普傳科技變頻器在音樂噴泉上的應(yīng)用

0 引言

近年來，隨著城市建設(shè)的日新月異，城市的面貌、環(huán)境也在不斷的改善。大連作為遼寧省沿海經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略的核心城市和東北三省的龍頭經(jīng)濟(jì)特區(qū)，城市建設(shè)上也取得了舉世矚目的成就?，F(xiàn)在的大連城市建設(shè)已不滿足于綠草鮮花，在音樂噴泉的建設(shè)上也走在了前列。

大連現(xiàn)在有人民廣場(chǎng)音樂噴泉、星海灣音樂噴泉、海軍廣場(chǎng)音樂噴泉等，其中，大連海軍廣場(chǎng)音樂噴泉效果最佳，造價(jià)最少，變化最復(fù)雜。從控制角度來看，大連人民廣場(chǎng)音樂噴泉和星海灣音樂廣場(chǎng)均采用進(jìn)口變頻調(diào)速器來響應(yīng)音樂電平的變化，而最大的最復(fù)雜的海軍廣場(chǎng)音樂噴泉采用的是普傳科技PI7000 系列高性能變頻調(diào)速器。從工程造價(jià)上來看，普傳變頻器的價(jià)格較進(jìn)口品牌低1/3以上;從達(dá)到的噴泉效果上來看，人民廣場(chǎng)是平鋪線式，星海灣是簇?fù)硎剑＼姀V場(chǎng)則是以三維立體式的三個(gè)層面來表達(dá)音樂的魅力。

在廣場(chǎng)音樂噴泉中使用變頻器控制水泵進(jìn)行動(dòng)態(tài)的調(diào)節(jié)，從而達(dá)到通過不同的水柱水流表現(xiàn)出不同的音樂境界的目的。

1 控制原理實(shí)現(xiàn)

1.1 音樂噴泉簡(jiǎn)介

大連海軍廣場(chǎng)的音樂噴泉設(shè)有各種水泵50臺(tái)，噴泉呈三維立體式分布的三個(gè)層面分別是：外圍水瀑層、中層水松層、中心高炮層。其中中心的高炮層可噴出高達(dá)30 m的水柱。設(shè)計(jì)要求浪花的噴涌要和音樂節(jié)奏步調(diào)一致，變頻器要能瞬時(shí)響應(yīng)，同時(shí)要求系統(tǒng)滿足整套設(shè)備的調(diào)試和絕緣安全性能。

1.2 控制原理

音樂噴泉控制原理如圖1 所示。其控制原理是利用音樂的音頻信號(hào)對(duì)變頻器進(jìn)行控制，即通過音樂電平對(duì)數(shù)字音樂信號(hào)進(jìn)行解碼分解后，再轉(zhuǎn)換成4耀20 mA 標(biāo)準(zhǔn)模擬量信號(hào)送入變頻器模擬量輸入接口，通過此信號(hào)控制變頻器響應(yīng)音樂的變化，再由變頻器輸出到相應(yīng)并聯(lián)的泵群中，即可以實(shí)現(xiàn)音頻信號(hào)對(duì)變頻器的控制，從而達(dá)到水柱水流隨著音樂的變化而變化的目的。

該系統(tǒng)的水泵采用的是并聯(lián)運(yùn)行，即幾臺(tái)甚至幾十臺(tái)泵并聯(lián)共用一臺(tái)變頻器。整個(gè)系統(tǒng)采用的是開環(huán)模擬量控制方式。

該控制系統(tǒng)分手動(dòng)控制和自動(dòng)控制兩種方式，模擬量控制信號(hào)線接1F、V3，同時(shí)設(shè)置外部的故障報(bào)警功能(監(jiān)控變頻器的工作情況)，外接燈光報(bào)警作控制開關(guān)用。

PI7000 變頻器系列運(yùn)用先進(jìn)的驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)———空間電壓矢量技術(shù)，采用32 位數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)實(shí)現(xiàn)高性能控制，能配合負(fù)載水泵實(shí)現(xiàn)在最短時(shí)間內(nèi)平穩(wěn)的加減速，可快速響應(yīng)急速負(fù)載和及時(shí)檢測(cè)再生功率，從而實(shí)現(xiàn)無跳閘的自動(dòng)加減速過程，在工作頻率1 Hz 左右時(shí)，能輸出150%的高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，瞬時(shí)響應(yīng)迅速。在功能上選擇普傳科技變頻器預(yù)先設(shè)定的七段速度運(yùn)行和八段加速度運(yùn)行程序，這一切功能非常適合于控制垂直噴泉變化大的控制要求。

