基于智能控制器的電機調速系統設計

【摘要】本文以DJDK-1電力電子技術及電機控制實驗裝置為載體，利用宇電AI-818智能控制器作為調節裝置、DJK13三相異步電動機作為控制對象、DJK04電機調速控制掛件中的速度轉換模塊與DD03-2電機導軌上的測速發電機作為反饋裝置再利用FR-D700系列變頻器共同構建交流電機閉環調速系統。

【關鍵詞】調速；變頻器；PI

一、前言

三、設備選型

（一）AI智能控制器

本系統控制裝置采用宇電AI智能控制器，型號為AI-818A。該控制儀表采用先進的模塊化結構提供多種輸出規格，由于儀表采用了數字化輸入校正系統，其測量精度高達0.2級，使其廣泛適合溫度、壓力、流量、液位等變量的精準控制。

（二）FR-D700系列變頻器

變頻器具有過壓、欠壓、過流、過載、短路、失速等自動保護功能。能實現電機軟起動，減小電氣和機械沖擊噪音，延長設備使用壽命。變頻調速系統主要有節能，占地面積小，投入少，效率高，配置靈活，功能齊全，自動化程度高等特點。

（三）被控對象

本系統的被控對象為DJK13三相異步電動機，繞組采用Y型連接方式，額定功率為60W，額定轉速為1430r/min。

（四）轉速反饋裝置

DJK04電機調速控制掛件中的速度轉換模塊與DD03-2電機導軌上的測速發電機共同組成反饋裝置。

四、整定過程

按照系統結構圖完成接線后首先進行參數設置。智能控制器參數整定：上限報警HIAL=1350、下限報警LoAL=150、控制方式Ctrl=1，輸出周期Ct1=2、輸入規格Sn=34、小數點dIP=0、輸入下限dIL=0、輸入上限dIH=1430、輸出方式OPI=4、報警輸出ALP=2、系統功能CF=0（反作用）。

變頻器參數整定：變頻器接收控制器輸出的4-20mA電流信號，根據電流信號的變化線性調節輸出電壓的頻率以實現對電機轉速的調節。首先，將變頻器面板取下設置“電壓/電流輸入切換開關”為電流檔位，然后上電設置擴展功能Pr.160=0、端子4輸入選擇Pr.267=0（AI-818輸出引腳7、5接變頻器4、5兩個端子）、外部使能Pr.182=4（短接RH和SD）、運行模式選擇Pr.79=2（外部運行模式），如有必要還可以對端子4頻率設定增益C7進行校正。

系統整定：根據電機閉環調速系統的控制要求，需要實現轉速的無靜差控制，考慮到被控對象滯后小反應迅速等特點，本系統采取PI比例積分控制規律。PI控制最大的優點是反應快，控制作用及時，同時由于引入了積分作用能夠有效地消除余差。通過經驗整定法，確定了控制器保持參數M5=30，速率參數P=650，在給定值穩定時適當的增加減小負載電機的轉速不變。

五、結語

基于智能控制器的電機調速系統在額定負載下調速范圍寬，與傳統調速相比實現了無極調速功能，解決了電機啟動電流大、啟動轉矩低等常見問題，特別是在負載突然改變的情況下通過智能控制器的PID功能實現了無靜差的調速控制。

參考文獻

[1]陳伯時.電力拖動自動控制系統[M].北京：機械工業出版社，2003.

[2]廈門宇電.AI人工智能工業調節器中文說明書（V7.0）[Z].

作者簡介：趙偉，男，河北人，本科，講師，研究方向：自動控制。