【正文】 應(yīng)用，幾乎國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行各業(yè)都與變頻器密不可分。按照720元/KW價(jià)格估計(jì)，即使在不考慮新增電動(dòng)機(jī)的情況下，我國(guó)變頻器市場(chǎng)規(guī)模已達(dá)到731億元，發(fā)展空間十分廣闊。交流變頻調(diào)速技術(shù)是強(qiáng)弱電混合，機(jī)電一體的綜合技術(shù)，既要處理巨大電能的轉(zhuǎn)換（整流、逆變），又要處理信息的收集、變換和傳輸，因此它必定會(huì)分成功率和控制兩大部分。前者要解決與高壓大電流有關(guān)的技術(shù)問(wèn)題，后者要解決的軟硬件控制問(wèn)題。因此，未來(lái)高壓變頻調(diào)速技術(shù)也將在這兩方面得到發(fā)展，其主要表現(xiàn)為：?、?高壓變頻器將朝著大功率，小型化，輕型化的方向發(fā)展。 ② 高壓變頻器將向著直接器件高壓和多重疊加（器件串聯(lián)和單元串聯(lián)）兩個(gè)方向發(fā)展。 ③ 更高電壓、更大電流的新型電力半導(dǎo)體器件將應(yīng)用在高壓變頻器中。 ④ 現(xiàn)階段，IGBT、IGCT、SGCT仍將扮演著主要的角色，SCR、GTO將會(huì)退出變頻器市場(chǎng)。 ⑤ 無(wú)速度傳感器的矢量控制、磁通控制和直接轉(zhuǎn)矩控制等技術(shù)的應(yīng)用將趨于成熟。 ⑥ 全面實(shí)現(xiàn)數(shù)字化和自動(dòng)化：參數(shù)自設(shè)定技術(shù)；過(guò)程自?xún)?yōu)化技術(shù)；故障自診斷技術(shù)。 ⑦ 應(yīng)用32位MCU、DSP及ASIC等器件，實(shí)現(xiàn)變頻器的高精度，多功能。 ⑧ 相關(guān)配套行業(yè)正朝著專(zhuān)業(yè)化，規(guī)?；l(fā)展，社會(huì)分工將更加明顯。第二節(jié) 變頻器的結(jié)構(gòu)及其內(nèi)容 ，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，交流變頻技術(shù)從理論到實(shí)際逐漸走向成熟。變頻器不僅調(diào)速平滑，范圍大，效率高，啟動(dòng)電流小，運(yùn)行平穩(wěn)，而且節(jié)能效果明顯。因此，交流變頻調(diào)速已逐漸取代了過(guò)去的傳統(tǒng)滑差調(diào)速、變極調(diào)速、直流調(diào)速等調(diào)速系統(tǒng)，越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于冶金、紡織、印染、煙機(jī)生產(chǎn)線及樓宇、供水等領(lǐng)域。一般分為整流電路、平波電路、控制電路、逆變電路等幾大部分。 1. 整流電路 整流電路的功能是把交流電源轉(zhuǎn)換成直流電源。整流電路一般都是單獨(dú)的一塊整流模塊.2. 平波電路 平波電路在整流器、整流后的直流電壓中含有電源6倍頻率脈動(dòng)電壓，此外逆變器產(chǎn)生的脈動(dòng)電流也使直流電壓變動(dòng)，為了抑制電壓波動(dòng)采用電感和電容吸收脈動(dòng)電壓(電流)，一般通用變頻器電源的直流部分對(duì)主電路而言有余量，故省去電感而采用簡(jiǎn)單電容濾波平波電路。3. 控制電路 現(xiàn)在變頻調(diào)速器基本系用16位、32位單片機(jī)或DSP為控制核心，從而實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化控制。變頻器是輸出電壓和頻率可調(diào)的調(diào)速裝置。提供控制信號(hào)的回路稱(chēng)為主控制電路，控制電路由以下電路構(gòu)成:頻率、電壓的“運(yùn)算電路”，主電路的“電壓、電流檢測(cè)電路”，電動(dòng)機(jī)的“速度檢測(cè)電路”。運(yùn)算電路的控制信號(hào)送至“驅(qū)動(dòng)電路”以及逆變器和電動(dòng)機(jī)的“保護(hù)電路變頻器采取的控制方式，即速度控制、轉(zhuǎn)拒控制、PID或其它方式4 逆變電路逆變電路同整流電路相反，逆變電路是將直流電壓變換為所要頻率的交流電壓，以所確定的時(shí)間使上橋、下橋的功率開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通和關(guān)斷。從而可以在輸出端U、V、W三相上得到相位互差120176。電角度的三相交流電壓。第三章 可編程控制器的概況 第一節(jié) 可編控制器的產(chǎn)生與應(yīng)用 可編程控制器（PLC）是集計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、和通信技術(shù)為一體放入新型自動(dòng)控制技術(shù)。其性能優(yōu)越，已被廣泛的應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，并已成為工業(yè)自動(dòng)化的三大支柱（PLC、工業(yè)機(jī)器人、CAD/CAM）之一。PLC的應(yīng)用已成為一個(gè)世界潮流，在不久的將來(lái)PLC技術(shù)在我國(guó)將得到更全面的發(fā)展。