周 敏，宮躍文，金 迪

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基于遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)化通訊的變頻電源設(shè)計(jì)

周 敏，宮躍文，金 迪

（北京精密機(jī)電控制設(shè)備研究所，北京，100076）

變頻電源與模擬能源柜、模擬能源控制箱共同組成地面模擬能源系統(tǒng)。在伺服系統(tǒng)地面測(cè)試中，為燃?xì)?冷氣液壓伺服系統(tǒng)提供模擬飛行過程的液壓動(dòng)力，完成導(dǎo)彈飛行前各項(xiàng)地面測(cè)試任務(wù)。在總結(jié)多次任務(wù)需求的基礎(chǔ)上提出網(wǎng)絡(luò)化變頻電源的通用設(shè)計(jì)理念，并在設(shè)計(jì)中采用小型化、模塊化的設(shè)計(jì)方法，給出整個(gè)網(wǎng)絡(luò)化變頻電源的設(shè)計(jì)流程，為后續(xù)設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)，使變頻電源具有通用化和模塊化等特點(diǎn)。

變頻電源；伺服；地面設(shè)備

0 引 言

變頻電源與模擬能源柜、模擬能源控制箱共同組成地面模擬能源系統(tǒng)。以往的地面模擬能源系統(tǒng)主要采用模擬器件和繼電器電路進(jìn)行控制，模擬器件在使用過程中容易損壞，造成設(shè)備故障。運(yùn)行參數(shù)的調(diào)節(jié)均靠模擬量完成，抗干擾能力差?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間通過模擬信號(hào)電纜連接，操作復(fù)雜，不利于調(diào)試、維護(hù)和排故。因此，需要建立一套以主/輔液壓系統(tǒng)數(shù)字傳感器和具備數(shù)字控制接口的主/輔變頻器為對(duì)象，現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)為架構(gòu)的數(shù)字化控制機(jī)制，以實(shí)現(xiàn)地面模擬能源系統(tǒng)的自動(dòng)化流程控制功能，提高伺服地面設(shè)備的工作效率、易操作性、可靠性及故障自動(dòng)診斷能力。

系統(tǒng)采用大功率數(shù)字式控制智能一體化變頻電源，以及PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線為通訊負(fù)載的分布式數(shù)字化模擬能源控制箱，在地面模擬能源系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了控制流程的自動(dòng)化控制，采用高可靠性電磁兼容設(shè)計(jì)方案，在大功率交流電機(jī)運(yùn)行產(chǎn)生的強(qiáng)電磁干擾環(huán)境下，保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

每一級(jí)地面模擬能源系統(tǒng)均由變頻電源、模擬能源柜和模擬能源控制箱配套組成。網(wǎng)絡(luò)化變頻電源通過數(shù)字總線與模擬能源柜和模擬能源控制箱實(shí)現(xiàn)數(shù)字通訊與控制，為地面模擬能源柜提供動(dòng)力，對(duì)其內(nèi)部的主/輔電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。

變頻電源具有自檢、運(yùn)行、報(bào)警等功能。在測(cè)試過程中，可以手動(dòng)或通過可編程邏輯控制器（Programmabel Logic Controller，PLC）數(shù)字總線實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻電源的控制功能，如：主/輔變頻器工作頻率的設(shè)定、主/輔變頻器工作頻率的啟機(jī)/停機(jī)；變頻電源能夠監(jiān)測(cè)主/輔變頻器的狀態(tài)信息，如：主/輔變頻器的工作頻率、主/輔變頻器的工作電流、故障代碼、故障報(bào)警以及“緊急關(guān)機(jī)”等。

在伺服系統(tǒng)參與的相關(guān)測(cè)試中，為了提高測(cè)試過程的安全性、實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程測(cè)控以適應(yīng)地面測(cè)試設(shè)備智能化的要求，變頻電源采用數(shù)字式高性能變頻器與PLC和過程現(xiàn)場(chǎng)總線（Process Field Bus，PROFIBUS）相適應(yīng)的控制方式。

