SVF300变频器在音乐喷泉系统中应用

1、 SVF300变频器在音乐喷泉系统中应用摘要 随着社会经济实力的发展、科学技术的进步、审美思维的创新以及人们城市化生活方式的提高，音乐喷泉作为一种城市景观，其音型相随、极具感染力的城市水景工程广泛进入了现代城市建设的议事日程。城市音乐喷泉水景工程带给人们的是赏心悦目的视听感觉大餐，可以给紧张、忙碌、压力巨大的现代人带来心灵的清新和愉悦感觉。在这一种水景工程系统中，音乐喷泉的水型能够随音乐轻舞悦动的主要原因是依靠变频器的控整理用。音乐喷泉是由电脑控制声、光及喷孔组合而产生不同形状、不同色彩、配合音乐节奏而构成的综合水景。音乐喷泉的声、光、色、形俱美，常常用作风景园林的主景。随着国民经济的发展和人

2、民生活水平的提高，人们越来越注重环境的改善和美化、音乐喷泉在小区、公园、休闲广场得到了广泛的应用。 目录前言 第一章 变频器在音乐喷泉系统中的的使用背景工作原理及作用1.1变频器在音乐喷泉系统中的使用背景1.2变频器在音乐喷泉系统中的工作原理第二章 变频器的连接第三章 变频器的容量选择及用于音乐喷泉的优点3.1变频器容量选择3.2变频器用于音乐喷泉的优点第四章变频器的使用端子及相关参数的设置第五章 变频器的安装与调试 5.1安装情况 5.2 调试中的注意事项参考文献 前言音乐喷泉系统是集音乐、灯光、喷泉于一体的系统，它应用先进可靠的微电子技术及先进的专业高响应控制工程技术对音乐信号进行分析处理

3、，实现声音对喷泉方式进行同步控制，彩色喷泉在电脑的程控指令下，不断变化花式，在音乐的伴奏下水柱高度随着乐曲的节奏强弱而高低起伏，摇摆旋转，千姿百态。结合水下彩灯的交替闪耀形成一幅色彩斑斓的美丽图景，产生声音交融令人心旷神怡赏心悦目的水舞艺术效果。 而随着变频调速技术的不断推广，变频器已被广泛用于水泵及风机负载，音乐喷泉系统中需要采用大量的水泵来控制喷泉循环水，根据水泵工作特性知道泵的流量与泵转速成比例关系，通过调节水泵转速可直接控制水泵的流量，在音乐喷泉系统需要实现喷泉水量实时调节，因而变频调速技术更适合在音乐喷泉系统使用，此外根据水泵特性知道，采用变频调速技术具有一定的节能效果，这也是变频器

4、在音乐喷泉控制系统得推广应用的原因。第一章 变频器在音乐喷泉系统中的的使用背景工作原理及作用1.1变频器在音乐喷泉系统中的使用背景浪花与音乐要保持同步，这对我们提出了以下3点问题：a 怎样实现喷泉与音乐的同步？b 变频器能否瞬时响应？c 整套设备的调试和绝缘安全性？为此我们根据要求对同步控制的可行性进行了分析：我们利用音乐的音频信号对变频器进行控制，音乐的音频信号本身是一个功率很小的交流电压信号，经过整流滤波稳压可以输出一个相对应的直流电压信号，相对来讲该信号很微弱，再经过对该信号进行功率放大，可以输出05V的标准直流电压信号，即可以实现音频信号对变频器的控制，即对水泵浪花的控制，从而实现音乐

5、对喷泉浪花的控制。SVF300是一种低噪音高性能多功能的变频器，采用先进的驱动控制技术空间电压矢量技术，能配合负载水泵实现在最短时间内平稳的加减速，能快速响应急速负载和及时检测再生功率，实现无跳闸的自动加减速过程，在工作频率1HZ左右时，能输出150%的高起动转矩。瞬时响应应该没问题。现场计划使用11KW的水泵，因为环境潮湿，设计时变频器与电机的连接采用比YZ型更耐腐蚀和绝缘强度更高的YC4×4 橡套电缆，浸泡在水中的设备和电缆接头均做防水处理，对变频器和控制柜均做可靠保护接地，这样设计绝缘应该没问题。1.2变频器在音乐喷泉系统中的工作原理音乐喷泉的工作方式大体上可分为两种方式。第一

6、种是将音乐信号存储在计算机系统中，然后通过软件程序对音乐信号进行处理，再将音乐信号输出到音乐信号处理系统中，接着由变频器从音乐信号处理系统获得电压信号，并根据电压信号的大小输出不同的频率，这些不同的频率信号在作用到水泵或摆动系统的电机后，便可通过调整水泵的出水量及控制水柱的高低来达到水形随音乐信号的变化而高低变化的效果；第二种则是将音乐源通过音乐信号处理系统直接作用于变频器，从而达到音乐喷泉的控制效果。SVF300音乐喷泉控制系统主要由音频控制信号、变频器、水泵、多功能阀、万向喷头及水管组成。喷泉水泵采用变频调速技术、实现水泵的无级调速，能根据音频信号的强弱随时调节水泵的转速。多功能阀和万向喷

