變頻技術(shù)在電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的應(yīng)用
在自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，執(zhí)行單元的工作質(zhì)量至關(guān)重要。每套自調(diào)系統(tǒng)的對(duì)象特性、時(shí)間常數(shù)、滯后時(shí)間、放大倍數(shù)都不同。因此，作為執(zhí)行單元的電動(dòng)執(zhí)行器也應(yīng)有各種工作速度與之對(duì)應(yīng)才是。但電動(dòng)調(diào)節(jié)閥一旦確定選型，工作速度、行程時(shí)間就相對(duì)固定，無(wú)法滿(mǎn)足系統(tǒng)要求。結(jié)果只有通過(guò)頻繁的啟動(dòng)、停止來(lái)滿(mǎn)足給定值附近的微調(diào)，造成了系統(tǒng)的振蕩，容易發(fā)生電機(jī)燒毀事故。采用變頻式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥能很方便的解決這個(gè)問(wèn)題。電動(dòng)執(zhí)行器要實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量和高精度的控制，對(duì)控制信號(hào)的微小變化要反應(yīng)靈敏。實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)行速度必須和控制信號(hào)幅度成比例。要克服系統(tǒng)靜差，執(zhí)行機(jī)構(gòu)只有以低速運(yùn)行通過(guò)*的微調(diào)作用才能修正給定值微小偏差。顯然，不具有變速功能的電動(dòng)執(zhí)行器是難以滿(mǎn)足上述要求的。
    1 系統(tǒng)主要特點(diǎn)及其工作原理
    智能型變頻電動(dòng)執(zhí)行器是利用數(shù)字化變頻、單片機(jī)技術(shù)，改造目前現(xiàn)有的電動(dòng)執(zhí)行器，使之具有智能化、變速運(yùn)行、動(dòng)態(tài)響應(yīng)好、調(diào)節(jié)定位精度高、穩(wěn)定性好、故障率低、壽命長(zhǎng)及應(yīng)用場(chǎng)合更加廣泛的特點(diǎn)。
    1.1 主要特點(diǎn)
    1）起動(dòng)電流小
    系統(tǒng)的線(xiàn)路設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)化，不用配置動(dòng)力柜，線(xiàn)路簡(jiǎn)單，安全可靠，起動(dòng)電流zui多也就是變頻電機(jī)的額定電流，而傳統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)能達(dá)到5-7倍左右。
    2）實(shí)現(xiàn)控制過(guò)程*化減少電機(jī)起停次數(shù)，減少閥門(mén)磨損
    變頻控制電路使動(dòng)作過(guò)程始終隨控制信號(hào)和閥位反饋信號(hào)偏差自適應(yīng)調(diào)整。可確保以zui小的啟停次數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)zui高的控制精度，從而實(shí)現(xiàn)控制過(guò)程*化，并因起停次數(shù)的減少而減少閥門(mén)的磨損。
    3）“軟啟動(dòng)”和“軟關(guān)閉”在確保zui大力矩的同時(shí)可避免對(duì)閥門(mén)的沖撞
    以zui大力矩的低速度漸進(jìn)調(diào)整閥門(mén)開(kāi)度，并柔性軟起動(dòng)使起動(dòng)電流大大減少。即使頻繁起動(dòng)次數(shù)很多的流量，壓力系統(tǒng)也不會(huì)燒毀電機(jī)。這就是變頻、軟啟動(dòng)、軟關(guān)閉的特色。這一傳統(tǒng)執(zhí)行器難以實(shí)現(xiàn)的功能，因內(nèi)置一體化變頻器的采用而得以實(shí)現(xiàn)。在接近設(shè)定或極限位置時(shí)，變頻器自動(dòng)調(diào)整電機(jī)供電的頻率和電壓，降低電機(jī)轉(zhuǎn)速，以zui低速度慢慢到達(dá)位置。避免因慣性對(duì)閥門(mén)造成的過(guò)調(diào)和沖撞而施加電制動(dòng)功能，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出力矩永遠(yuǎn)都不會(huì)超過(guò)事先設(shè)定的關(guān)斷力矩。
    4）執(zhí)行機(jī)構(gòu)可改善閥門(mén)的線(xiàn)性特性，使用較為簡(jiǎn)單的閥門(mén)，完成復(fù)雜的控制
    對(duì)于復(fù)雜的控制過(guò)程，總是希望閥門(mén)的開(kāi)度與介質(zhì)的流速成比例。根據(jù)閥門(mén)的特性，內(nèi)置智能控制模塊自動(dòng)調(diào)整全行程過(guò)程中的運(yùn)行速度，將全行程運(yùn)行時(shí)間分為10檔。每一檔都以不同的速度運(yùn)行。通過(guò)參數(shù)設(shè)定來(lái)完成設(shè)置。這一功能被稱(chēng)為“行程—速度特性”，主要被用來(lái)改善閥門(mén)線(xiàn)性特性。同時(shí)還具備改善閥門(mén)的流量特性。
    5）智能程度高，應(yīng)用軟件性能豐富可靠
    變頻電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)力矩、行程、速度編程可調(diào)，大大簡(jiǎn)化型號(hào)類(lèi)別，節(jié)約備品件倉(cāng)貯投資及方便管理。軟件系統(tǒng)針對(duì)執(zhí)行器和調(diào)節(jié)閥各種應(yīng)用場(chǎng)合的要求開(kāi)發(fā)。輸入信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)化，為4～20mA，1～5V；位置反饋信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)化；斷線(xiàn)保護(hù)；作用方式可現(xiàn)場(chǎng)任意設(shè)定；聯(lián)鎖控制；斷相、過(guò)熱、過(guò)力矩、閥卡等多重保護(hù)；具有看門(mén)狗、掉電保護(hù)等多項(xiàng)功能。
    1.2 系統(tǒng)工作原理
    圖1為智能型變頻電動(dòng)執(zhí)行器的工作原理圖。智能型變頻電動(dòng)執(zhí)行器由減速器部分和控制部分構(gòu)成。控制部分又分為電機(jī)控制電路和控制回路電路。

圖1 執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作原理圖    
    其簡(jiǎn)單工作過(guò)程是：輸入信號(hào)（或數(shù)字通信信號(hào)）和位置反饋信號(hào),同時(shí)進(jìn)入智能控制器A/D轉(zhuǎn)換電路,CPU將二者進(jìn)行比較、運(yùn)算,輸出一個(gè)和偏差方向一致的開(kāi)關(guān)信號(hào)及一個(gè)與偏差大小成比例的數(shù)字信號(hào)去電機(jī)控制電路,電機(jī)控制電路控制電機(jī)運(yùn)行速度和運(yùn)行方向,從而達(dá)到連續(xù)變速控制執(zhí)行器開(kāi)度,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)的目的。電機(jī)控制電路對(duì)于電機(jī)過(guò)載、短路、斷相均可進(jìn)行保護(hù)并輸出相應(yīng)報(bào)警信號(hào)。RS485通信接口是智能型變頻電動(dòng)執(zhí)行器與外部按照通信協(xié)議進(jìn)行的標(biāo)準(zhǔn)通信接口。智能型變頻執(zhí)行器通過(guò)顯示屏和旋鈕操作來(lái)設(shè)定滿(mǎn)足各種使用場(chǎng)合的性能參數(shù)。CPU工作按照預(yù)定程序和參數(shù)來(lái)指揮執(zhí)行器工作。