變頻器在恒溫中的應(yīng)用

./摘要：變頻器技術(shù)具有"工業(yè)維生素"之譽,是工業(yè)企業(yè)和日常生活工作中普遍需要的新技術(shù)；是高科技領(lǐng)域的綜合性技術(shù)；是替代進(jìn)口,節(jié)約投資的最大領(lǐng)域之一；是節(jié)約能源的高新技術(shù)。目前,低壓變頻器已經(jīng)非常普及和成熟,高壓變頻器也正在被人們關(guān)注和逐步應(yīng)用。變頻器除了有卓越的調(diào)速性能之外,還有顯著的節(jié)約電能和保護(hù)環(huán)境等重大作用,是企業(yè)技術(shù)改造和產(chǎn)品更新?lián)Q代的理想調(diào)速裝置,變頻器的出現(xiàn)讓工業(yè)領(lǐng)域的節(jié)能閃現(xiàn)了新的亮點。發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)已成全球共識。節(jié)能能源、降低消耗,構(gòu)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會已是當(dāng)今社會發(fā)展的一個永恒的話題。這場綠色革命的浪潮中,節(jié)能環(huán)節(jié)是極具邊際經(jīng)濟(jì)效益和推廣價值的。相較于清潔能源在全球能源供應(yīng)端較低的占比和較高的邊際成本,節(jié)能仍是綠色革命中最具推廣意義和邊際經(jīng)濟(jì)效益的領(lǐng)域。通過對電機變頻調(diào)速可平均節(jié)能30％以上,節(jié)能效果顯著,電機節(jié)能空間巨大。伴隨著節(jié)能政策的推廣,變頻器行業(yè)將迎來新一輪發(fā)展。本設(shè)計利用丹佛斯2800變頻器來實現(xiàn)溫水自動循環(huán)的過程。利用PT100測得恒溫水池的水溫,通過電阻電壓信號傳給變送器。變送器把PT100的電壓信號處理成電流信號,傳給溫度表。溫度表把變送器傳來的信號進(jìn)行分析,是否達(dá)到已設(shè)定的溫度值。若溫度沒有達(dá)到設(shè)定值時,電熱絲開關(guān)自動閉合,開始給恒溫水池加熱。若已達(dá)到設(shè)定值時,溫度表就會給變頻器一個0~10V的電壓信號。這時溫水泵就會運轉(zhuǎn)起來,給系統(tǒng)恒溫供水?？紤]到系統(tǒng)中溫水的外漏外滲,所以外加了個冷水泵。當(dāng)水池中的水位沒達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定水位時,浮球開關(guān)控制冷水泵給水池補水。關(guān)鍵字：變頻器技術(shù)、低碳經(jīng)濟(jì)、丹佛斯2800變頻器、系統(tǒng)恒溫供水1.前言21.1研究的目的及意義21.2.變頻技術(shù)應(yīng)用的國外發(fā)展?fàn)顩r31.3實驗研究的主要容和方法41.3.1問題的提出41.3.2本課題研究的主要容42.變頻器52.1部結(jié)構(gòu)52.2工作原理52.3控制方式63.恒溫供水設(shè)計83.1恒溫供水設(shè)計方案83.1.1水溫采集電路93.1.2溫度表和變頻器控制電路103.1.3冷水泵與加熱絲主電路113.1.4控制電路的設(shè)計123.2變頻器在恒溫供水中的作用134.系統(tǒng)的的干擾源及對控制的影響145.結(jié)論16致17參考文獻(xiàn)181.前言1.1研究的目的及意義當(dāng)今許多因素正沖擊著全球電力工業(yè),在國外電力生產(chǎn)商之間有著十分激烈的競爭,而世界圍電力生產(chǎn)的市場化加速了生產(chǎn)商采用新技術(shù)；尤其是近兩三年來,夏季持續(xù)高溫造成許多省市電力供應(yīng)緊,供電已經(jīng)不能滿足急速膨脹的電力需求,拉閘限電現(xiàn)象日趨嚴(yán)重。由于電力網(wǎng)負(fù)擔(dān)過重,造成局部電力系統(tǒng)極其不穩(wěn)定,這種現(xiàn)象已經(jīng)嚴(yán)重影響了人民的日常生活和經(jīng)濟(jì)的正常運行。我們注意到的全國節(jié)能活動中,宣傳重點是民用電和商業(yè)用電的節(jié)約,而工業(yè)用電的節(jié)約則被淡化了。