摘 要：振動(dòng)臺(tái)適用于汽車(chē)零部件、電子元器件、組件、醫(yī)藥、食品、家具、禮品、陶瓷、包裝等行業(yè)實(shí)驗(yàn)室及生產(chǎn)線上對(duì)樣品進(jìn)行相關(guān)振動(dòng)試驗(yàn)。如環(huán)境接收試驗(yàn)，品質(zhì)鑒定試驗(yàn)，可靠性鑒定試驗(yàn)，耐久試驗(yàn)，振動(dòng)模擬分析，材料特性試驗(yàn)，疲勞試驗(yàn)，振動(dòng)防止改善等。模擬產(chǎn)品在制造、組裝、運(yùn)輸及使用過(guò)程中所遭受的振動(dòng)環(huán)境，以評(píng)定其結(jié)構(gòu)的耐振性、可靠性和完好性。
本文介紹了英威騰電氣股份有限公司開(kāi)發(fā)的Goodrive35系列變頻器在振動(dòng)臺(tái)設(shè)備上的應(yīng)用。
一、引言
振動(dòng)臺(tái)又稱(chēng)振動(dòng)激勵(lì)器或振動(dòng)發(fā)生器。它是一種利用電動(dòng)、電液壓、壓電或其他原理獲得機(jī)械振動(dòng)的裝置。其原理是將激勵(lì)信號(hào)輸入一個(gè)置于磁場(chǎng)中的線圈，來(lái)驅(qū)動(dòng)和線圈相聯(lián)的工作臺(tái)。電動(dòng)式振動(dòng)臺(tái)主要用于10Hz以上的振動(dòng)測(cè)量，最大可激發(fā)200N的壓力。在20Hz以下的頻率范圍，常使用電液壓式振動(dòng)臺(tái)，這時(shí)振勸信號(hào)的性質(zhì)由電伺服系統(tǒng)控制。液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以給出較大的位移和沖擊力。振動(dòng)臺(tái)可以用于加速度計(jì)的校準(zhǔn)，也可用于電聲器件的振動(dòng)性能測(cè)和其聳的振動(dòng)試驗(yàn)。對(duì)于不同的測(cè)試物和技術(shù)指標(biāo)，應(yīng)注意選用不同結(jié)構(gòu)和激勵(lì)范圍的振動(dòng)臺(tái)。
本文以僅以英威騰變頻器單向電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)為例進(jìn)行說(shuō)明，單向電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)主要由電機(jī)、滾珠絲杠、上臺(tái)面、電機(jī)保護(hù)罩、底板、線性導(dǎo)軌等部件組成，部件間由聯(lián)軸器、高強(qiáng)螺栓等連接。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，維修安裝方便的特點(diǎn)。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1 單向電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)
二、控制要求
本文以Goodrive35變頻器控制單向電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)為例，介紹具體控制要求有如下：
本振動(dòng)臺(tái)采用外部編碼器做位移反饋，利用Goodrive35變頻器自帶的編碼器反饋接口，實(shí)現(xiàn)位置閉環(huán)控制，通過(guò)PLC發(fā)送位置脈沖，充分發(fā)揮Goodrive35變頻器接受脈沖串這一強(qiáng)大的功能，在變頻器內(nèi)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)矢量控制，驅(qū)動(dòng)電機(jī)，并最終帶動(dòng)振動(dòng)臺(tái)完成期望的振動(dòng)試驗(yàn)。
(1)脈沖給定：任意位置定位控制。
(2)具有伺服驅(qū)動(dòng)的部分特性，控制性能強(qiáng)大。
(3)低頻轉(zhuǎn)矩輸出較大。
(4)加減速過(guò)程中速度輸出的均勻性。
(5)斷電維持并減速同步停車(chē)。
(6)減速同步停車(chē)的減速時(shí)間最好精確到小數(shù)點(diǎn)后兩位。
(7)控制精度高，能準(zhǔn)確地達(dá)到試驗(yàn)要求。
三、英威騰GD35變頻器介紹
