摘 要：振動臺適用于汽車零部件、電子元器件、組件、醫(yī)藥、食品、家具、禮品、陶瓷、包裝等行業(yè)實驗室及生產(chǎn)線上對樣品進(jìn)行相關(guān)振動試驗。如環(huán)境接收試驗，品質(zhì)鑒定試驗，可靠性鑒定試驗，耐久試驗，振動模擬分析，材料特性試驗，疲勞試驗，振動防止改善等。模擬產(chǎn)品在制造、組裝、運(yùn)輸及使用過程中所遭受的振動環(huán)境，以評定其結(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發(fā)的Goodrive35系列變頻器在振動臺設(shè)備上的應(yīng)用。

    一、引言

    振動臺又稱振動激勵器或振動發(fā)生器。它是一種利用電動、電液壓、壓電或其他原理獲得機(jī)械振動的裝置。其原理是將激勵信號輸入一個置于磁場中的線圈，來驅(qū)動和線圈相聯(lián)的工作臺。電動式振動臺主要用于10Hz以上的振動測量，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臺，這時振勸信號的性質(zhì)由電伺服系統(tǒng)控制。液壓驅(qū)動系統(tǒng)可以給出較大的位移和沖擊力。振動臺可以用于加速度計的校準(zhǔn)，也可用于電聲器件的振動性能測和其聳的振動試驗。對于不同的測試物和技術(shù)指標(biāo)，應(yīng)注意選用不同結(jié)構(gòu)和激勵范圍的振動臺。

    本文以僅以英威騰變頻器單向電動振動臺為例進(jìn)行說明，單向電動振動臺主要由電機(jī)、滾珠絲杠、上臺面、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)簡單，運(yùn)行可靠，維修安裝方便的特點。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 單向電動振動臺

    二、控制要求

    本文以Goodrive35變頻器控制單向電動振動臺為例，介紹具體控制要求有如下：

    本振動臺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，實現(xiàn)位置閉環(huán)控制，通過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)實現(xiàn)閉環(huán)矢量控制，驅(qū)動電機(jī)，并最終帶動振動臺完成期望的振動試驗。

    (1)脈沖給定：任意位置定位控制。

    (2)具有伺服驅(qū)動的部分特性，控制性能強(qiáng)大。

    (3)低頻轉(zhuǎn)矩輸出較大。

    (4)加減速過程中速度輸出的均勻性。

    (5)斷電維持并減速同步停車。

    (6)減速同步停車的減速時間最好精確到小數(shù)點后兩位。

    (7)控制精度高，能準(zhǔn)確地達(dá)到試驗要求。

    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PG矢量兩和帶PG矢量三種控制模式，其中在突加減載荷的情況下，速度波動非常輕微；可支持永磁同步電機(jī)、變頻器電機(jī)、直驅(qū)電機(jī)等，可以為用戶減少庫存，不再需要為不同的電機(jī)備用不同變頻器的庫存；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)無法脫開負(fù)載的場合準(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)

    更低啟動頻率/更高起動轉(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

    四、系統(tǒng)接線及調(diào)試

    整個系統(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)試主要要解決幾個問題：

    一.是變頻器PLC控制位移命令與反饋的問題。

    二.是低頻力矩輸出能力。

    三.掉電時的變頻器能及時停車防止失控。

    為保證變頻器動作的響應(yīng)，消除通訊造成的動作滯后，系統(tǒng)采用一臺工控機(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PLC將控制命令發(fā)送給變頻器，實現(xiàn)命令發(fā)送和反饋響應(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)，開環(huán)試運(yùn)行，檢驗電機(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，如有波動及時調(diào)整。

    每次不同的振動試驗，對加速過程中加速的均勻性和變頻器輸出剛性要求一致。否則會造成加速過程中電機(jī)驅(qū)動力不穩(wěn)。通過修改變頻器的速度環(huán)參數(shù)能夠改變此性能。

    頻器通過共直流母線的方式，在系統(tǒng)突然斷電的時候由大慣量變頻產(chǎn)生的電量供給變頻器維持較短的時間，變頻器在這較短的時間內(nèi)通過實現(xiàn)設(shè)置的減速停車時間。通過修改非標(biāo)參數(shù)P08.05選擇合適的減速時間。

    配合CCD張力傳感器實現(xiàn)張力的閉環(huán)控制，實時調(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、過載、過壓、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

    通過Goodrive35變頻器控制單向振動臺，能很好的實現(xiàn)控制要求，控制效果良好，達(dá)到試驗?zāi)康模�并�?jié)約了試驗成本。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)品說明書》深圳市英威騰股份有限公司

    [2] 《Goodrive 35變頻器產(chǎn)品說明書》深圳市英威騰股份有限公司<