其實工業(yè)所耗用的電量占總用電量的比重極大,因此我們更應(yīng)該把更多的目光投入到工業(yè)用電的節(jié)約上來。這樣環(huán)境要求給所有的電力供應(yīng)商增加了額外的責(zé)任,使高壓大功率變頻器的市場開發(fā)空間大大拓展。另外高壓變頻器的最終用戶對變頻器的自動控制、節(jié)能、環(huán)保意識越來越強烈,迫使其上游提供者尤其是系統(tǒng)集成商更加重視顧客變頻調(diào)速技術(shù)方面的需要。一般講,在占工業(yè)用電50%～60%的風(fēng)機、泵和壓縮機等通用機械上使用變頻調(diào)速裝置,可以節(jié)電30%左右。這一類通用機械的驅(qū)動電機一般是工頻電機,具有各種可供選擇功能的通用變頻器,其輸出頻率在0～400Hz之間,正適合這類機械。變頻器技術(shù)具有"工業(yè)維生素"之譽,是工業(yè)企業(yè)和日常生活工作中普遍需要的新技術(shù)；是高科技領(lǐng)域的綜合性技術(shù)；是替代進(jìn)口,節(jié)約投資的最大領(lǐng)域之一；是節(jié)約能源的高新技術(shù)。目前,低壓變頻器已經(jīng)非常普及和成熟,高壓變頻器也正在被人們關(guān)注和逐步應(yīng)用。變頻器除了有卓越的調(diào)速性能之外,還有顯著的節(jié)約電能和保護(hù)環(huán)境等重大作用,是企業(yè)技術(shù)改造和產(chǎn)品更新?lián)Q代的理想調(diào)速裝置,變頻器的出現(xiàn)讓工業(yè)領(lǐng)域的節(jié)能閃現(xiàn)了新的亮點。但由于變頻器進(jìn)入我國的時間還不久,對于變頻器的認(rèn)識還不夠,誤用了變頻器,使設(shè)備損壞,沒有達(dá)到預(yù)期的效果。所以我們要對變頻器進(jìn)一步的學(xué)習(xí)和研究,能夠在今后的使用中達(dá)到理想的效果。1.2.變頻技術(shù)應(yīng)用的國外發(fā)展?fàn)顩r變頻器是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù),通過改變電機工作電源的頻率和幅度的方式來控制交流電動機的電力傳動元件。變頻器在中、等亞洲地區(qū)受日本廠商影響而曾被稱作VVVF〔VariableVoltageVariableFrequencyInverter。變頻技術(shù)誕生背景是交流電機無級調(diào)速的廣泛需求。傳統(tǒng)的直流調(diào)速技術(shù)因體積大故障率高而應(yīng)用受限。20世紀(jì)60年代以后,電力電子器件普遍應(yīng)用了晶閘管及其升級產(chǎn)品。但其調(diào)速性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足需要。20世紀(jì)70年代開始,脈寬調(diào)制變壓變頻〔PWM−；VVVF調(diào)速的研究得到突破,20世紀(jì)80年代以后微處理器技術(shù)的完善使得各種優(yōu)化算法得以容易的實現(xiàn)。20世紀(jì)80年代中后期,美、日、德、英等發(fā)達(dá)國家的VVVF變頻器技術(shù)實用化,商品投入市場,得到了廣泛應(yīng)用。最早的變頻器可能是日本人買了英國專利研制的。不過美國和德國憑借電子元件生產(chǎn)和電子技術(shù)的優(yōu)勢,高端產(chǎn)品迅速搶占市場。步入21世紀(jì)后,國產(chǎn)變頻器逐步崛起,現(xiàn)已逐漸搶占高端市場。發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)已成全球共識。節(jié)能能源、降低消耗,構(gòu)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會已是當(dāng)今社會發(fā)展的一個永恒的話題。這場綠色革命的浪潮中,節(jié)能環(huán)節(jié)是極具邊際經(jīng)濟(jì)效益和推廣價值的。相較于清潔能源在全球能源供應(yīng)端較低的占比和較高的邊際成本,節(jié)能仍是綠色革命中最具推廣意義和邊際經(jīng)濟(jì)效益的領(lǐng)域。