王文惠　孫國平　干傳東

摘 要 能源是目前世界緊缺性問題，電力緊缺是目前我國一大現實問題。使用變頻器后，可節(jié)電49% 。延長設備的使用壽命， 可使電動機軟起動、軟停止，避免對機械的沖擊，所以延長設備的使用壽命。降低噪音， 按負載的大小調節(jié)轉速，可以降低機械和風機等的噪聲。

關鍵詞 脈寬調制（PWM） 控制技術 變頻器

中圖分類號：TM33 文獻標識碼：A

為提高環(huán)境的舒適性， 在電梯、電動車上采用變頻器調速，可以改善加速與減速的平滑性，從而可提高乘坐的舒適感。實現自動化，使設備小型化，近幾年來，通用變頻器在國民經濟各部門得到了迅速的推廣應用。

一、電器傳動國內外發(fā)展概況

電器傳動是指以各類電動機為動力的傳動裝置與系統(tǒng)。因電動機種類的不同，有直流電動機傳動、交流電動機傳動、步進電動機傳動、伺服電動機傳動、等等。眾所周知，直流電動機盡管比交流電動機結構復雜、成本高維修保養(yǎng)費用較貴，但其調速性能很好，所以，在調速傳動領域中一直占主導地位。然而，由于電力電子技術的迅速，發(fā)展，使電器傳動發(fā)生了重大變革，即交流調速傳動迅猛發(fā)展，電器傳動交流化的新時代已經到來。

交流電動機與直流電動機相比，有結夠簡單、牢固、成本低廉等許多點，缺點是調速困難、現在，借助電力電子技術以解決了交流電動機調速問題，交流電動機調速傳動已占主導地位。據日本早年統(tǒng)計，1975年交流電動機調速與直流電動機調速之比是1 ：3，而到了1985年成了3 ：1。近10多年來發(fā)展更快。20世紀末，在工業(yè)發(fā)達國家，交流調速已占主導地位。

縱觀交流電動機調速傳動發(fā)展的過程，大致是沿著三個方向發(fā)展的：一個是取代直流調速實現少維修、省力化為目標的高性能交流調速；另一個是以節(jié)能為目的的，改恒速為調速，用于交流電氣傳動中的變頻器實際上是變壓（Variable Voltage，簡稱 VV） 變頻（Variable Frequency 簡稱VF） 器，即VVVF.正弦波PWM法（SPWM）是為了克服等脈寬PWM法的缺點而發(fā)展來的.它從電動機供電電源的角度出發(fā)，著眼于如何產生一個可調頻調壓的三相對稱正弦波電源。

直流可以認為是頻率為零的交流，由直流變?yōu)槎l定壓或調率調壓交流電的變頻器，稱為逆變器。

將整流電路、逆變器電路、檢測電路、保護電路等集成于一體的功率集成電路（Power Integrated Circute ，簡稱PIC） 等。

二、步進電動機PWM控制信號生成方法

現代步進電動機控制電路有兩種類型，一類是適用于個人計算機（PC）控制的，指令及控制信號通過串行接口傳送，也可以通過計算機下裝程序后脫機運行.這類控制電路稱為I/O主控制器.另一類適用于可編程序控制器（PLC）或單片機控制、指令和數據是通過并行口傳輸的.這類控制電路稱為定位主控制器。

I/O主控制器由CPU及外圍電路夠成，本身就是一臺計算機，與PC聯機，可以使用高級語言編程及調試，進行實時的操作，有的其內部設有EEPROM，并設有有關程序控制指令，一旦將程序裝入，可以脫機運行，使系統(tǒng)成本降低。

