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TD3000系列變頻器是美國Emerson公司自主開發(fā)生產(chǎn)的高品質(zhì)、多功能、低噪聲的矢量制通用變頻器。雙DSP+MCU+CPLD構(gòu)成了TD3000變頻器的控制核心，雙DSP之間以SPI方式實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)交換。它具有電機(jī)參數(shù)自動(dòng)調(diào)諧、零伺服控制、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、編碼器給定及反饋信號(hào)斷線監(jiān)測(cè)、故障信號(hào)追憶、28種故障監(jiān)控、豐富的I／O端子、內(nèi)置PG(光電測(cè)速脈沖編碼器)接口和多達(dá)數(shù)十種的速度設(shè)定方式，能滿足各類負(fù)荷對(duì)傳動(dòng)控制的要求。
實(shí)驗(yàn)中所用變頻器型號(hào)為：TD3000．4T0150G，其額定容量為21kVA，適配電機(jī)額定功率為15Kw。該變頻器有三種基本控制方式：無PG矢量控制、有PG矢量控制和V／F控制。V／F控制我們接觸較多，即異步電機(jī)的恒壓頻比控制。無PG矢量控制，即無速度傳感器矢量控制，又稱開環(huán)矢量控制，適用于不安裝碼盤，對(duì)啟動(dòng)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(chǎng)合。
而有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，適用于研究轉(zhuǎn)矩響應(yīng)更快，控制精度更高的場(chǎng)合。而基于這三種基本控制方式，通過變頻器功能端子的設(shè)定，變頻器不僅可以進(jìn)行通常的啟動(dòng)、運(yùn)行、停止、正反轉(zhuǎn)等基本運(yùn)行控制，而且還具有多種功能運(yùn)行模式，如：PLC運(yùn)行、PID運(yùn)行、轉(zhuǎn)矩控制、S加速等。由前面的分析可以看出，石家莊風(fēng)機(jī)廠模擬器軟件部分最終的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩信號(hào)是以占空比控制的PWM輸出的，若加以濾波整形和必要運(yùn)算，變換成模擬電壓信號(hào)，直接送入變頻器的模擬電壓輸入端子，(由第二章仿真波形可以看出，石家莊風(fēng)機(jī)廠動(dòng)態(tài)模擬器補(bǔ)償轉(zhuǎn)矩可能出現(xiàn)負(fù)值，故此模擬電壓輸入端子應(yīng)該選為雙極性輸入的A13)利用變頻器提供的轉(zhuǎn)矩控制功能，實(shí)現(xiàn)控制芯片輸出動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩信號(hào)的跟蹤控制，驅(qū)動(dòng)15Kw異步電動(dòng)機(jī)器，復(fù)現(xiàn)石家莊風(fēng)機(jī)廠模擬程序的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，將其變?yōu)榫哂袑?shí)際驅(qū)動(dòng)意義的轉(zhuǎn)矩信號(hào)。轉(zhuǎn)矩控制時(shí)無法控制速度，當(dāng)轉(zhuǎn)矩指令大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)上升，故上圖的速度極限設(shè)定即設(shè)定變頻器運(yùn)行的上限頻率，以此避免系統(tǒng)飛車等故障出現(xiàn)。
轉(zhuǎn)矩控制本質(zhì)上還是變頻器的矢量頻率控制，為有PG矢量控制的一種形式。這樣一來，必須明確以下兩點(diǎn)：1)電壓的模擬給定必然與變頻器的頻率給定之間有著一一對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系，通過變頻器TD3000手冊(cè)，可以得到模擬輸入信號(hào)與設(shè)定頻率的輸入輸出關(guān)系，模擬端子給定電壓最小值·lOv對(duì)應(yīng)頻率給定的最小值一厶。，電壓最大值對(duì)應(yīng)頻率給定最大值厶。，模擬輸入電壓信號(hào)在0附近對(duì)應(yīng)頻率給定存在一定的死區(qū)，其他部分均為線性關(guān)系。2)既然轉(zhuǎn)矩控制是有PG矢量控制的一種，那么PG線連接方式也顯得十分重要，它是變頻器正常運(yùn)行所必須的，TD3000變頻器提供了三種PG接線方式即：差動(dòng)輸出、集電極開路輸出和推挽輸出編碼器接線方式，本設(shè)計(jì)采用集電極開路輸出方式進(jìn)行編碼器信號(hào)與變頻器的速度信號(hào)傳輸，此時(shí)Emerson TD3000變頻器應(yīng)做如下必要的參數(shù)設(shè)置，其他參數(shù)設(shè)置可根據(jù)實(shí)際情況予以設(shè)置，這樣一來變頻器控制的異步電機(jī)既可以作為原動(dòng)機(jī)進(jìn)行石家莊風(fēng)機(jī)廠模擬，從而進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電地面(M．G)模擬實(shí)驗(yàn)研究。