如今,中國正在堅定不移地推動低碳經(jīng)濟(jì),相關(guān)政策已密集出臺。電動機做為最重要的電力設(shè)備,將電能轉(zhuǎn)換為機械能,以電機做為驅(qū)動的電力源,其耗用的電能占用全國總發(fā)電量的60％以上。為此,國家規(guī)劃20XX7月后禁售非高效中小型電機,但到目前高效電機市場滲透率僅3％左右。電機能耗占比高,節(jié)能潛力大。通過對電機變頻調(diào)速可平均節(jié)能30％以上,節(jié)能效果顯著,電機節(jié)能空間巨大。伴隨著節(jié)能政策的推廣,變頻器行業(yè)將迎來新一輪發(fā)展。摩根士丹利預(yù)測,中國潛在的節(jié)能市場規(guī)模達(dá)8000億元。變頻器是電機變頻調(diào)速的核心部件,根據(jù)測算高壓變頻器市場潛在規(guī)模約810億元。目前已經(jīng)配置變頻器的高壓電機不到10％,預(yù)計未來3年高壓變頻器復(fù)合增長率達(dá)45％以上。中低壓變頻器市場將保持15％左右的持續(xù)增長,預(yù)計到20XX達(dá)190億元。中國變頻器市場正在呈迅速擴大的趨勢,根據(jù)一份中國國的權(quán)威統(tǒng)計,在過去的幾年,中國變頻器市場保持著25％-35％的年增長率,增長速度排在電氣行業(yè)之首位。機械工業(yè)信息研究院產(chǎn)業(yè)與市場研究所發(fā)布數(shù)據(jù)稱,我國變頻器市場至少在10年以后才能趨于飽和,總體市場潛力為1200億-1800億元。威爾凱中國區(qū)CEO建義透露,目前中國市場上變頻器安裝容量〔功率的增長率實際上在20％左右,按照這樣的增長速度計算,中國的變頻器市場至少要到15年后才能發(fā)展成熟并逐漸飽和。1.3實驗研究的主要容和方法問題的提出在現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)中,電機運行狀況直接關(guān)系到電量消耗多少的問題。然而,變頻技術(shù)畢竟是一項新的技術(shù),進(jìn)入我國的時間還不久,對于變頻器的認(rèn)識還不夠,誤用了變頻器,使設(shè)備損壞,沒有達(dá)到預(yù)期的效果。所以我們要對變頻器進(jìn)一步的學(xué)習(xí)和研究,能夠在今后的使用中達(dá)到理想的效果。本系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對溫水泵的自動控制,保障設(shè)備和系統(tǒng)運行的可靠性,為降低用電成本、優(yōu)化人員配置、實現(xiàn)無人值守提供了有力保障。本課題研究的主要容變頻器恒溫水池轉(zhuǎn)換模塊溫度采集模塊水泵<冷水>電熱絲浮球開關(guān)溫水泵溫度表圖1-1：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖本文對變頻器和恒溫供水系統(tǒng)做了有效的設(shè)計和初步研究,利用丹佛司2800變頻器的PID的電壓控制方式,可以實現(xiàn)自動加熱和自動調(diào)節(jié)水速的功能。通過PT100溫度傳感器采集溫度,經(jīng)過變換器轉(zhuǎn)變成電壓信號,送給溫度表,再由溫度表來控制是否加熱。整個系統(tǒng)是一個熱水循環(huán)系統(tǒng),設(shè)計了一個冷水泵,如果水槽的水低于設(shè)定值,自動對水槽加水。本系統(tǒng)簡單可靠,可適用于工業(yè)上許多恒溫供水的領(lǐng)域,有利于降低成本與提高系統(tǒng)的可靠性。設(shè)計中的恒溫供水系統(tǒng)滿足設(shè)計要求,且該系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠,處理事件速度快,功能易于擴展,節(jié)約了企業(yè)成本,增強實用性,具有一定的使用價值和推廣前景。2.變頻器2.1部結(jié)構(gòu)變頻器通常分為4部分：整流單元、高容量電容、逆變器和控制器。整流單元將工作頻率固定的交流電轉(zhuǎn)換為直流電。高容量電容存儲轉(zhuǎn)換后的電能。逆變器由大功率開關(guān)晶體管陣列組成電子開關(guān),將直流電轉(zhuǎn)化成不同頻率、寬度、幅度的方波。