1 地面模擬能源系統(tǒng)組成及特點(diǎn)

以主/輔液壓系統(tǒng)數(shù)字傳感器和具備數(shù)字控制接口的主/輔變頻器為對(duì)象、現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)為架構(gòu)的數(shù)字化控制機(jī)制，實(shí)現(xiàn)地面模擬能源系統(tǒng)的自動(dòng)化流程控制，提高伺服地面設(shè)備的工作效率、易操作性、可靠性及故障自動(dòng)診斷能力。圖1為地面模擬能源系統(tǒng)。

圖1 地面模擬能源系統(tǒng)

地面模擬能源系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：

a）一體化式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。兼變頻驅(qū)動(dòng)、控制通訊、嵌入式智能儀表于一身的操作臺(tái)式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，增強(qiáng)了變頻電源的直觀性和可操作性。

b）高性能多功能變頻器?；诘?代變頻技術(shù)靜音式多功能通用變頻器，具備無速度傳感器矢量控制功能，實(shí)現(xiàn)無傳感器應(yīng)用場(chǎng)合的高轉(zhuǎn)矩及高精度控制；具備電機(jī)參數(shù)的自動(dòng)檢測(cè)功能，實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)行條件下對(duì)電機(jī)的最佳控制；超強(qiáng)通訊功能，應(yīng)對(duì)多種總線需要；具有故障自診斷功能；具備輸入、輸出多種保護(hù)功能，防止外部電源和負(fù)載對(duì)變頻器的損壞。

c）智能化控制。通過變頻控制技術(shù)、PLC控制技術(shù)、PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)、RS485總線控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)多臺(tái)變頻電源與模擬能源柜和模擬能源控制箱的遠(yuǎn)程控制、通訊與監(jiān)測(cè)。

d）嵌入式智能儀表。各種PLC模塊和數(shù)字式智能儀表能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)變頻電源供電參數(shù)、多臺(tái)變頻器的工作狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)。

e）可靠性設(shè)計(jì)。有效提高了變頻電源自身的電磁兼容性，提高了系統(tǒng)抗干擾能力。

2 變頻電源設(shè)計(jì)

變頻電源內(nèi)選用高性能數(shù)字式網(wǎng)絡(luò)化變頻器、西門子ET200M從站，與模擬能源柜內(nèi)的PLC ET200M從站IM153-1（簡(jiǎn)稱“從站”）和模擬能源控制箱內(nèi)PLC主站CPU 315-2DP（簡(jiǎn)稱“主站”）間通過PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，實(shí)現(xiàn)整個(gè)模擬能源系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化控制和測(cè)試功能。

變頻電源的數(shù)字式智能儀表可監(jiān)控交流380 V電網(wǎng)的狀態(tài)，具有網(wǎng)絡(luò)通訊功能和報(bào)警功能，能將電網(wǎng)的檢測(cè)參數(shù)與模擬能源控制箱實(shí)現(xiàn)數(shù)字通訊。

變頻電源能發(fā)出控制指令，對(duì)模擬能源柜內(nèi)的主電機(jī)和輔電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)和調(diào)速。變頻電源與其他模擬能源設(shè)備之間，通過PLC的PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)總線進(jìn)行通訊，完成主、輔變頻器的工作頻率的設(shè)定，遠(yuǎn)程控制啟機(jī)/停機(jī)主/輔變頻器，讀取主/輔變頻器的狀態(tài)信息，并對(duì)模擬能源柜的狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控。在模擬能源系統(tǒng)遇有緊急狀態(tài)時(shí)，可以由操作人員對(duì)變頻電源實(shí)行“緊急關(guān)機(jī)”。

