应用变频液压技术，解决了转速控制的精度和系统稳定性问题，同时达到了节能的目的。 变频调速原理 根据交流异步电动机的轴转速公式： 式中，s-异步电机的转差素； f1-电源频率； p-电机磁极对数； 电源频率f1与转速n成正比，如果平滑地改变加到异步电动机定子绕组的交流电频率f1，就可以平滑地调节异步电动机的轴转速。 转速控制子系统的设计 在液压泵测试系统中，设计转速控制子系统框图如图1所示。 控制过程主要是通过工业控制机（上位机）软件编程，通过串口发出控制信号，经RS232/485转换器送给变频器，再由变频器去调节电动机的转速，从而调节被试泵的转速，使被试泵在规定的转速下运转。 变频器的外部连接 设计变频器外部连接线如图2所示，这里，MA、MB为故障输出端子。 可以看出，在电源侧，三相高压电源首先连接对应变频器的接线用断路器QF1、QF2，然后连接交流电抗器AC1、AC2以及电磁接触器KM，经过输入滤波器FR-LC，进入变频器，断路器用于防止电路存在的过载、短路以及维护线路时切断电源，保护设备以及线路的安全，交流电抗器用于抑制变频器输入侧的谐波电流，改善功率因数。电磁接触器用于通断主回路的电源，RF-LC输入滤波器是接在变频器的进线侧和电源之间，抑制变频器输入中高次谐波的噪声干扰，抑制外部无线电干扰以及瞬时冲击、浪涌对变频器的干扰，具备线路滤波和辐射滤波的作用，LCR输出滤波器安装在变频器的输出侧与电机之间，由LCR组成，可以减小输出电流中的高次谐波成份，抑制变频器输出侧的浪涌电压，减小电机由高频谐波引起的附加转矩，减小电机噪音。变频器周围所有继电器、接触器的控制线圈上需加装防止冲击电压的吸收装置，这里用了RC吸收器。 变频器与工控机之间的通讯 实现工控机与变频器之间通讯的方法有：串行通讯、并行通讯、共享存储器。采用串行通讯口并通过转换器进行数据通讯，实现容易，成本低廉，具有较高的可靠性和实用性。工控机上一般只配有RS232接口，为了与变频器的RS口相连，必须配置485接口卡或RS232/RS485转换器。SR232/RS485转换器应接于计算机COM通讯端口。 这里，所用到的通讯数据帧结构为：帧头、用户数据、帧尾。 （1）帧头：起始字节、从机地址、广播地址。 （2）帧尾：校验数据。 （3）用户数据包括：参数数据和过程数据。请注意，在短帧中没有参数数据，参数数据包括：功能码操作命令/响应、功能码号、功能码设定/实际值。过程数据包括：主机控制命令/从机状态响应、主机运行设定/从机运行实际值。当主机发送时为"命令"或"设定值"，如对变频器进行开机、关机、正反转、频率设置、参数读取等，当从机（变频器）发送时为对主机命令的"响应"或工作状态及参数"实际值"的反馈。数据遵循先发高字节，再发低字节的原则，如果功能码操作不正确，则用低字节返回操作错误码，此时高字节为0。 当变频器收到信息时，先检验起始时间间隔+STX位，然后检测信息长度值LGE。如果这些信息出现不符，那么发送的信息无效。在信息接收前和接收过程中还会检测多段时间，如响应延迟时间、信息有效时间、字节延迟时间等，在接收过程中，还要产生校验位，只有以上信息均正确，且奇偶校验和地址字节没有问题时，发送的信息才会被正确接收并执行。 使用MEMOBUS通讯功能时通信端子如图3所示，SW1为终端电阻，变频器采用RS485通讯方式，而计算机串口通讯采用的是RS232通讯方式，所以，必须通过一个RS232/RS485转换模块，一端插在计算机串口，一端接变频器数据端。 结语 泵测试系统是集机、电、液于一体的系统，将变频液压技术应用泵测试系统中，有效地融合了交流变频调速技术和液压节流节能技术的优点，与传统液压控制方法相比，变频液压控制的效率及测试精度更高，随着交流变频调速技术的日渐成熟，电力电子及液压节流节能技术的进一步发展，变频液压系统的应用领域也将会有所拓宽。 (end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (11/10/2007)