控制器按設(shè)定的程序工作,控制輸出方波的幅度與脈寬,使疊加為近似正弦波的交流電,驅(qū)動交流電動機。2.2工作原理變頻器的主電路大體上可分為兩類：電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器,直流回路通過電容濾波。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器,其直流回路通過電感濾波。它由三部分構(gòu)成,將工頻電源變換為直流功率的"整流器"；吸收在變流器和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動的"平波回路"；以及將直流功率變換為交流功率的"逆變器"。整流器是將工頻電源變換為直流功率。最近大量使用的是二極管的變流器,它把工頻電源變換為直流電源。也可用兩組晶體管變流器構(gòu)成可逆變流器,由于其功率方向可逆,可以進(jìn)行再生運轉(zhuǎn)。平波回路主要是吸收在變流器和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動。在整流器整流后的直流電壓中,含有電源6倍頻率的脈動電壓,此外逆變器產(chǎn)生的脈動電流也使直流電壓變動。為了抑制電壓波動,采用電感和電容吸收脈動電壓〔電流。裝置容量小時,如果電源和主電路構(gòu)成器件有余量,可以省去電感采用簡單的平波回路。逆變器是將直流功率變換為交流功率。同整流器相反,逆變器是將直流功率變換為所要求頻率的交流功率,以所確定的時間使6個開關(guān)器件導(dǎo)通、關(guān)斷就可以得到3相交流輸出。以電壓型PWM逆變器為例示出開關(guān)時間和電壓波形。控制電路是給異步電動機供電〔電壓、頻率可調(diào)的主電路提供控制信號的回路,它有頻率、電壓的"運算電路",主電路的"電壓、電流檢測電路",電動機的"速度檢測電路",將運算電路的控制信號進(jìn)行放大的"驅(qū)動電路",以及逆變器和電動機的"保護(hù)電路"組成?！?運算電路：將外部的速度、轉(zhuǎn)矩等指令同檢測電路的電流、電壓信號進(jìn)行比較運算,決定逆變器的輸出電壓、頻率?！?電壓、電流檢測電路：與主回路電位隔離檢測電壓、電流等?！?驅(qū)動電路：驅(qū)動主電路器件的電路。它與控制電路隔離使主電路器件導(dǎo)通、關(guān)斷?！?速度檢測電路:以裝在異步電動機軸機上的速度檢測器<tg、plg等>的信號為速度信號,送入運算回路,根據(jù)指令和運算可使電動機按指令速度運轉(zhuǎn)。〔5保護(hù)電路:檢測主電路的電壓、電流等,當(dāng)發(fā)生過載或過電壓等異常時,為了防止逆變器和異步電動機損壞,使逆變器停止工作或抑制電壓、電流值。2.3控制方式低壓通用變頻輸出電壓為380～650V,輸出功率為0.75～400kW,工作頻率為0～400Hz,它的主電路都采用交—直—交電路。其控制方式經(jīng)歷了以下四代?！?U/f=C的正弦脈寬調(diào)制<SPWM>控制方式：其特點是控制電路結(jié)構(gòu)簡單、成本較低,機械特性硬度也較好,能夠滿足一般傳動的平滑調(diào)速要求,已在產(chǎn)業(yè)的各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但是,這種控制方式在低頻時,由于輸出電壓較低,轉(zhuǎn)矩受定子電阻壓降的影響比較顯著,使輸出最大轉(zhuǎn)矩減小。另外,其機械特性終究沒有直流電動機硬,動態(tài)轉(zhuǎn)矩能力和靜態(tài)調(diào)速性能都還不盡如人意,且系統(tǒng)性能不高、控制曲線會隨負(fù)載的變化而變化,轉(zhuǎn)矩響應(yīng)慢、電機轉(zhuǎn)矩利用率不高,低速時因定子電阻和逆變器死區(qū)效應(yīng)的存在而性能下降,穩(wěn)定性變差等。因此人們又研究出矢量控制變頻調(diào)速?！?電壓空間矢量<SVPWM>控制方式：它是以三相波形整體生成效果為前提,以逼近電機氣隙的理想圓形旋轉(zhuǎn)磁場軌跡為目的,一次生成三相調(diào)制波形,以切多邊形逼近圓的方式進(jìn)行控制的。經(jīng)實踐使用后又有所改進(jìn),即引入頻率補償,能消除速度控制的誤差；通過反饋估算磁鏈幅值,消除低速時定子電阻的影響；將輸出電壓、電流閉環(huán),以提高動態(tài)的精度和穩(wěn)定度。