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: (图片) 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。(图片) 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。(图片) 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。(图片) 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。
11/10/2007
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