(资料图片仅供参考)
文 |与卿喻
编辑 | 与卿喻
前言智能电动执行器的结构
传统的电动执行器主要由伺服放大器和执行机构组成，如图1所示，它接受来自调节单元变送单元或手动操作器输出的统一标准电流信号，
智能电动执行器的总体结构设计如图2所示，采DSP为核心的数据采集、计算和状态检测系统控制系统指令、位置反馈信号和手动指令转换成数字信号后都进人DSP处理器，其指令信号与位置反馈信号的差值经过控制器计算后输出控制和驱动电动机，
人机接口采用液晶显示器和按钮，输人指令和输出内部状态，通信接口则用来与网络连接，接受和发送各种指令和状态数据。
为减轻DSP的信息处理量，对执行器位置反馈信号进行了预处理，执行器实际位置信号通过机械齿轮传动方式带动ROQ425光电增量编码器，编码器输出的符合RS-485协议的电平信号需转换成可以输入单片机的TTL电平信号由于编码器工作的时序原因，数据的输出在时钟信号的下降沿转换，在时钟信号的上升沿传送，因此选用了MAX491全双工的转换芯片，以25 Mbps的速率进行数据传输。
智能电动执行器接受的是来自控制系统或DCS系统的信号，一般对过程控制而言其控制周期一般在100s此处为保证对变频驱动的控制计算的需要，
它通过操控定子的磁通实现对转了的精确控制，DSP不断地对定子MMF(磁动势)通量进行监控，同时监控它与转子的相对位置，然后通过一个查询表来实现再调整，这个方法被称为磁束向量控制，向量驱动在结构上包含由6个输入二级管组成的电力转换部件，用于对三相电源进行整流，使其转换为固定的脉冲直流电压，用电容对其进行滤波，使其成为平稳的直流总线电压。
变频器部件中的一组6个晶体管将直流总线电压转换为一个合成的三相脉宽调制电压，并将其作为电机的直接动力，向量驱动与脉宽调制动的不同之处在于它使用了2个相互独立的反馈控制回路，如图3所示，控制幅值的回路称为电流反馈，它使用一个传感器，比如钳式电表或霍尔效应传感器等，来检测每条定子线圈上的定子电流9，当负载增加时，
向量驱动对此做出的响应是立即增大定子电流，如图4所示，结果是转矩增大以满足负载的要求，另一条回路用来控制相对位置，称为速度反馈，它使用一个转速计来检测转子的速度，向量驱动的位置控制技术使得滑差频率总是位于定子磁通与转子磁通相互正交的位置，从而总是产生最大的转矩，如果负载发生变，会导致转子转速改变进而使滑差发生变化。
此时，反馈探测器检测到新的转子转速，向量驱动改变定子磁场的频率，直到电机的滑差使定子和转子磁通恢复到所期望的 90°正交关系这个方法被称为磁场导向。
我们设计的变频电路用于中小功率交流传动，采用交一直一交的变频拓扑结构，变频器主电路和传统变频器相同，交流网侧是采用三相二极管不可控整流桥，中间电容滤波，构成直流母线，逆变器为六臂逆变桥，6 个开关元件各并联反馈二极管，按一定调制策略控制，输出三相交流。
该智能变频电动执行器采用VPC3+C芯片进行网络功能开发，VPC3+C芯片集成有全部PrOfbus-DP协议，能自动识别和支持12Mbit/s的数据传输率，所以可以自动完成信息处理、地址识别、数据安全排序和PrOfibus-DP协议处理功能，减轻了软件开发压力，为保证一定的通用性，设计有标准 RS-485 通信口，智能电动执行器的基本功能设计
为保证智能电动执行器能与网络连接，采用相关网络通信芯片，保证网络连接功能的实现主要是实现与目前使用较广的几种现场总线标准网络的连接，现采用德国VIPA公司的VPC3+C芯片开发PROFIBUS-DP智能网络接口能够实现开发的简单化，
内置记忆芯片于控制部件，在输入电压低于额定电压前的瞬间，自动记下现场数据，当输入电压恢复正常后，能保证系统继续工作，除自动跟踪输入信号实现阀门的开度操作外，也可在现场以手动操作按键方式电动改变阀门开度，它可进行现场操作或远方操作，完成手动操作及手动/自动之间无扰动切换。
当执行机构控制电路中MCU发出开或关的命令后，执行机构在6s内不动作，将被判定为电机堵转，同时显示器出现闪烁，并停止发出开或关命令，执行机构将停止运行，
这次还增加了流量特性修正软件，灵活设定、改变流量特性，提高调节阀控制性能，使一种固有特性的调节阀可以拥有多种输出特性，结论
通过研究和试验，我国智能电动执行器基本达到设计要求，
关键词：