但控制電路環(huán)節(jié)較多,且沒有引入轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié),所以系統(tǒng)性能沒有得到根本改善。矢量控制<VC>方式：矢量控制變頻調(diào)速的做法是將異步電動機在三相坐標(biāo)系下的定子電流Ia、Ib、Ic,通過三相－二相變換,等效成兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電流Ia1、Ib1,再通過按轉(zhuǎn)子磁場定向旋轉(zhuǎn)變換,等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直流電流Im1、It1<Im1相當(dāng)于直流電動機的勵磁電流；It1相當(dāng)于與轉(zhuǎn)矩成正比的電樞電流>,然后模仿直流電動機的控制方法,求得直流電動機的控制量,經(jīng)過相應(yīng)的坐標(biāo)反變換,實現(xiàn)對異步電動機的控制。其實質(zhì)是將交流電動機等效為直流電動機,分別對速度,磁場兩個分量進(jìn)行獨立控制。通過控制轉(zhuǎn)子磁鏈,然后分解定子電流而獲得轉(zhuǎn)矩和磁場兩個分量,經(jīng)坐標(biāo)變換,實現(xiàn)正交或解耦控制。矢量控制方法的提出具有劃時代的意義。然而在實際應(yīng)用中,由于轉(zhuǎn)子磁鏈難以準(zhǔn)確觀測,系統(tǒng)特性受電動機參數(shù)的影響較大,且在等效直流電動機控制過程中所用矢量旋轉(zhuǎn)變換較復(fù)雜,使得實際的控制效果難以達(dá)到理想分析的結(jié)果?！?直接轉(zhuǎn)矩控制<DTC>方式：1985年,德國魯爾大學(xué)的DePenbrock教授首次提出了直接轉(zhuǎn)矩控制變頻技術(shù)。該技術(shù)在很大程度上解決了上述矢量控制的不足,并以新穎的控制思想、簡潔明了的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、優(yōu)良的動靜態(tài)性能得到了迅速發(fā)展。目前,該技術(shù)已成功地應(yīng)用在電力機車牽引的大功率交流傳動上。直接轉(zhuǎn)矩控制直接在定子坐標(biāo)系下分析交流電動機的數(shù)學(xué)模型,控制電動機的磁鏈和轉(zhuǎn)矩。它不需要將交流電動機等效為直流電動機,因而省去了矢量旋轉(zhuǎn)變換中的許多復(fù)雜計算；它不需要模仿直流電動機的控制,也不需要為解耦而簡化交流電動機的數(shù)學(xué)模型?！?矩陣式交—交控制方式：VVVF變頻、矢量控制變頻、直接轉(zhuǎn)矩控制變頻都是交—直—交變頻中的一種。其共同缺點是輸入功率因數(shù)低,諧波電流大,直流電路需要大的儲能電容,再生能量又不能反饋回電網(wǎng),即不能進(jìn)行四象限運行。為此,矩陣式交—交變頻應(yīng)運而生。由于矩陣式交—交變頻省去了中間直流環(huán)節(jié),從而省去了體積大、價格貴的電解電容。它能實現(xiàn)功率因數(shù)為l,輸入電流為正弦且能四象限運行,系統(tǒng)的功率密度大。該技術(shù)目前雖尚未成熟,但仍吸引著眾多的學(xué)者深入研究。其實質(zhì)不是間接的控制電流、磁鏈等量,而是把轉(zhuǎn)矩直接作為被控制量來實現(xiàn)的。具體方法是：控制定子磁鏈引入定子磁鏈觀測器,實現(xiàn)無速度傳感器方式；自動識別<ID>依靠精確的電機數(shù)學(xué)模型,對電機參數(shù)自動識別；算出實際值對應(yīng)定子阻抗、互感、磁飽和因素、慣量等算出實際的轉(zhuǎn)矩、定子磁鏈、轉(zhuǎn)子速度進(jìn)行實時控制；實現(xiàn)Band—Band控制按磁鏈和轉(zhuǎn)矩的Band—Band控制產(chǎn)生PWM信號,對逆變器開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行控制。