一、可編程控制器的產(chǎn)生及發(fā)展 可編程控制器的產(chǎn)生可追溯到20世紀(jì)60年代末，在可編程控制器出現(xiàn)以前，繼電器控制在工業(yè)控制領(lǐng)域占主導(dǎo)地位，由此構(gòu)成的控制系統(tǒng)都是按預(yù)先設(shè)定好的時(shí)間或條件順序地工作，若要改變控制的順序就必須改變控制系統(tǒng)地硬件連線，這樣就使其應(yīng)用在很多方面受到限制，其通用性和靈活性都比較差。 20世紀(jì)60年代末，計(jì)算機(jī)技術(shù)開(kāi)始應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，由于價(jià)格高、輸入輸出電路不匹配、編程難度大以及難于適應(yīng)惡劣工業(yè)環(huán)境等原因，未能在工業(yè)控制領(lǐng)域獲得推廣。 1968年，美國(guó)最大的汽車(chē)制造商——通用汽車(chē)公司（GM）為了適應(yīng)生產(chǎn)工藝不斷更新的需要，要求尋找一種比繼電器更可靠、功能更齊全、響應(yīng)速度更快的新型控制器，并從用戶(hù)角度提出了新一代控制器應(yīng)具備的十大條件，立即引起了開(kāi)發(fā)熱潮。其主要內(nèi)容是：1) 編程簡(jiǎn)單，可在現(xiàn)場(chǎng)修改程序；2)維護(hù)方便，最好是插件式；3)可靠性高于繼電器控制柜；4)體積小于繼電器控制柜；5)可將數(shù)據(jù)直接送入管理計(jì)算機(jī)；6)在成本上可與繼電器控制柜競(jìng)爭(zhēng)；7)輸入可以是交流115V；8)輸出為交流115V、2A以上，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥等；9)在擴(kuò)展時(shí)，原系統(tǒng)只需很小變更；10) 用戶(hù)程序存貯器容量至少能擴(kuò)展到4K。這就是著名的GM 10條。如果說(shuō)各種電控制器、電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展是可編程序控制器出現(xiàn)的物質(zhì)基礎(chǔ)，那么GM 10 條就是可編程序控制器出現(xiàn)的直接原因。 1969年，美國(guó)數(shù)據(jù)設(shè)備公司(DEC)研制出世界上第一臺(tái)可編程控制器，并成功地應(yīng)用在GM公司的生產(chǎn)線上。其后日本、西德等相繼引入，使其迅速發(fā)展起來(lái)。但這一時(shí)期它主要用 于順序控制，雖然也采用了計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)思想，但當(dāng)時(shí)只能進(jìn)行邏輯運(yùn)算，故稱(chēng)為可編程邏輯控制器，簡(jiǎn)稱(chēng)PLC(ProgrammableLogic Controller)。 70年代初期誕生的微處理器和微型計(jì)算機(jī)，經(jīng)過(guò)不斷地開(kāi)發(fā)和改進(jìn)，軟、硬件資源和技術(shù)已經(jīng)十分完善，價(jià)格也很低廉，因而滲透到各個(gè)領(lǐng)域?？删幊绦蚩刂破鞯脑O(shè)計(jì)和制造者及時(shí)吸收了微型計(jì)算機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，引入了微處理器和其它大規(guī)模集成電路，誕生了新一代的可編程序控制器。70年代后期，隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，使PLC從開(kāi)關(guān)量的邏 輯控制擴(kuò)展到數(shù)字控制及生產(chǎn)過(guò)程控制領(lǐng)域，真正成為一種電子計(jì)算機(jī)工業(yè)控制裝置，故稱(chēng) 為可編程控制器，簡(jiǎn)稱(chēng)PC(ProgrammableController)。但由于PC容易和個(gè)人計(jì)算機(jī)(Personal Computer)相混淆，故人們?nèi)粤?xí)慣地用PLC作為可編程控制器的縮寫(xiě)。 1985年1月國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）對(duì)可編程序控制器給出如下定義“可 編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都 應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充的原則設(shè)計(jì)”。 PLC從誕生至今，其發(fā)展大體經(jīng)歷了三個(gè)階段：從20世紀(jì)70年代至80年代中期，以單 機(jī)為主發(fā)展硬件技術(shù)，為取代傳統(tǒng)的繼電器—接觸器控制系統(tǒng)而設(shè)計(jì)了各種PLC的基本型號(hào)。 到80年代末期，為適應(yīng)柔性制造系統(tǒng)(FMS)的發(fā)展，在提高單機(jī)功能的同時(shí)，加強(qiáng)軟件的開(kāi) 發(fā)，提高通信能力。