基于智能控制器的电机调速系统设计

【摘要】本文以DJDK-1电力电子技术及电机控制实验装置为载体，利用宇电AI-818智能控制器作为调节装置、DJK13三相异步电动机作为控制对象、DJK04电机调速控制挂件中的速度转换模块与DD03-2电机导轨上的测速发电机作为反馈装置再利用FR-D700系列变频器共同构建交流电机闭环调速系统。

【关键词】调速；变频器；PI

一、前言

三、设备选型

（一）AI智能控制器

本系统控制装置采用宇电AI智能控制器，型号为AI-818A。该控制仪表采用先进的模块化结构提供多种输出规格，由于仪表采用了数字化输入校正系统，其测量精度高达0.2级，使其广泛适合温度、压力、流量、液位等变量的精准控制。

（二）FR-D700系列變频器

变频器具有过压、欠压、过流、过载、短路、失速等自动保护功能。能实现电机软起动，减小电气和机械冲击噪音，延长设备使用寿命。变频调速系统主要有节能，占地面积小，投入少，效率高，配置灵活，功能齐全，自动化程度高等特点。

（三）被控对象

本系统的被控对象为DJK13三相异步电动机，绕组采用Y型连接方式，额定功率为60W，额定转速为1430r/min。

（四）转速反馈装置

DJK04电机调速控制挂件中的速度转换模块与DD03-2电机导轨上的测速发电机共同组成反馈装置。

四、整定过程

按照系统结构图完成接线后首先进行参数设置。智能控制器参数整定：上限报警HIAL=1350、下限报警LoAL=150、控制方式Ctrl=1，输出周期Ct1=2、输入规格Sn=34、小数点dIP=0、输入下限dIL=0、输入上限dIH=1430、输出方式OPI=4、报警输出ALP=2、系统功能CF=0（反作用）。

变频器参数整定：变频器接收控制器输出的4-20mA电流信号，根据电流信号的变化线性调节输出电压的频率以实现对电机转速的调节。首先，将变频器面板取下设置“电压/电流输入切换开关”为电流档位，然后上电设置扩展功能Pr.160=0、端子4输入选择Pr.267=0（AI-818输出引脚7、5接变频器4、5两个端子）、外部使能Pr.182=4（短接RH和SD）、运行模式选择Pr.79=2（外部运行模式），如有必要还可以对端子4频率设定增益C7进行校正。

系统整定：根据电机闭环调速系统的控制要求，需要实现转速的无静差控制，考虑到被控对象滞后小反应迅速等特点，本系统采取PI比例积分控制规律。PI控制最大的优点是反应快，控制作用及时，同时由于引入了积分作用能够有效地消除余差。通过经验整定法，确定了控制器保持参数M5=30，速率参数P=650，在给定值稳定时适当的增加减小负载电机的转速不变。

五、结语

基于智能控制器的电机调速系统在额定负载下调速范围宽，与传统调速相比实现了无极调速功能，解决了电机启动电流大、启动转矩低等常见问题，特别是在负载突然改变的情况下通过智能控制器的PID功能实现了无静差的调速控制。

参考文献

[1]陈伯时.电力拖动自动控制系统[M].北京：机械工业出版社，2003.

[2]厦门宇电.AI人工智能工业调节器中文说明书（V7.0）[Z].

作者简介：赵伟，男，河北人，本科，讲师，研究方向：自动控制。