矩陣式交—交變頻具有快速的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)<<2ms>,很高的速度精度<±2％,無PG反饋>,高轉(zhuǎn)矩精度<<＋3％>；同時還具有較高的起動轉(zhuǎn)矩及高轉(zhuǎn)矩精度,尤其在低速時<包括0速度時>,可輸出150％～200％轉(zhuǎn)矩。3.恒溫供水設(shè)計3.1恒溫供水設(shè)計方案本設(shè)計利用丹佛斯2800變頻器來實現(xiàn)溫水自動循環(huán)的過程。利用PT100測得恒溫水池的水溫,通過電阻電壓信號傳給變送器。變送器把PT100的電壓信號處理成電流信號,傳給溫度表。溫度表把變送器傳來的信號進(jìn)行分析,是否達(dá)到已設(shè)定的溫度值。若溫度沒有達(dá)到設(shè)定值時,電熱絲開關(guān)自動閉合,開始給恒溫水池加熱。若已達(dá)到設(shè)定值時,溫度表就會給變頻器一個0~10V的電壓信號。這時溫水泵就會運轉(zhuǎn)起來,給系統(tǒng)恒溫供水?？紤]到系統(tǒng)中溫水的外漏外滲,所以外加了個冷水泵。當(dāng)水池中的水位沒達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定水位時,浮球開關(guān)控制冷水泵給水池補水。圖3-1：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖水溫采集電路圖3-2：水溫采集電路圖熱電阻傳感器將水溫轉(zhuǎn)換成電壓信號,再將該電壓信號送入變送器的輸入網(wǎng)絡(luò),該網(wǎng)絡(luò)包含調(diào)零和熱電阻補償?shù)认嚓P(guān)電路。經(jīng)調(diào)零后的信號輸入到運算放大器進(jìn)行信號放大,放大的信號一路經(jīng)V/I轉(zhuǎn)換器計算處理后以4－20mA直流電流輸出；另一路經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器處理后到溫度表顯示。本系統(tǒng)中的關(guān)系：感溫電阻〔電壓信號→變送器〔電流信號→溫度表〔電壓信號。通過PT100溫度傳感器采集溫度,經(jīng)過變送器轉(zhuǎn)變成電壓信號,送給溫度表,再由溫度表的來判斷是否加熱并控制溫水泵轉(zhuǎn)速。整個系統(tǒng)是一個熱水循環(huán)系統(tǒng),設(shè)計了一個冷水泵,如果水槽的水低于設(shè)定值,自動對水槽加水。溫度表和變頻器控制電路圖3-3：溫度表和變頻器控制電路圖溫度采集是采用溫度敏感元件也就是溫度傳感器,將溫度的變化轉(zhuǎn)換成電流信號的變化,溫度變化和電流信號的變化有一定的關(guān)系,如線性關(guān)系,一定的曲線關(guān)系等,這個電流信號可以使用模數(shù)轉(zhuǎn)換的電路即AD轉(zhuǎn)換電路將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號,數(shù)字信號再送給單片機處理,單片機經(jīng)過部的軟件計算將這個數(shù)字信號和溫度聯(lián)系起來,成為可以顯示出來溫度數(shù)值。然后通過顯示單元,顯示出來給人觀察。這樣就完成了基本測溫功能。泛達(dá)溫度控制表/溫度儀表/溫度表泛達(dá)P900系列調(diào)節(jié)儀〔溫度控制表,溫度儀表,溫度表特具有精度高,價格低,易操作具有自行診斷功能,可顯示故障狀況,FUZZYPID自整定功能為標(biāo)準(zhǔn)配備單段斜率控制加持溫計時器輸出緩沖啟動,輸出量無擾動輸入,輸出完全隔離接受各式熱電偶,白金電阻或線性信號,軟體切換可調(diào)整PV補償加熱/冷卻輸出,同面板切換一組警報,可追加至3組,17種模式具有PV,SV值再傳送功能可接記錄器設(shè)定值可同外部設(shè)定輸入交換式電源,AC85-265V50/60HZ防水、防塵、供選擇輸入：各種熱電偶〔TC、熱電阻〔RTD、標(biāo)準(zhǔn)電流電壓信號測量精度：±0.5％FS、±0.2％FS冷端補償誤差：±1℃〔0-50℃圍且可軟件修正分辨力：14bit采樣周期：0.5sec顯示數(shù)值圍：-1999~+9999輸出；電流DC0～10mA,0～20mA,4～20mA<RL<600Ω>,電壓DC0～5V、1～5V<RL>1000Ω>三組程序控制模式：一組8段,二組8段,一組16段,可自由選擇。