SVF300变频器在音乐喷泉系统中应用

 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。
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，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0－5V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。
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0～5V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,

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
3、 调速范围宽 1：100
4、 稳速精度高 ±0.5%最高速度
5、 动态响应快 <20mS
6、 加减速特性优良 0.1S（最短）