摘要：本文介紹了變頻液壓技術的原理及其在泵測試系統中的運用，解決了泵測試系統中轉速調節存在的問題，提高了調速精度和系統穩定性，達到了節能的要求。
關鍵詞：變頻;液壓技術;泵測試系統

液壓泵是液壓傳動系統中的核心部件，其功用是將原動機(電動機或內燃機)產生的機械能轉換為液體的壓力能，并輸出具有一定壓力的油液。由于壓力高、耐污染能力強、結構簡單緊湊、便于維護且價格低廉，液壓泵被廣泛地應用于各類液壓傳動系統中，其性能的好壞直接影響液壓傳動系統的整體性能。因此，有必要對液壓泵性能參數進行精確的測試。

在液壓泵測試系統中，被測泵的轉速是個重要的被控參數，泵的性能參數數據需要在不同的轉速下測試得到。因此，轉速的控制精度以及穩定性對于整個液壓泵測試系統來說至關重要。在該液壓泵測試系統中，應用變頻液壓技術，解決了轉速控制的精度和系統穩定性問題，同時達到了節能的目的。

變頻調速原理

根據交流異步電動機的軸轉速公式：

n="60f1"(1-s)/p

式中：s—異步電機的轉差率；
fl—電源頻率；
p—電機磁極對數；

電源頻率f1與轉速n成正比。如果平滑地改變加到異步電動機定子繞組的交流電頻率fl，就可以平滑地調節異步電動機的軸轉速。

轉速控制子系統的設計

在液壓泵測試系統中,設計轉速控制子系統框圖如圖1 所示。

圖1 轉速控制子系統框圖
控制過程主要是通過工業控制機(上位機)軟件編程，通過串口發出控制信號，經RS232/485轉換器送給變頻器，再由變頻器去調節電動機的轉速，從而調節被試泵的轉速，使被試泵在規定的轉速下運轉。

變頻器的外部連接

設計變頻器外部接線如圖2所示。這里，MA、MB為故障輸出端子。

可以看出，在電源側，三相高壓電源首先連接對應變頻器的接線用斷路器QF1、QF2，然后連接交流電抗器AC1、AC2以及電磁接觸器KM，經過輸入濾波器FR-LC，進入變頻器。斷路器用于防止電路存在的過載、短路以及維護線路時切斷電源，保護設備以及線路的安全。交流電抗器用于抑制變頻器輸入側的諧波電流，改善功率因數。電磁接觸器用于通斷主回路的電源。RF-LC輸入濾波器是接在變頻器的進線側與電源之間，抑制變頻器輸入中高次諧波的噪聲干擾，抑制外界無線電干擾以及瞬時沖擊、浪涌對變頻器的干擾，具備線路濾波和輻射濾波的作用。LCR輸出濾波器安裝在變頻器的輸出側與電機之間，由LCR組成，可以減小輸出電流中的高次諧波成份，抑制變頻器輸出側的浪涌電壓，減小電機由高頻諧波引起的附加轉矩，減小電機噪音。變頻器周圍所有繼電器、接觸器的控制線圈上需加裝防止沖擊電壓的吸收裝置，這里用了RC吸收器。

變頻器與工控機之間的通訊

實現工控機與變頻器之間通訊的方法有：串行通訊、并行通訊、共享存儲器。采用串行通訊口并通過轉換器進行數據通訊，實現容易，成本低廉，具有較高的可靠性和實用性。工控機上一般只配有RS232接口，為了與變頻器的RS口相連，必須配置485接口卡或RS232/RS485轉換器。RS232/RS485轉換器應接于計算機COM通訊端口。

這里，所用到的通訊數據幀結構為：幀頭、用戶數據、幀尾。

(1) 幀頭：起始字節、從機地址、廣播地址；
(2) 幀尾：校驗數據；
(3)用戶數據包括：參數數據和過程數據。

請注意，在短幀中沒有參數數據。參數數據包括：功能碼操作命令/響應、功能碼號、功能碼設定/實際值。過程數據包括：主機控制命令/從機狀態響應、主機運行設定/從機運行實際值。當主機發送時為“命令”或“設定值”，如對變頻器進行開機、關機、正反轉、頻率設置、參數讀取等，當從機(變頻器)發送時為對主機命令的“響應”或工作狀態及參數“實際值”的反饋。數據遵循先發高字節，再發低字節的原則，如果功能碼操作不正確，則用低字節返回操作錯誤代碼，此時高字節為0。

當變頻器收到信息時，先檢驗啟始時間間隔+STX位，然后檢測信息長度值LGE。如果這些信息出現不符，那么發送的信息無效。在信息接收前和接收過程中還會檢測多段時間，如響應延遲時間、信息有效時間、字節延遲時間等。在接收過程中，還要產生校驗位，只有以上信息均正確，且奇偶校驗和地址字節沒有問題時，發送的信息才會被正確接收并執行。

使用MEMOBUS通訊功能時通信端子如圖3所示。SW1為終端電阻。變頻器采用RS485通訊方式，而計算機串口通訊采用的是RS232通訊方式，所以，必須通過一個RS232/RS485轉換模塊，一端插在計算機串口，一端接變頻器數據端。

圖3 通信端子
結語

泵測試系統是集機、電、液于一體的系統，將變頻液壓技術應用泵測試系統中，有效地融合了交流變頻調速技術和液壓節流節能技術的優點。與傳統液壓控制方法相比，變頻液壓控制的效率及測試精度更高。隨著交流變頻調速技術的日漸成熟，電力電子及液壓節流節能技術的進一步發展，變頻液壓系統的應用領域也將會有所拓寬。

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