變頻器是矢量控制電動機。具體是將異步電動機的定子電流矢量分解為產(chǎn)生磁場的電流分量<勵磁電流>和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量<轉(zhuǎn)矩電流>分別加以控制,并同時控制兩分量間的幅值和相位,即控制定子電流矢量,所以稱這種控制方式稱為矢量控制方式。簡單的說,矢量控制就是將磁鏈與轉(zhuǎn)矩解耦,有利于分別設(shè)計兩者的調(diào)節(jié)器,以實現(xiàn)對交流電機的高性能調(diào)速。矢量控制方式又有基于轉(zhuǎn)差頻率控制的矢量控制方式、無速度傳感器矢量控制方式和有速度傳感器的矢量控制方式等。這樣就可以將一臺三相異步電機等效為直流電機來控制,因而獲得與直流調(diào)速系統(tǒng)同樣的靜、動態(tài)性能。冷水泵與加熱絲主電路圖3-4：冷水泵與加熱絲主電路圖如圖3-4所示,電熱絲和冷水泵的通斷都是通過接觸器來控制的。當(dāng)溫度未達(dá)到設(shè)定值時,溫度表的常閉開關(guān)閉合,使KM1線圈通電,KM1導(dǎo)通狀態(tài),電熱絲開始加熱。當(dāng)水位不足時,浮球開關(guān)閉合,KM2線圈通電,觸頭閉合,這樣冷水泵就能工作。在冷水泵中穿入熱繼電器是用來保護(hù)電動機。熱繼電器是雙金屬片式結(jié)構(gòu),雙金屬片是用兩種不同線膨脹系數(shù)的金屬片,通過機械輾壓在一起制成的,一端固定,另一端為自由端。當(dāng)雙金屬片的溫度升高時,由于兩種金屬的線膨脹系數(shù)不同,所以它將彎曲。熱元件串接在電動機定子繞組中,電動機繞組電流即為流過熱元件的電流。當(dāng)電動機正常運行時,熱元件產(chǎn)生的熱量雖能使雙金屬片彎曲,但不足以使繼電器動作；當(dāng)電動機過載時,熱元件產(chǎn)生的熱量增大,使雙金屬片彎曲位移量增大,經(jīng)過一段時間后,雙金屬片彎曲推動導(dǎo)板,并通過補償雙金屬片與推桿'將觸點分開,觸點為熱繼電器串于接觸器線圈回路的動斷觸點,斷開后使接觸器失電,接觸器的動合觸點斷開電動機等負(fù)載回路,保護(hù)了電動機等負(fù)載?？刂齐娐返脑O(shè)計圖3-5：控制電路的設(shè)計圖如圖3-5中HL1和HL2為顯示的燈泡,來判斷電路是否通電。KA上面連接KM1的常閉開關(guān)。這樣當(dāng)加熱時,溫水泵就不會與電熱絲同時運行。達(dá)到了設(shè)計時的要求。加熱和供水能很好的根據(jù)水溫來工作。浮球式水位開關(guān)原理：水都有浮力,而浮球系統(tǒng)是根據(jù)液體的浮力而配套制作的,當(dāng)液位上漲時,浮球系統(tǒng)也相應(yīng)上漲,同理當(dāng)液面下降時也相應(yīng)下降,當(dāng)上漲或下降到設(shè)定的位置時,浮球系統(tǒng)就是會碰到在設(shè)定位置的開關(guān),從而使開關(guān)發(fā)出電信號,而電控設(shè)備在接到電信號時會馬上動作,切斷或接通電源,形成自動控制系統(tǒng)。常用的方法是在浮球里裝有磁鐵,浮球運行到干簧管的位置時使干簧管里的開關(guān)動作。優(yōu)點是：價格便宜,幾元到幾十元都有,但是容易受外界環(huán)境影響,易壞。3.2變頻器在恒溫供水中的作用供水系統(tǒng)的基本構(gòu)成是,變頻器+水泵+檢測部件+PID調(diào)節(jié)器〔目前大多數(shù)變頻器以將PID調(diào)節(jié)器集成到其部,該圖為簡單的單泵控制系統(tǒng)。圖3-6：供水系統(tǒng)的基本構(gòu)圖如圖3-7的補償電阻Rc用于補償壓力遠(yuǎn)傳表電阻值與VLT變頻器輸出電源匹配問題。VLT變頻器的50端子是10VDC電源,專門用于過程控制系統(tǒng)的檢測裝置的供電電源。53端子是模擬量信號〔反饋輸入和模擬量給定值輸入端。55端子為公共端。圖3-7：部結(jié)構(gòu)圖VLT2800集成有恒轉(zhuǎn)矩輸出特性和變轉(zhuǎn)矩輸出特性以及速度PID調(diào)節(jié)器和過程控制PID調(diào)節(jié)器,分別用于速度閉環(huán)運行控制和過程運行的閉環(huán)控制。