音乐喷泉

1、前言

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。音乐喷泉的控制系统是音乐喷泉设计的核心。下面的MZ510系列变频器在南京某广场的应用为例，阐述音乐喷泉的变频控制。

2、喷泉控制系统的构成

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。控制系统流程图如下图所示：
    

3、变频器的介绍

MZ510系列变频器是中智电气南京有限公司推出的经济型矢量变频器。MZ510无PG矢量量型变频器采用先进的磁通算法具有以下特点：
Ø 起动转矩大0.5Hz/150%（SVC）
Ø 过载能力强150%额定电流60S；180%额定电流10S
Ø 调速范围宽  1：100
Ø 稳速精度高  ±0.5%*高速度
Ø 动态响应快  <20mS
Ø 加减速特性优良 0.1S（*短）
MZ510优良的加减速特性能配合负载水泵实现*短时间内平稳的加减速；MZ510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。

4、参数设置和调试

Ø P0-02=1                   段子指令通道
Ø P0-03=1                   模拟量AI1设定频率
Ø P0-17=1.5S                加速时间
Ø P0-18=1.5S                减速时间
Ø P1-01=11KW              电机额定功率
Ø P1-02=380V               电机额定电压
Ø P1-03=23A                电机额定电流
Ø P1-04=50Hz               电机额定频率
Ø P1-05=1460rpm           电机额定电流
Ø P4-15=5V                 AI1上限值
Ø P4-17=2.5s                AI1输入滤波时间
Ø P5-02=4                  继电器故障输出
Ø P9-09=10                 故障自动复位次数
Ø P9-11=0.5s                故障自动复位间隔时间

5、变频器的电气接线图如下图所示：

     
          

6、调试注意事项：

（1）音频信号干扰问题
从变频器的工作原理知道，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、耦合等方式对其他设备产生干扰。音乐喷泉系统中谐波干扰会经过音频放大系统放大后形成刺耳的噪声并影响音乐的播放。调试时遇到这种情况采取以下措施：[1]降低变频器的载波频率[2]变频器可靠接地、接地线采用线径较粗的线，并且接地点与变频器距离要尽量短[3]变频器的输入输出动力线尽量远离音频信号线和控制线，不要将动力线和控制线走在同一个线槽中[4]音频信号系统的电源尽可能与变频器的供电电源隔离等
（2）变频器的跳保护问题
喷泉水泵随音频信号的强弱随时调节转速，这就要求变频器响应速度快。在调节变频器的参数时加减速时间应尽量短，但加减速时间过短容易出现过流保护，应根据现场的实际情况设置合适的加减速时间。为了降低音频调频信号干扰，模拟量AI1需适当设置滤波时间。MZ510系列变频器具有故障自动复位功能。为了避免干扰信号引起变频器的故障，在调试时可将此功能打开。

7、结束语

MZ510在南京某广场项目的成功应用为音乐喷泉控制行业提供了一个应用的典范。事实证明，MZ510具有优良的控制特性完全能够满足音乐喷泉瞬时同步的控制需要、使水柱伴随着音频信号的变化而变化，在节能的同时给人带来了梦幻般美妙的感受。