7、头由喷泉专用控制器控制，可根据程序实现各种图案和形状。我们利用音乐的音频信号对变频器进行控制，音乐的音频信号本身是一个功率很小的交流电压信号，经过整流滤波稳压可以输出一个相对应的直流电压信号，相对来讲该信号很微弱，再经过对该信号进行功率放大，可以输出05V的标准直流电压信号，即可以实现音频信号对变频器的控制，即对水泵浪花的控制，从而实现音乐对喷泉浪花的控制,控制系统流程图如下图所示:第二章 变频器的连接设计时，可将变频器的电源输入端L1、L2、L3直接接到控制柜中空气开关的输出端，而将变频器的U、V、W输出到水泵或摆动电机，同时将变频器的信号输入端11、12、13分别接到音乐信号处理系统的输出

8、端。并将变频器的X1、X2、X3接到中间继电器的常开触点，这样，通过继电器就可在PLC、单片机或工控机的控制下，对音乐喷泉的水柱水型进行控制。具体连接如图。其中变频器的运行信号由计算机控制，运行频率是由计算机输出的音频信号转为相对应的电压信号对变频器进行控制。第三章 变频器的容量选择及用于音乐喷泉的优点3.1变频器容量选择 200V-240V ±10%，单相/三相，交流，0.12kW-45kW； 380V-480V±10%，三相，交流，0.37kW-250kW； 矢量控制方式，可构成闭环矢量控制，闭环转矩控制； 高过载能力，内置制动单元； 三组参数切换功能。采用SVF300

9、型号变频器，要求同时拖动几十台11KW同型号水泵。该变频器是一种低噪音高性能多功能变频器。采用了先进的驱动控制技术动态转矩矢量控制。控制系统高速计算电动机驱动负载所需功率，最佳控制电压和电流矢量，最大限度地发挥电动机的输出转矩。采用动态转矩矢量控制方式的变频器，能配合负载实现在最短时间内平稳地加减速，能快速响应急速负载和及时检测再生功率。另外，该变频器采用独自开发的FCL控制方式，实现无跳闸地自动加减速过程，并可在0.5HZ能输出100%的起动转矩。3.2变频器用于音乐喷泉的优点SVF3000用于音乐喷泉上有以下优点:1、 起动转矩大2、 过载能力强150%额定电流60S；180%额定电流2S

10、3、 调速范围宽 1：1004、 稳速精度高 ±0.5%最高速度5、 动态响应快 <20mS6、 加减速特性优良 0.1S（最短）第四章 变频器的使用端子及相关参数的设置SVF300优良的加减速特性能配合负载水泵实现最短时间内平稳的加减速；SVF300快速的动态响应能及时检测再生功率，实现无跳闸的自动加减速过程，能伴随着音频信号的变化、瞬间改变变频器的输出频率、从而改变喷泉水柱的波形，使水柱波形和音频信号实现了同步、不失真。具体参数设置如下: 功能码 参数选择 参数定义 F0.02 1 端子指令通道 F0.03 2 主频率源为模拟量AI1 F0.13 1.5S 加速时间 F0.

11、14 1.5S 减速时间 F3.10 5V AI1最大输入 F3.20 1.5s AI1输入滤波时间 F4.00 2 继电器故障输出 F8.08 3 故障自动复位次数 F8.12 1.0s 故障自动复位间隔时间 第五章 变频器的安装与调试5.1安装情况采用SVF300型号变频器，要求同时拖动10台3.0KW同型号水泵。该变频器是一种低噪音高性能多功能变频器。采用了先进的驱动控制技术动态转矩矢量控制。控制系统高速计算电动机驱动负载所需功率，最佳控制电压和电流矢量，最大限度地发挥电动机的输出转矩。采用动态转矩矢量控制方式的变频器，能配合负载实现在最短时间内平稳地加减速，能快速响应急速负载和及时检测

12、再生功率。另外，该变频器采用独自开发的FCL控制方式，实现无跳闸地自动加减速过程，并可在0.5HZ能输出100%的起动转矩。变频器工作基本接线图如如图1。调试运行中，根据工作的要求所有的泵的浪花喷涌高度不能低于30M，我们调试时逐步将变频器的工作运行频率进行调整，最后当频率在 48HZ时能很好的达到工作要求，最高喷涌高度可以达到40M以上，变频器的动态响应很快，基本当我们一听到音乐声后即可见到喷泉的浪花喷涌，随着音乐的节奏变化喷泉能瞬时做出动态响应，达到了工作要求5.2 调试中的注意事项音乐喷泉系统是集音乐、灯光、喷泉于一体的系统，其电气控制系统相对比较复杂，在调试过程中易出现以下问题：1 音

13、频信号干扰问题当变频器运行时其输入输出侧会产生高次谐波，此谐波信号通过传导、辐射、耦合等方式对其它设备产生干扰，经过音频放大系统放大后，形成刺耳的噪音并影响音乐的播放。调试中也遇到了这种情况，我们采取以下措施: 变频器一定要可靠接地，接地线要采用线径较粗的线，并且接地点与变频器距离要尽量短；变频器输入、输出动力线尽量远离音频信号线和控制线，不要将动力线与控制线走在同一线槽中;音频信号放大系统的电源尽可能与变频器供电电源隔离；采用这些措施后，解决了干扰的问题。2 报警问题变频器随着音频信信号的强弱来调节喷泉水泵的转速，这就要求变频器响应速度快，所以在参数设定方面变频器的加减速时间要尽量短，而加减速时间过短变频器又易出现过流，过压保护。而此时高士达变频器独特的FCL控制算法，是解决这类工况的最佳选择，当开启此项功能后，问题迎刃而解。参考文献vfd022a43a(台达)变频器使用手册m。杨振坤. 电工技术m. 西安:西安交