在供水系統(tǒng)中使用變轉(zhuǎn)矩運行特性和過程控制PID調(diào)節(jié)器。4.系統(tǒng)的的干擾源及對控制的影響應(yīng)用硬件抗干擾措施是經(jīng)常采用的一種有效抗干擾的方法。實踐表明通過合理的硬件電路設(shè)計,可以消弱或抑制絕大部分干擾。工程上廣泛應(yīng)用的的一些硬件抗干擾電路主要包括濾波技術(shù)、去耦電路、屏蔽技術(shù)、隔離技術(shù)、接地技術(shù)等?！?外部對變頻器的干擾：非線性用電設(shè)備對變頻器的干擾：由于各種整流設(shè)備、交直流互換設(shè)備、電子電壓調(diào)整設(shè)備、照明設(shè)備等非線性負(fù)載的應(yīng)用,這些負(fù)載成為電網(wǎng)中的大量諧波源,使電網(wǎng)電壓、電流產(chǎn)生波形畸變。變頻器的供電電源受到來自被污染的交流電網(wǎng)的干擾后,若不加以處理,電網(wǎng)噪聲就會通過電網(wǎng)電源電路干擾變頻器。供電電源對變頻器的干擾主要有過壓、欠壓、瞬時掉電；浪涌、跌落；尖峰電壓脈沖；射頻干擾。其次,共模干擾通過變頻器的控制信號線也會干擾變頻器的正常工作。補償電容器的投入和切出對變頻器的干擾：許多用戶都在變電所采用集中電容補償?shù)姆椒▉硖岣吖β室驍?shù),在補償電容器投入和切出的暫態(tài)過程中,網(wǎng)絡(luò)電壓有可能出現(xiàn)很高的峰值?！?變頻器對外部的干擾：變頻器對電網(wǎng)來說也是非線性負(fù)載,它所產(chǎn)生的諧波會對同一電網(wǎng)的其他電子、電氣設(shè)備產(chǎn)生諧波干擾。另外,逆變器采用spwm技術(shù),當(dāng)其工作于開關(guān)模式并作高速切換時,產(chǎn)生大量耦合性噪聲,對共網(wǎng)的其他的電子、電氣設(shè)備來說是一個電磁干擾源?！?電磁干擾的傳播途徑：變頻器能產(chǎn)生功率較大的諧波,對系統(tǒng)其他設(shè)備干擾性較強。其干擾途徑與一般電磁干擾途徑一樣,有電磁輻射、電路耦合、感應(yīng)耦合等。變頻器對電網(wǎng)來說是非線性負(fù)載,它所產(chǎn)生的諧波對接入同一電網(wǎng)的其它電子、電氣設(shè)備產(chǎn)生諧波干擾。當(dāng)變頻器的金屬外殼帶有縫隙或孔洞,則輻射強度與干擾信號的波長有關(guān),當(dāng)孔洞的大小與電磁波的波長接近時,會形成干擾輻射源向四周輻射。而輻射場中的金屬物體還可能形成二次輻射。同樣,變頻器外部的輻射也會干擾變頻器的正常工作。上述的電磁干擾除了通過與其相連的導(dǎo)線向外部發(fā)射,還可以通過阻抗耦合或接,將干擾信號帶入其它電路。比較典型的傳播途徑是：接自工業(yè)低壓網(wǎng)絡(luò)的變頻器所產(chǎn)生的干擾信號可沿著配電變壓器進(jìn)入中壓網(wǎng)絡(luò),并沿著其它的配電變壓器最終又進(jìn)入民用低壓配電網(wǎng)絡(luò),使接自民用配電母線的電氣設(shè)備成為遠(yuǎn)程的受害者。當(dāng)變頻器輸入或輸出電路與其它設(shè)備的電路很近時,變頻器的高次諧波信號可通過感應(yīng)的方式耦合到其它設(shè)備中去。電氣設(shè)備中的"地"通常有兩種含義：一種是"",另一種是"工作基準(zhǔn)地"。接地的目的是為了給各電路的工作提供基準(zhǔn)電位同時還可以增強系統(tǒng)的安全以及抑制干擾。合理的接地,不僅可以保證設(shè)備的正常工作,還可以極好地提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。對本采集系統(tǒng)來說,我們采用了安全接地、工作接地和屏蔽接地三種?！?在接地面上,電源地和數(shù)字信號地互相隔離,減少地線間的耦合?！?分別建立交流、直流和數(shù)字信號的接地通路?！?將幾條接地通路接到電源公共接地點上,以保證電源電路地線寬,有低的阻抗通道?！?變頻器要與相連,以屏蔽外部干擾作用。5.結(jié)論本文通過恒溫供水系統(tǒng)的研究,我們可以發(fā)現(xiàn)適用變頻器具有精度高、抗干擾能力強、電路簡單諸多優(yōu)點,無論需要多要溫度的水變頻器總是能正常供水。該系統(tǒng)還適用于許多高溫液體的輸送,這樣能大大的降低了成本和提高了