广东工业大学罗克韦尔实验室 郑誉煌 梁志坤
摘 要：恒压供水是常见的控制系统。本文利用了PowerFlex70这一新型的强大的变频器，不需要另外的控制器来实现了一个小型水箱的恒压控制。应用PowerFlex70所构成的系统，方法简单，用件少，维护方便，是较好的恒压供水方案。
关键字：恒压供水、变频器、PowerFlex70 1 引言
恒压供水是常见的控制系统，广泛的用于工业、生活中供水控制。许多恒压供水系统都是要加上控制器或PC来进行。本文利用了PowerFlex70这一新型的强大的变频器，不需要另外的控制器来实现了一个小型水箱的恒压控制。应用PowerFlex70所构成的系统，方法简单，用件少，维护方便，是较好的恒压供水方案。
2 PowerFlex70简介
PowerFlex70，A-B公司新变频器家族的一员，采用新一代体积更小导通损耗更低的IGBT功率元器件，大大减小了变频器的尺寸。覆盖功率范围0.37KW-15KW，紧凑封装功率和控制部件及操作界面，满足OEM和最终用户对空间，简便性可靠性的要求。可以选择作V/f控制或无传感器矢量控制，功能丰富，满足大多数应用的需求。标准内置制动单元，满足一般应用制动要求，更高的制动功率只须另加电阻。多种内置通讯卡的选择使得该变频器可以满足大多数网络通讯要求，标准内置数字I/O和模拟I/O满足多数应用控制的要求。在A-B传统传动产品集成的SCANport基础上开发出更高通讯和处理速度的通讯接口DPI，使得包括 PowerFlex70在内的 PowerFlex变频器家族能够分享同样的通讯和控制接口及附件，同时也与SCANport的产品兼容。PowerFlex70有五种控制方式：面板控制、模拟输入控制、预置频率控制、Scanport控制、网络适配器控制。PowerFlex70整合了PI控制方式。本系统就是利用了PI控制实现恒压供水的。
3 系统构成
系统构成并不复杂，主要是由PowerFlex70、水泵、压力传感器和水箱组成。用户用水是整个系统的扰动量。显然这是一个典型的时延单容系统。由于这个系统的时延并不大，可以近似的看作是一个纯单容系统。由于本系统中一个水泵的最大供水量（也就是PowerFlex70以最高频率运行时水泵的供水量）足以应付用户最大用水量，而且此时PowerFlex70的输出功率也足以驱动水泵，所以本系统不需要另外加一个水泵，使系统在一个水泵输出量不够时，实现一个水泵工频运行，另一个水泵变频运行。PowerFlex70是本系统的核心，它根据压力传感器的电信号经过内部的PI运算，决定输出频率的大小，也就是水泵的供水量。系统结构如图1所示。
恒压供水的关键是要设置PowerFlex70的PI控制参数。本系统把压力传感器接到PowerFlex70的模拟输入2，速度模式（参数80）设为2，PI控制设置（参数124）设为100010，PI控制使能（参数125）设为001，输出最低频率（参数131）设为0，输出最高频率（参数132）设为50，积分时间为1.5，比例增益为0.98。这里要注意的是参数125中PI Reset和PI Hold置1都会使PI控制失去作用，所以建议慎用最好不用这两个位。还有一点非常重要的是，不是启动PowerFlex70就可以进行PI控制了。启动PowerFlex70后，还需要给PowerFlex70的一个启动频率，这样才能进行控制。这个启动频率一般采用PowerFlex70预置频率即可。预置频率的设置请参考手册。启动频率应该等于PowerFlex70的最高运行频率，即参数132的值。如果启动频率小于参数132 的值，PowerFlex70不会报错，只是会这样使PowerFlex70的PI控制中最大运行频率只能是启动频率，系统启动的快速性得不到保证。当然PowerFlex70的最高运行频率应该是与水泵的额定值相一致的。当PowerFlex70的PI控制处于稳态时，只要启动频率大于稳态时的PowerFlex70的输出，启动频率的大小是不影响PowerFlex70的稳态输出的。系统稳定时如图2所示。
曲线1表示水压大小，曲线2表示PowerFlex70的输出驱动。两者统一用模拟量对应的整数来表示。图中曲线2在后半部分的突然变化是由于外部扰动，即用户用水增大所致。曲线1在有扰动时，仍然比较平缓，控制系统的抗干扰能力是较强的。满足恒压供水的要求。
4 小结
这个系统建成后运作良好，既节省了能源，又满足了用户的需求。而且系统结构简单，易于维护，表现出PowerFlex70的强大的控制品质。
参考文献
[1> PowerFlex70变频器用户手册，www.rockwellautomation.com.cn
[2> PowerFlex70变频器技术手册，www.rockwellautomation.com.cn 
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