2.1 系統(tǒng)組成

變頻電源由高性能數(shù)字式網(wǎng)絡(luò)化主/輔變頻器、具備PROFIBUS-DP總線接口的PLC從站及外圍控制電路組成。其中，I/II級(jí)主變頻器55 kW，最大輸出頻率500 Hz，輔變頻器7.5 kW；Ⅲ級(jí)主變頻器22 kW，最大輸出頻率1 600 Hz，輔變頻器7.5 kW。變頻電源系統(tǒng)組成如圖2所示[4,5]。

圖2 變頻電源系統(tǒng)組成

2.2 工作原理

該變頻電源符合中國(guó)通用電力標(biāo)準(zhǔn)，使用三相五線制（即A、B、C、N、PE）供電電網(wǎng)，通過主/輔變頻器把三相交流380 V、50 Hz工頻電源進(jìn)行整流，將其變成直流電，再通過逆變器轉(zhuǎn)換成模擬能源柜所需的交流電（電壓和頻率均可變），并送入模擬能源柜內(nèi)的交流電動(dòng)機(jī)（感應(yīng)電機(jī)），從而實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬能源柜內(nèi)主/輔電機(jī)的控制。變頻器由高性能智能芯片控制，監(jiān)視其運(yùn)行過程，具有過壓、過流、接地短路等數(shù)十種保護(hù)功能，能及時(shí)顯示相應(yīng)的故障代碼。變頻器內(nèi)部設(shè)有動(dòng)力端子排和控制端子排。變頻器控制端采用了具有遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)功能的PROFIBUS-DP接口，使PLC從站通過MODBUS協(xié)議與模擬能源控制箱PLC主站實(shí)現(xiàn)變頻器的控制[6]。

2.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

變頻電源采用操作臺(tái)式結(jié)構(gòu)，在變頻電源的顯示及操作面板上設(shè)有數(shù)字式智能顯示儀表、啟機(jī)/停機(jī)按鈕和選擇開關(guān)。變頻電源內(nèi)部設(shè)有前、后2個(gè)背板，前背板上裝有高性能網(wǎng)絡(luò)化主/輔變頻器各一臺(tái)，以及保護(hù)電路使用的斷路器、電流互感器、接線端子；后背板上裝有各種控制電路使用的智能網(wǎng)絡(luò)化PLC從站、數(shù)字I/O模塊、24 V直流電源、斷路器、繼電器、電源濾波器、接線端子排。在變頻電源機(jī)柜右側(cè)板上有380 V交流電源插座、主電機(jī)插座、輔電機(jī)插座、通訊插座、緊急停機(jī)插座以及地線接線螺釘，還設(shè)計(jì)了獨(dú)立的隔離變壓器裝在機(jī)柜的底板上。

柜體下面有腳輪，可以用來推動(dòng)機(jī)柜，在運(yùn)輸過程中，可以用叉車從下面叉起機(jī)柜放進(jìn)包裝箱中，便于移動(dòng)和運(yùn)輸。柜體前、后各有2個(gè)門，每個(gè)門上2個(gè)百葉窗和1個(gè)風(fēng)機(jī)，當(dāng)變頻電源工作時(shí)，風(fēng)機(jī)利用防風(fēng)罩散熱。變頻電源機(jī)柜的4個(gè)門及左右側(cè)板均可以打開并取下。變頻電源就位后，將4個(gè)地腳螺栓旋轉(zhuǎn)到低于腳輪的高度撐住柜體，以免腳輪因長(zhǎng)期承受重負(fù)荷而損壞。變頻電源結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 變頻電源結(jié)構(gòu)

2.4 主電路

380 V三相交流電經(jīng)過變頻電源的隔離開關(guān)，送到變頻電源內(nèi)部的各元器件上。動(dòng)力電經(jīng)過斷路器分別送入主/輔變頻器的動(dòng)力輸入端子，主/輔變頻器的動(dòng)力輸出端子經(jīng)過動(dòng)力接線端子及插座，再經(jīng)過電纜，連接到模擬能源柜的主/輔電機(jī)上。在主/輔變頻器的動(dòng)力輸入及輸出端子上，分別連接電源濾波器，可有效減小干擾。變頻電源主電路如圖4所示。