90年代以來(lái)，為適應(yīng)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)的發(fā)展，采用多CPU的PLC系統(tǒng)，不斷提高運(yùn)算速度和數(shù)據(jù)處理能力。PLC與傳統(tǒng)的繼電器邏輯相比，它具有如下優(yōu)點(diǎn)： 1）由于采用了大規(guī)模集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)，因此可靠性高、邏輯功能強(qiáng)且體積小。 2）在需要大量中間繼電器、時(shí)間繼電器及計(jì)數(shù)繼電器的場(chǎng)合，PLC 無(wú)需增加硬設(shè)備， 利用微處理器及存儲(chǔ)器的功能，就可以很容易地完成這些邏輯組合和運(yùn)算，大大降低了控制成本。 3）由于PLC采用軟件編制程序來(lái)完成控制任務(wù)，所以隨著要求的變更對(duì)程序進(jìn)行修改 顯得十分方便，具有很好的柔性。繼電器線路則是通過(guò)許多真正的“硬”繼電器和它們之間的硬接線達(dá)到的，要想改變控制功能，必須變更硬接線，重新配置，靈活性差。 4）新一代PLC除具有遠(yuǎn)程通訊功能以及易于與計(jì)算機(jī)接口實(shí)現(xiàn)群控外，還可通過(guò)附加高性能模塊對(duì)模擬量進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的控制功能，這對(duì)于布線邏輯的繼電器控制系統(tǒng)是無(wú)法辦到的。 PLC雖然采用了計(jì)算機(jī)技術(shù)和微處理器，但是它與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)相比又具有如下特點(diǎn)： 1）PLC繼承了繼電器系統(tǒng)的基本格式和習(xí)慣，采用了面向控制過(guò)程和操作者的邏輯語(yǔ)言，以繼電器邏輯梯形圖為編程語(yǔ)言，梯形圖符號(hào)和定義與常規(guī)繼電器展開(kāi)圖完全一致，容 易學(xué)習(xí)和掌握。并作了大量的擴(kuò)展改進(jìn)，可以視為繼電器系統(tǒng)的超集，所以，對(duì)于有繼電器 系統(tǒng)方面知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的人來(lái)說(shuō)，尤其是現(xiàn)場(chǎng)的技術(shù)人員，學(xué)習(xí)起來(lái)十分方便。 2）PLC是從針對(duì)工業(yè)順序控制并擴(kuò)大應(yīng)用而發(fā)展起來(lái)的，一般是由電氣控制器的制造廠 家研制生產(chǎn)，其硬件結(jié)構(gòu)專(zhuān)用，標(biāo)準(zhǔn)化程度低，各廠家的產(chǎn)品不通用。工業(yè)控制計(jì)算機(jī)是指 能夠與現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)控制對(duì)象的傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)直接接口，能夠提供各種數(shù)據(jù)采集和控制功能，并能在惡劣的工業(yè)環(huán)境中可靠運(yùn)行的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱(chēng)工業(yè)控制機(jī)或工控機(jī)。工業(yè)控制機(jī)是 由通用計(jì)算機(jī)推廣應(yīng)用發(fā)展起來(lái)的，一般由微機(jī)廠、芯片及板卡制造廠開(kāi)發(fā)生產(chǎn)。它在硬件結(jié)構(gòu)方面的突出優(yōu)點(diǎn)是總線標(biāo)準(zhǔn)化程度高，產(chǎn)品兼容性強(qiáng)。 3）PLC的運(yùn)行方式與工業(yè)控制機(jī)不同，它對(duì)邏輯順序控制很適應(yīng)，雖也能完成數(shù)據(jù)運(yùn)算、PID調(diào)節(jié)等功能，但微機(jī)的許多軟件還不能直接使用，須經(jīng)過(guò)二次開(kāi)發(fā)。它采用的梯形圖編 程語(yǔ)言很受熟悉繼電器控制而不熟悉計(jì)算機(jī)的電氣技術(shù)人員的歡迎。工業(yè)控制機(jī)可使用通用微機(jī)的各種編程語(yǔ)言，因而其軟件資源十分豐富，特別是有實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的支持，故對(duì)要求 快速、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、模型復(fù)雜的工業(yè)對(duì)象的控制占有優(yōu)勢(shì)。但它對(duì)使用者的技術(shù)水平要求較高，即應(yīng)具有一定的計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)知識(shí)。 4）PLC和工業(yè)控制機(jī)都是專(zhuān)為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用環(huán)境而設(shè)計(jì)的。PLC 在