Goodrive35變頻器是深圳市英威騰電氣股份有限公司新開(kāi)發(fā)的一款高性能閉環(huán)矢量變頻器，(如下圖2所示)具有V/F，無(wú)PG矢量?jī)珊蛶G矢量三種控制模式，其中在突加減載荷的情況下，速度波動(dòng)非常輕微；可支持永磁同步電機(jī)、變頻器電機(jī)、直驅(qū)電機(jī)等，可以為用戶減少庫(kù)存，不再需要為不同的電機(jī)備用不同變頻器的庫(kù)存；具有準(zhǔn)確的電機(jī)參數(shù)自學(xué)習(xí)功能，支持旋轉(zhuǎn)自學(xué)習(xí)與靜態(tài)自學(xué)習(xí)，其中靜態(tài)自學(xué)習(xí)可以在電機(jī)無(wú)法脫開(kāi)負(fù)載的場(chǎng)合準(zhǔn)確的學(xué)習(xí)電機(jī)的參數(shù)；具有先進(jìn)的全程三相調(diào)制方式，使電機(jī)運(yùn)行更平穩(wěn)，噪音更小；其他的特性參數(shù)、功能如下表所示：
圖2 Goodrive35變頻器
Goodrive35變頻器更精準(zhǔn)、更強(qiáng)大的電機(jī)轉(zhuǎn)矩、速度、位置控制能力。
位置控制性能:
特性指標(biāo)： Goodrive35
更高調(diào)速范圍： 閉環(huán)矢量1:1000
更高穩(wěn)速精度： 閉環(huán)矢量：±0.02%
更短控制轉(zhuǎn)矩響應(yīng)時(shí)間： <10ms(閉環(huán)矢量控制)
更高轉(zhuǎn)矩控制精度： 轉(zhuǎn)矩控制精度5%(閉環(huán)矢量)
更低啟動(dòng)頻率/更高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩： 0Hz/200% (閉環(huán)矢量控制)
優(yōu)良的弱磁控制能力： 快速加減速 {$page$}
四、系統(tǒng)接線及調(diào)試
整個(gè)系統(tǒng)是由控制器給變頻器運(yùn)行命令的。Goodrive35系列變頻器在閉環(huán)矢量控制上性能優(yōu)異。
4.1 系統(tǒng)調(diào)試
調(diào)試主要要解決幾個(gè)問(wèn)題：
一.是變頻器PLC控制位移命令與反饋的問(wèn)題。
二.是低頻力矩輸出能力。
三.掉電時(shí)的變頻器能及時(shí)停車(chē)防止失控。
為保證變頻器動(dòng)作的響應(yīng)，消除通訊造成的動(dòng)作滯后，系統(tǒng)采用一臺(tái)工控機(jī)的方式，首先通工控機(jī)與PLC的通訊，將控制程序下載到PLC，然后通過(guò)PLC將控制命令發(fā)送給變頻器，實(shí)現(xiàn)命令發(fā)送和反饋?lái)憫?yīng)的同步。
輸入電機(jī)參數(shù)，準(zhǔn)確的參數(shù)自學(xué)習(xí)，設(shè)置好基本參數(shù)，開(kāi)環(huán)試運(yùn)行，檢驗(yàn)電機(jī)運(yùn)行性能，和編碼器線的方向，如果反向改變P20.02參數(shù)。切換到閉環(huán)，觀察電機(jī)運(yùn)行性能和穩(wěn)定性，如有波動(dòng)及時(shí)調(diào)整。
每次不同的振動(dòng)試驗(yàn)，對(duì)加速過(guò)程中加速的均勻性和變頻器輸出剛性要求一致。否則會(huì)造成加速過(guò)程中電機(jī)驅(qū)動(dòng)力不穩(wěn)。通過(guò)修改變頻器的速度環(huán)參數(shù)能夠改變此性能。
頻器通過(guò)共直流母線的方式，在系統(tǒng)突然斷電的時(shí)候由大慣量變頻產(chǎn)生的電量供給變頻器維持較短的時(shí)間，變頻器在這較短的時(shí)間內(nèi)通過(guò)實(shí)現(xiàn)設(shè)置的減速停車(chē)時(shí)間。通過(guò)修改非標(biāo)參數(shù)P08.05選擇合適的減速時(shí)間。
配合CCD張力傳感器實(shí)現(xiàn)張力的閉環(huán)控制，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)變頻器輸出。
4.2變頻器參數(shù)設(shè)置
變頻器部分關(guān)鍵參數(shù)見(jiàn)表1。
表1： GD35參數(shù)設(shè)置情況表
本系統(tǒng)變頻器具有短路、過(guò)載、過(guò)壓、缺相、失速等多種保護(hù)和故障輸出功能，能有效保證系統(tǒng)安全高效的運(yùn)行。
五、結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)Goodrive35變頻器控制單向振動(dòng)臺(tái)，能很好的實(shí)現(xiàn)控制要求，控制效果良好，達(dá)到試驗(yàn)?zāi)康模⒐?jié)約了試驗(yàn)成本。Goodrive35是一款綜合性功能很強(qiáng)大的變頻器。
參考文獻(xiàn)
[1] 《Goodrive 300變頻器產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)》深圳市英威騰股份有限公司
[2] 《Goodrive 35變頻器產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)》深圳市英威騰股份有限公司<