圖4 變頻電源主電路

2.5 網(wǎng)絡(luò)通訊電路

變頻電源內(nèi)部選用了具有網(wǎng)絡(luò)通訊接口的PLC從站，與具有網(wǎng)絡(luò)通訊接口的主/輔變頻器通過通訊協(xié)議和模擬能源控制箱的PLC主站進(jìn)行通訊。由控制箱的PLC通過通訊網(wǎng)絡(luò)，給主、輔變頻器發(fā)送指令：設(shè)定工作頻率，啟機(jī)/停機(jī)主/輔變頻器，接收主/輔變頻器的狀態(tài)信息（工作頻率、主/輔電機(jī)電流、報(bào)警狀態(tài)等），實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)主/輔變頻器的運(yùn)行狀態(tài)，并在模擬控制箱的觸摸屏上顯示相關(guān)信息，在緊急情況下通過緊急停機(jī)按鈕實(shí)現(xiàn)緊急關(guān)機(jī)。此外，變頻電源內(nèi)部的PLC從站還配有通訊模塊和數(shù)字量輸入/輸出模塊，通訊模塊實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)380 V三相交流電源的電壓、電流等供電參數(shù)。輸入、輸出模塊連接模擬能源柜內(nèi)的各種器件和儀表，PLC從站上的信息通過PROFIBUS-DP總線傳送給模擬能源控制箱內(nèi)的PLC主站，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)通訊控制。變頻電源與遠(yuǎn)控箱的網(wǎng)絡(luò)通訊電路如圖5所示[7]。

圖5 變頻電源的網(wǎng)絡(luò)通訊電路

2.6 顯示及報(bào)警電路

4個(gè)按鈕指示燈，能夠顯示主/輔變頻器的啟機(jī)/停機(jī)狀態(tài)，無論變頻電源處于“自檢”或“運(yùn)行”狀態(tài)下，主/輔變頻器的啟機(jī)/停機(jī)狀態(tài)，都可以通過這4個(gè)按鈕的指示燈顯示出來。還有電源報(bào)警燈、主機(jī)警燈、輔機(jī)警燈3個(gè)報(bào)警指示燈以及1個(gè)故障報(bào)警聲報(bào)警器。變頻電源在運(yùn)行過程中，HB3309智能三相綜合電參數(shù)監(jiān)測(cè)儀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)380 V三相交流電源。當(dāng)檢測(cè)到電源故障時(shí)，其常開觸點(diǎn)閉合，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，電源故障指示燈亮。變頻電源在運(yùn)行過程中，模擬能源柜和變頻電源的各種狀態(tài)信息、各報(bào)警狀態(tài)，通過開關(guān)量送給ET200M，控制箱的PLC主站可以讀取報(bào)警信息。

HB3309智能三相綜合電參數(shù)監(jiān)測(cè)儀連接3個(gè)電流互感器，可以顯示變頻電源的380 V三相交流電源的三相電壓值、三相電流值等電參數(shù)。

計(jì)時(shí)器可顯示變頻電源的通電時(shí)間、主變頻器（及主電機(jī)）和輔變頻器（及輔電機(jī)）的累計(jì)工作時(shí)間。

2.7 控制功能

在伺服系統(tǒng)參與的有關(guān)測(cè)試中，為提高測(cè)試過程的安全性、實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程測(cè)控以適應(yīng)地面測(cè)試設(shè)備智能化的要求，變頻電源采用了與PLC和PROFIBUS總線相適應(yīng)的控制方式，采用了本控與遠(yuǎn)控、手動(dòng)與自動(dòng)相結(jié)合的多種選擇的雙冗余的設(shè)計(jì)方案，保證了各項(xiàng)試驗(yàn)任務(wù)順利有效的按時(shí)完成。