1.3 安裝與調(diào)試

1)考慮到現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境潮濕，所以變頻器與電機(jī)的連接采用比YZ 型更耐腐蝕和絕緣強(qiáng)度更高的YC4伊4 橡套電纜，對(duì)浸泡在水中的設(shè)備及電纜接頭均做了很好的防水處理。

2)現(xiàn)場(chǎng)布線采取動(dòng)力線與信號(hào)線分開走，信號(hào)線采用屏蔽線，有效地解決了變頻器在工作時(shí)的相互干擾。

3)整個(gè)控制柜安裝在地下室，變頻器采用了可靠的接地保護(hù)，設(shè)置撥動(dòng)開關(guān)的主要目的是為了方便現(xiàn)場(chǎng)操作和調(diào)試。

大連海軍廣場(chǎng)總共采用了44 臺(tái)普傳科技PI7000 系列通用型變頻器，其中132 kW 6臺(tái)、18.5 kW 10臺(tái)、5.5 kW 20臺(tái)、2.2 kW 8臺(tái)。

2 普傳科技變頻器簡(jiǎn)介

PI7000 系列變頻器外觀如圖2所示。PI7000系列變頻器2006 年獲科技部“火炬計(jì)劃”，通過權(quán)威機(jī)構(gòu)檢驗(yàn)和省級(jí)科技成果鑒定被列為遼寧省科技成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目;被中國(guó)變頻器協(xié)會(huì)列為“行業(yè)應(yīng)用手冊(cè)”推薦產(chǎn)品。2008 年應(yīng)市場(chǎng)需求推出了基于PI7000 技術(shù)平臺(tái)的PI7800 變頻器，它應(yīng)用先進(jìn)的空間電壓矢量SPWM 控制技術(shù)，采用高性能的功率模塊和DSP 芯片，內(nèi)置電流控制環(huán)，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度閉環(huán)控制，達(dá)到電壓和頻率輸出的高穩(wěn)定性和高精度要求。普傳科技全新的生產(chǎn)工藝和完備的檢測(cè)設(shè)備，保證了該產(chǎn)品在應(yīng)用中更加穩(wěn)定可靠。

PI7000 系列變頻器的主要特點(diǎn)有：采用DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)為核心的控制單元，實(shí)現(xiàn)高速高性能控制;集v/f 控制、v/f+PG 控制、矢量控制+PG等三種控制功能于一體;三種空間電壓矢量波形產(chǎn)生方式;具有死區(qū)補(bǔ)償功能，可實(shí)現(xiàn)低頻率大輸出轉(zhuǎn)矩;十種頻率設(shè)定方式，模擬端子可以接收0耀10 V、0~20 mA 之內(nèi)的自定義范圍信號(hào);可實(shí)現(xiàn)最多七段速度和八段加速度控制;有六路可編程輸出控制端子;內(nèi)置PID功能，可實(shí)現(xiàn)高性能閉環(huán)控制;具有轉(zhuǎn)速追蹤啟動(dòng)與斷電再恢復(fù)運(yùn)行功能;強(qiáng)大的通信功能，支持標(biāo)準(zhǔn)的RS485與Can Bus，同時(shí)提供遠(yuǎn)控鍵盤功能;人性化顯示菜單，中文液晶顯示，配以LED 顯示，同時(shí)顯示3 個(gè)狀態(tài)參數(shù);獨(dú)特的設(shè)計(jì)，使變頻器對(duì)電源的污染降到最低等。

PI7000 系列變頻器廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、冶金、石化、建材、化工、造紙、塑料、市政等工業(yè)和高科技領(lǐng)域的生產(chǎn)工藝調(diào)速和節(jié)能及自動(dòng)化控制。

3 結(jié)語(yǔ)

該系統(tǒng)中變頻器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)很快，基本上，當(dāng)人耳一聽到音樂聲即可見到噴泉的浪花噴涌，而且隨著音樂的節(jié)奏變化噴泉能瞬時(shí)做出動(dòng)態(tài)響應(yīng)，達(dá)到了工作要求。海軍廣場(chǎng)的音樂曲目精選了四十種，無論是高亢的進(jìn)行曲、浪漫的回旋曲還是纏綿的抒情曲都會(huì)在普傳變頻器的驅(qū)動(dòng)下通過不同的水柱水流表現(xiàn)出不同的音樂境界。

在音樂噴泉中采用變頻器控制是非常好的應(yīng)用案例，采用普傳科技變頻器，可以最少的造價(jià)達(dá)到最復(fù)雜的音樂噴泉的控制要求。