定位主控制器與通用PLC、單片機夠成系統(tǒng)，用于定位點數較少的應用場合，適用于簡單、重復性大的工作。

三、工廠使用通用變頻器

近幾年來，通用變頻器在國民經濟各部門得到了迅速的推廣應用。應用的領域，如果按照負載的種類來分，有如下各類：

（一）風力水力機械類。

1、冷卻塔冷卻水溫度控制，用溫度傳感器檢測出冷卻水溫度，用以控制冷卻風扇的轉速（變頻調速），使冷卻水溫自動地保持一定，可節(jié)電和降低噪聲。

2、制冰機鼓風量控制，在制冰過程中，為了使冰中不要有氣泡，以便制出透明冰塊，就要改變冷風的風量：在冷凍初期，加大冷風量；而在冷凍的中期和后期，將冷風量將到50%以下，使冰塊透明。

3、工廠操作臺有害氣體排氣風機的控制，當一個操作臺上有人正在操作，有害氣體放出時，操作臺上方抽風風道的閥門即打開，同時送出一個調頻信號。根據風道閥門開閉的多少調節(jié)抽風機的轉速。這樣既可充分地排出有害氣體，又可節(jié)能；同時也避免了因風道閥門閉合，使抽風機轉速不變而產生的刺耳的尖噪聲。

4、水塔水位自動控制，檢測水箱水位的高低，調節(jié)揚水泵的轉速，使水位保持一定。這樣既可以防止水箱內的水水箱溢出，又可防止枯水，同時又可以節(jié)電。

（二）工作機械類。

1、平面磨床，用變頻器驅動平面磨床的磨頭電動機。在研磨超硬質材料時，必須高速研磨。這時使用專用高速電動機，要求變頻器的輸出頻率達一百至數百赫茲。使用變頻器不但可以方便地獲得可調的高速，而且可以提高加工精度。

2、沖壓機，傳統(tǒng)的沖壓機電動機為直流電動機或滑差電動機。改為標準的交流電動機，由變頻器驅動后，不但可根據沖壓材料的材質、板厚和加工內容，任意地調節(jié)沖壓速度，而且安全、節(jié)電。

3、機床工作臺走行裝置， 機床工作臺走行裝置原由變極電動機驅動。改用普通電動機， 由變頻器驅動后，可平滑地調速，使操作性能提高，并且使電動機小型化、輕量化。

4、起重機運行小車電動機的控制， 起重機 （行車） 運行小車電動機改用變頻器供電驅動后，可平穩(wěn)地起動和停車，避免因起動和突停造成起吊重物的擺動；可低速移動，使起吊重物正確地定位，同時可降低噪聲，電梯也是。.

其它，還有車床、銑床的驅動、離心分離機的驅動、污水處理機械的驅動等等。

四、工廠使用通用變頻器的好處

通用變頻器之所以得到廣泛的應用，究其原因，主要是因為使用變頻器后，可以達到以下幾個目的：

1、節(jié)能：對于風機、泵類等機械，需要按所要求的流量調節(jié)電動機轉速的，以及對于擠出使用變頻器調速機、攪拌機等需要按負載狀態(tài)調節(jié)電動機轉速的， 使用變頻器后，可以節(jié)電節(jié)能。可節(jié)電49% 。

2、實現自動化：可以提高搬運機械的停車精度；可提高流水線調速控制的精度；加反饋控制環(huán)節(jié)以控制流量，可實現流量控制的自動化等。

3、提高產品質量：在產品制造業(yè)中，使用變頻器調速可實現最合適的作業(yè)線速度控制， 在加工工業(yè)中，使用變頻器調速可實現最合適的加工速度等，由此而使產品質量提高。

4、使設備小型化：轉速越高，則機械的體積也越小。所以使用變頻器調速，提高設備的轉速，可使設備小型化，由于軟起動、軟停止，沖擊減小，可削減機械設備的設計裕量，從而也可實現設備的小型化。

5、延長設備的使用壽命：使用變頻器可使電動機軟起動、軟停止，避免對機械的沖擊，可以延長設備的使用壽命。

6、降低噪音，：按負載的大小調節(jié)轉速，可以降低機械和風機等的噪聲。

7、提高環(huán)境的舒適性：在電梯、電動車上采用變頻器調速，可以改善加速與減速的平滑性，從而可提高乘坐的舒適感?！?/p>

（作者單位：江蘇北方湖光光電有限公司）