變頻電源設(shè)計(jì)了“本控”、“遠(yuǎn)控”2種狀態(tài)的操作，在啟機(jī)/停機(jī)控制過程中設(shè)計(jì)了互鎖保護(hù)電路。

當(dāng)開關(guān)在“本控”位置時(shí)，可以對(duì)變頻電源的各種狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)。通過2個(gè)比例調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)節(jié)主/輔變頻器的頻率和比例閥電流。操作4個(gè)按鈕可以使主/輔變頻器自身的啟機(jī)/停機(jī)。

當(dāng)開關(guān)在“遠(yuǎn)控”位置時(shí)，控制箱通過對(duì)變頻電源的遠(yuǎn)程控制，可以對(duì)模擬能源柜的各種狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)定、啟機(jī)、調(diào)壓、接通、斷開、停機(jī)的流程化管理的自動(dòng)控制過程。

2.8 自檢功能

采用2個(gè)二位撥動(dòng)開關(guān)完成自檢功能的設(shè)計(jì)，1個(gè)二位撥動(dòng)開關(guān)可以將變頻電源切換到“自檢”、“運(yùn)行”兩種狀態(tài)。當(dāng)該開關(guān)在“自檢”位置，將另1個(gè)二位撥動(dòng)開關(guān)撥到“報(bào)警自檢”位置，可以檢測(cè)電源報(bào)警燈、主機(jī)警燈、輔機(jī)警燈3個(gè)報(bào)警指示燈以及1個(gè)故障報(bào)警聲報(bào)警器。同時(shí)，將“自檢”狀態(tài)轉(zhuǎn)換成開關(guān)量，輸入到ET200M，控制箱讀取ET200M的信息，得知變頻電源處于“自檢”狀態(tài)。

給主/輔變頻器相應(yīng)的功能代碼設(shè)定合適的參數(shù)后，操作2個(gè)旋鈕能分別調(diào)節(jié)主/輔變頻器的工作頻率，操作4個(gè)按鈕可以使主、輔變頻器啟機(jī)/停機(jī)。在2個(gè)時(shí)間繼電器的控制下，主/輔變頻器的啟機(jī)/停機(jī)按照時(shí)序要求：?jiǎn)C(jī)次序?yàn)檩o變頻器、延時(shí)繼電器（1個(gè)時(shí)間繼電器起作用，延時(shí)時(shí)間為設(shè)定預(yù)定時(shí)間）、主變頻器；停機(jī)次序?yàn)橹髯冾l器、輔變頻器（另1個(gè)時(shí)間繼電器起作用，延時(shí)時(shí)間為設(shè)定預(yù)定時(shí)間）。

2.9 運(yùn)行功能

將選擇開關(guān)均撥到“運(yùn)行”位置，連接變頻電源與模擬能源控制箱和模擬能源柜之間的電纜，通過約定的通訊協(xié)議以及設(shè)定的主/輔變頻器的有關(guān)代碼的參數(shù)，模擬能源控制箱可以對(duì)變頻電源進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，讀取主/輔變頻器內(nèi)部的相關(guān)代碼和參數(shù)，并獲取三相電參數(shù)綜合監(jiān)測(cè)儀的電參數(shù)，變頻電源驅(qū)動(dòng)模擬能源柜內(nèi)的主/輔電機(jī)按照要求的指令實(shí)現(xiàn)對(duì)能源柜內(nèi)部主/輔電機(jī)的控制。

2.10 緊急關(guān)機(jī)功能

變頻電源通電以后，在任何需要的情況下，按下變頻電源操作面板上的“緊急關(guān)機(jī)”按鍵，該按鍵的2個(gè)常閉觸點(diǎn)斷開，主變頻器立即停機(jī)，在1個(gè)時(shí)間繼電器的作用下，輔變頻器延時(shí)停機(jī)，同時(shí)，聲音故障報(bào)警器“鳴響”。

