INVT-CHE在音樂(lè)噴泉上的應(yīng)用
█ 引言
音樂(lè)噴泉是由電腦控制聲、光及噴孔組合而產(chǎn)生不同形狀、不同色彩、配合音樂(lè)節(jié)奏而構(gòu)成的綜合水景。音樂(lè)噴泉的聲、光、色、形俱美，常常用作風(fēng)景園林的主景。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們?cè)絹?lái)越注重環(huán)境的改善和美化、音樂(lè)噴泉在小區(qū)、公園、休閑廣場(chǎng)得到了廣泛的應(yīng)用。音樂(lè)噴泉的控制系統(tǒng)是音樂(lè)噴泉設(shè)計(jì)的核心。下面的INVT-CHE系列變頻器在珠海某廣場(chǎng)的應(yīng)用為例，闡述音樂(lè)噴泉的變頻控制。
█ 噴泉控制系統(tǒng)的構(gòu)成
音樂(lè)噴泉控制系統(tǒng)主要由音頻控制信號(hào)、變頻器、水泵、多功能閥、萬(wàn)向噴頭及水管組成。噴泉水泵采用變頻調(diào)速技術(shù)、實(shí)現(xiàn)水泵的無(wú)級(jí)調(diào)速，能根據(jù)音頻信號(hào)的強(qiáng)弱隨時(shí)調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速。多功能閥和萬(wàn)向噴頭由噴泉專用控制器控制，可根據(jù)程序?qū)崿F(xiàn)各種圖案和形狀。我們利用音樂(lè)的音頻信號(hào)對(duì)變頻器進(jìn)行控制，音樂(lè)的音頻信號(hào)本身是一個(gè)功率很小的交流電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)整流濾波穩(wěn)壓 可以輸出一個(gè)相對(duì)應(yīng)的直流電壓信號(hào)，相對(duì)來(lái)講該信號(hào)很微弱，再經(jīng)過(guò)對(duì)該信號(hào)進(jìn)行功率放大，可以輸出0～5V的標(biāo)準(zhǔn)直流電壓信號(hào)，即可以實(shí)現(xiàn)音頻信號(hào)對(duì)變頻器的控制，即對(duì)水泵浪花的控制，從而實(shí)現(xiàn)音樂(lè)對(duì)噴泉浪花的控制。控制系統(tǒng)流程圖如下圖所示：
噴泉控制系統(tǒng)圖
█ INVT-CHE變頻器的介紹
CHE系列變頻器是英威騰電氣股份有限公司推出的經(jīng)濟(jì)型矢量變頻器。CHE無(wú)PG矢量量型變頻器采用先進(jìn)的磁通算法具有以下特點(diǎn)：
1、 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大0.5Hz/150%（SVC）
2、 過(guò)載能力強(qiáng)150%額定電流60S；180%額定電流10S
3、 調(diào)速范圍寬 1：100
4、 穩(wěn)速精度高 ±0.5%最高速度
5、 動(dòng)態(tài)響應(yīng)快 <20mS
6、 加減速特性優(yōu)良 0.1S（最短）
CHE優(yōu)良的加減速特性能配合負(fù)載水泵實(shí)現(xiàn)最短時(shí)間內(nèi)平穩(wěn)的加減速；CHE快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能及時(shí)檢測(cè)再生功率，實(shí)現(xiàn)無(wú)跳閘的自動(dòng)加減速過(guò)程，能伴隨著音頻信號(hào)的變化、瞬間改變變頻器的輸出頻率、從而改變噴泉水柱的波形，使水柱波形和音頻信號(hào)實(shí)現(xiàn)了同步、不失真。
█ CHE參數(shù)設(shè)置和調(diào)試
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功能碼 |
參數(shù)選擇 |
參數(shù)定義 |
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P0.01 |
1 |
段子指令通道 |
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P0.02 |
2 |
UP/DOWN設(shè)定無(wú)效 |
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P0.03 |
1 |
模擬量AI1設(shè)定頻率 |
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P0.08 |
1.5S |
加速時(shí)間 |
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P0.09 |
1.5S |
減速時(shí)間 |
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P2.01 |
11 |
電機(jī)額定功率 |
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P2.02 |
50Hz |
電機(jī)額定頻率 |
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P2.03 |
1460 |
電機(jī)額定轉(zhuǎn)速 |
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P2.04 |
380V |
電機(jī)額定電壓 |
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P2.05 |
23 A |
電機(jī)額定電流 |
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P5.09 |
5V |
AI1上限值 |
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P5.11 |
2.5s |
AI1輸入濾波時(shí)間 |
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P6.01 |
3 |
繼電器故障輸出 |
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P8.11 |
3 |
故障自動(dòng)復(fù)位次數(shù) |
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P8.12 |
0.5s |
故障自動(dòng)復(fù)位間隔時(shí)間 |
變頻器的電氣接線圖如下圖所示：
電氣接線圖
█ 調(diào)試注意事項(xiàng)：
1、 音頻信號(hào)干擾問(wèn)題
從變頻器的工作原理知道，當(dāng)變頻器運(yùn)行時(shí)其輸入輸出側(cè)會(huì)產(chǎn)生高次諧波，此諧波信號(hào)通過(guò)傳導(dǎo)、輻射、耦合等方式對(duì)其他設(shè)備產(chǎn)生干擾。音樂(lè)噴泉系統(tǒng)中諧波干擾會(huì)經(jīng)過(guò)音頻放大系統(tǒng)放大后形成刺耳的噪聲并影響音樂(lè)的播放。
調(diào)試時(shí)遇到這種情況采取以下措施：
（1） 降低變頻器的載波頻率；
（2） 變頻器可靠接地、接地線采用線徑較粗的線，并且接地點(diǎn)與變頻器距離要盡量短；
（3） 變頻器的輸入輸出動(dòng)力線盡量遠(yuǎn)離音頻信號(hào)線和控制線，不要將動(dòng)力線和控制線走在同一個(gè)線槽中；
（4） 音頻信號(hào)系統(tǒng)的電源盡可能與變頻器的供電電源隔離等。
2、 變頻器的跳保護(hù)問(wèn)題
噴泉水泵隨音頻信號(hào)的強(qiáng)弱隨時(shí)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，這就要求變頻器響應(yīng)速度快。在調(diào)節(jié)變頻器的參數(shù)時(shí)加減速時(shí)間應(yīng)盡量短，但加減速時(shí)間過(guò)短容易出現(xiàn)過(guò)流保護(hù)，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況設(shè)置合適的加減速時(shí)間。為了降低音頻調(diào)頻信號(hào)干擾，模擬量AI1需適當(dāng)設(shè)置濾波時(shí)間。CHE系列變頻器具有故障自動(dòng)復(fù)位功能。為了避免干擾信號(hào)引起變頻器的故障，在調(diào)試時(shí)可將此功能打開。
█ 結(jié)束語(yǔ)
INVT-CHE在珠海某廣場(chǎng)項(xiàng)目的成功應(yīng)用為音樂(lè)噴泉控制行業(yè)提供了一個(gè)應(yīng)用的典范。事實(shí)證明，INVT-CHE優(yōu)良的控制特性完全能夠滿足音樂(lè)噴泉瞬時(shí)同步的控制需要、使水柱伴隨著音頻信號(hào)的變化而變化，在節(jié)能的同時(shí)給人帶來(lái)了夢(mèng)幻般美妙的感受。
█ 參考文獻(xiàn)
1.《CHE系列矢量變頻器說(shuō)明書》 英威騰電氣股份有限公司 2006
2.《園林工程建設(shè)概論》 化學(xué)工業(yè)出版社出版 2005