安邦信恒压供水专用变频器在恒压供水系统的应用

1．引言
变频技术是应交流电机无极调速的需要而诞生的。随着电力电子器件和微电子技术的不断发展，20世纪70年代开始，脉宽调制变压变频(PWM-VVVF)调速研究引起了人们的高度重视。20世纪80年代作为变频技术核心的PWM模式优化问题吸引着人们的浓厚兴趣，并得到诸多优化模式，其中的鞍形PWM模式效果最佳。20世纪80年代后半期开始，美﹑日﹑德﹑英等发达国家的VVVF变频器已经投入市场并广泛应用。我国也在20世纪末，经过不断探索有了自己的国产变频器。其中深圳普传﹑深圳安邦信﹑山东惠丰﹑成都佳灵等是早一批的生产厂家。经过多年的不断改进完善，如今变频器作为一种工业产品已经广泛应用在各行各业，而变频器的功能已不仅仅是简单的调速、省电了，完善的功能不但简化了控制系统，而且功能的实现更加方便，如变频器内置的PID控制功能在恒压供水系统上的应用就是其中典型一例。
2．系统组成
早期的恒压供水系统一般是由PLC或单片机为主，加以复杂的控制设备得以实现。而随着变频器技术的不断发展，功能的不断完善，简单的恒压供水系统不再依赖PLC或单片机控制系统。而仅仅依靠变频器的内置功能即可实现这一控制任务。利用变频器的PID闭环控制功能，配以压力传感器作为反馈装置，即可实现对电机速度控制。从而实现供水压力的恒定。
变频器我们选用安邦信公司生产的AMB-G7系列的通用型变频器，该系列是适应多种工况的高品质、低噪声、多功能通用变频调速器。内置PID调节器，闭环控制系统结构简单。压力表我们选用YTZ-150电位器式远程压力表，安装在水泵的出水管上，该压力表适用于一般压力表适用的工作环境场所，既可直观测出压力值，又可以输出相应的电信号，输出的电信号传至远端的变频器。压力表有红、黄、蓝三根引出线。
压力表电气技术参数：
电阻满量程：400Ω（蓝、红）
零压力起始电阻值：≤  20Ω （黄、红）
满量程压力上限电阻值：≤  360Ω（黄、红）
接线端外加电压：≤  6V（蓝、红）

恒压供水系统简易接线图
3．系统功能
以往的恒压供水设备，往往采用带有模入/模出的可编程控制器或PID调节器，PID算法编程难度大，设备成本高，调试困难。而采用带有内置PID控制功能的变频器作为恒压供水设备的主控设备，降低了设备成本，提高了生产效率，节省了安装调试时间。同时，为了保证水压反馈信号值的准确、不失值，还可对该信号设置滤波时间常数，对反馈信号进行换算，使系统的调试非常简单、方便。
4．系统调试
4.1  PID控制的原理及变频器的有关参数

PID控制器的比例P、积分I、微分D三部分的作用分别为：
l 比例P控制：调节量按误差比例输出，纯比例P控制时，误差不会    为零。
l 积分I控制：调节量按误差的积分输出，误差为零时，输出恒定。
l 微分D控制：调节量按误差的微分输出，误差突变时，能及时控制。
PID控制：组合三者的优势，获得最佳的控制性能。

PID的控制原理

变频器PID控制调试原理图

PID控制的功能参数

l 当变频器需以PID闭环方式运行时，F80功能代码参数应设定为1，F80=1。
l F81功能代码参数为反馈量的显示系数，使得显示值与实际物理量单位值一致。
l 功能代码F82∽F86为PID反馈量处理，使得PID调节器的反馈在0.00∽10.00之间。
l F87功能代码参数为PID控制的积分作用范围，误差超过此范围，积分作用无效。
l 功能代码F88∽F90为PID控制的调节参数，适当修改这些参数，可使闭环控制系统的性能最佳。

4.2 PID的调试

开环调试：
检查接线无误后，合上空气开关和漏电开关，变频器上电，数码管显示0.0，按JOG键，检查水泵的转向，若反向，改变电机相序。
按运行键RUN，运行指示灯亮（绿色），顺时针方向旋转键盘旋钮，输出频率上升，观察压力表的压力指示，同时用万用表直流电压档测量变频器端子VF和GND之间电压值，随着变频器输出频率升高，压力增加，VF和GND之间的反馈电压上升，记录下将要设定的恒定压力（比如5公斤）对应的反馈电压值（比如3.1V）。按停车键STOP，变频器减速停车。
闭环变频恒压运行：
合上起停开关，变频器运行指示灯亮，输出频率从0.0Hz开始，根据用水情况自动调节，保证出水口的压力恒定为5KG。修改F84的参数设定值，可以相应增加或降低出水口的压力。

由压力传感器反馈的水压信号4—200mA或0—10V直接进入变频器的A/D口，设置给定压力值，PID参数值，使其工作在最佳状态。由于水泵及供水管网在PID调节过程中常常出现变频器报警或跳闸，这需要调节变频器中的P和I参数，但如I参数调节不当会造成PID控制波动过大，无法达到控制要求。在调节过程中可根据现场实际情况逐步增加I参数值，从而达到软化PID，减小变频器闭环调节时的响应电流，排除变频器报警。