在模擬能源控制箱上，也設(shè)有1個(gè)遠(yuǎn)程控制“緊急關(guān)機(jī)”按鍵，將控制箱的相應(yīng)電纜與變頻電源連接后，控制箱的“緊急關(guān)機(jī)”按鍵的作用和效果與變頻電源操作面板上的“緊急關(guān)機(jī)”按鍵完全相同。

2.11 安全性

變頻電源設(shè)有隔離開關(guān)，隔離開關(guān)未閉合而變頻電源連接的外部動(dòng)力配電柜已經(jīng)給變頻電源通電時(shí)，可以操作變頻電源面板上的轉(zhuǎn)換開關(guān)，檢測(cè)380 V三相交流電壓，如果電壓不合格，則不允許給變頻電源通電，即可從技術(shù)安全的角度確保設(shè)備的安全。

主/輔變頻器有過電壓、過電流、欠電壓、短路、斷路、缺相、過熱等數(shù)十種自動(dòng)保護(hù)功能，在超出變頻器技術(shù)條件規(guī)定的情況下，主/輔變頻器能夠自動(dòng)保護(hù)。

在主/輔變頻器的輸入端，隔離變壓器的輸入和輸出端，24 V直流電源的輸出端設(shè)置了保護(hù)電路，安裝了斷路器，在軸流風(fēng)機(jī)的火線上安裝了保險(xiǎn)管。如果發(fā)生過電流，則斷路器會(huì)跳閘，切斷故障電路，防止危害進(jìn)一步擴(kuò)大。

變頻電源在與模擬能源控制箱和模擬能源柜連接后，控制箱可以讀取變頻電源內(nèi)主/輔變頻器的狀態(tài)信息，讀取380 V交流電源的狀態(tài)信息，即對(duì)變頻電源進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，如果發(fā)現(xiàn)變頻電源或者模擬能源系統(tǒng)有異常，則控制箱的觸摸屏提示操作人員進(jìn)行判斷處理，也可以操作變頻電源的“緊急關(guān)機(jī)”按鈕，使變頻電源停止工作，進(jìn)而使模擬能源柜的主電機(jī)（主泵）、輔電機(jī)（輔泵）停機(jī)。

變頻電源機(jī)柜有單獨(dú)的地線，將變頻電源機(jī)柜的殼體與外部380 V交流動(dòng)力配電柜的保護(hù)地線相連接，防止操作人員觸電。

變頻電源的電裝，絕大部分導(dǎo)線采用壓接方式連接，執(zhí)行航天電裝的標(biāo)準(zhǔn)。

在設(shè)計(jì)上，變頻電源所選用的插頭、插座結(jié)構(gòu)上有差別，在插頭、插座處有標(biāo)識(shí)，防止電纜接插錯(cuò)誤。

模擬能源柜可能在有防爆要求場(chǎng)合下使用，連接模擬能源柜的主/輔電機(jī)電纜插頭，均選用防爆插頭（模擬能源柜的主/輔電機(jī)插座為相應(yīng)的防爆插座）。

2.12 可靠性

a）設(shè)計(jì)了獨(dú)立的供電隔離電源為HB3309智能三相綜合電參數(shù)監(jiān)測(cè)儀和PLC模塊供電；

b）設(shè)計(jì)了各種保護(hù)電路有效地保護(hù)了誤操作對(duì)能源系統(tǒng)運(yùn)行的危害；

c）對(duì)變頻電源的功率電路進(jìn)行了降額設(shè)計(jì)，在其功率和電流值上，對(duì)各自的應(yīng)用對(duì)象（即電機(jī)）有20%以上的余量，使變頻電源穩(wěn)定工作。

2.13 電磁兼容

變頻電源的控制功能和動(dòng)力功能均滿足使用要求。由于變頻器為脈沖寬度調(diào)制（Pulse Width Modulation，PWM）工作方式，在對(duì)中頻電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)和調(diào)速的過程中，會(huì)產(chǎn)生高次諧波干擾，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響弱電測(cè)控設(shè)備的正常工作。

變頻電源選用施耐德公司55 kW和22 kW變頻器，內(nèi)部安裝直流電抗器，變頻器的電磁兼容性等級(jí)（Electro Magnetic Compatibility，EMC）為A級(jí)，保證了使用網(wǎng)絡(luò)控制的模擬能源系統(tǒng)的工作的可靠性。

變頻電源的220 V交流元器件使用了隔離變壓器和220 V交流濾波器，有效地減小主、輔變頻器帶主、輔電機(jī)運(yùn)行時(shí)對(duì)遠(yuǎn)程數(shù)字控制站點(diǎn)模擬量和開關(guān)量信號(hào)的干擾。

變頻電源的電纜設(shè)計(jì)采用了屏蔽電纜，變頻電源內(nèi)部動(dòng)力線和控制線分別布局以及內(nèi)部接地的分別處理保證了變頻電源的穩(wěn)定運(yùn)行。

3 結(jié) 論[8]

基于遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)化通訊的變頻電源已應(yīng)用于多個(gè)地面模擬能源控制設(shè)備的研制生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)地面模擬能源系統(tǒng)的控制，在控制系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室、綜合試驗(yàn)室、靶場(chǎng)和總裝廠均參加了相關(guān)的試驗(yàn)，在試驗(yàn)過程中，設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)良好、可靠性高。應(yīng)用此技術(shù)的設(shè)備與同級(jí)別設(shè)備相比較，具有一定的先進(jìn)性，應(yīng)用前景十分廣闊。

a）通過PLC控制技術(shù)、PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線，實(shí)現(xiàn)對(duì)地面模擬能源系統(tǒng)的通訊、監(jiān)測(cè)及控制。

b）變頻電源選用具有網(wǎng)絡(luò)功能的通訊模塊，完成現(xiàn)場(chǎng)和遠(yuǎn)程通訊、測(cè)控，實(shí)現(xiàn)了變頻電源與PLC從站和主站之間的網(wǎng)絡(luò)通訊功能。

c）采用HB3309智能三相綜合電參數(shù)監(jiān)測(cè)儀監(jiān)控380 V交流電網(wǎng)的狀態(tài)，具有網(wǎng)絡(luò)通訊功能，通過總線方式與控制箱進(jìn)行通訊，實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控電網(wǎng)狀態(tài)。

d）采用了操作臺(tái)式嵌入式數(shù)字面板表式結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了變頻電源的直觀性和可操作性。

e）在動(dòng)力電纜設(shè)計(jì)上改用了屏蔽電纜設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提高了變頻電源自身的電磁兼容性。

f）總線技術(shù)減少了傳統(tǒng)布線，提高了系統(tǒng)抗干擾能力。

g）通過總線控制，變頻電源不僅可以進(jìn)行單元測(cè)試，還可進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)無人測(cè)試。

h）掌握PLC硬件架構(gòu)、軟件編程、人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)遠(yuǎn)程控制，并應(yīng)用于多個(gè)地面模擬能源控制設(shè)備。

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Viable Frequency Power Design based on Remote Network Communication

Zhou Min, Gong Yue-wen, Jin Di

(Beijing Institute of Precise Mechanical and Electrical Control Equipment, Beijing, 100076)

Ground simulated power system including variable frequency power supply, simulated power cabinet, and simulated power control box. It can be used to provide hydraulic power for the cold gas hydraulic servo system during ground test of servo system. In this paper, a general design concept of networked variable frequency power is put forward based on the requirements for several model missions. Miniaturization and modularization are adopted during the design and the design flow is presented to obtain higher efficiency variable frequency power of modularization and generalization, and to lay the foundations for the future design.

Variable frequency power; Servo; Ground equipment

1004-7182(2016)03-0101-06

10.7654/j.issn.1004-7182.20160324

V448.25

A

2015-03-10；

2015-07-15

周 敏（1965-），女，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)樽冾l電源設(shè)計(jì)