【正文】 定具體降低調速范圍，在實際配泵時揚程設定在高效區(qū)，水泵的調速范圍將進一步變小，其頻率變化范圍在 40Hz以上，也就是說轉速下降在 20%以內。對于水泵電機，加減速時間的選擇在 秒之間 [21]。變頻器根據負載的轉動慣性的大小，在啟動和停止電機時所需的時間就不同，設定時間過短會導致變頻器在加速時過電流，在減速時過電壓保護；設定時間過長會導致變頻器在調速運行時使系統(tǒng)變得調節(jié)緩慢，反應遲滯，應變應變能力差，系統(tǒng)易處于短期不穩(wěn)定狀 態(tài)中。另一個就是泵出口壓力恒壓控制?？刂葡到y(tǒng)又回到初始工作狀態(tài)Ⅰ，開始新一輪循環(huán)。當早晨用水量再次增加時，水泵 1電動機工作在調速運行狀態(tài)，當變頻器輸出頻率增至工頻 fi（即 50Hz）， 水管水壓低于設定水壓上限 Pi 時（水泵 1 電機 f=fi， P≦ Pi），接通變頻器 BX 端，變頻器 FWD 斷開， KM3 斷開，水泵 1 電機自變頻器輸出端斷開； KM2 得電，水泵 1電機接至變頻器輸出端；接通變頻器 FWD 端，于此同時變頻器 BX 端斷開。當晚上用水量大量減少時，水壓增加，水泵 1 電機在變頻器作用下，變頻器輸出頻率下降，電機轉速下降，水泵輸出流量減少，當變頻器輸出頻率下降到指定值 fmin，電機轉速下降到指定值，水管水壓高于設定水壓上限 Pk 時（ f=fmin， P＜ Pk），在系統(tǒng)控制下，水泵 2電機在工頻斷開， 2 水 泵 1 繼續(xù)在變頻器拖動下變頻運行。從而實現(xiàn)水泵 2 由變頻切換至工頻電網運行，水泵 1接入變頻器并啟動運行，在系統(tǒng)調節(jié)下變頻器輸出頻率不斷增加，直到管網水壓達到設定值 （ Pi＜ P＜ Pm） 為止。水泵 2 工頻運行后，開啟水泵 2閥門，水泵 2 工作在工頻狀態(tài)。按下相應的按鈕，選擇機組運行， KM2 得電，水泵 2 先接至變頻器輸出端，接著接通變頻器 FWD 端。 Ⅰ 圖 32 異步電動機變壓變頻調速控制特性 Figure 32 The control characteristics of variable pressure and frequency control with asynchronous motor 圖 33 供水控制系統(tǒng)原理結構圖 Figure 33 The structure diagram for the principle of Water Supply Control System 吉林農業(yè)大學學士學位論文（設計） 變頻調速恒壓供水系統(tǒng)的設計 13 水泵 2 變頻啟動，頻率達到 50Hz，水泵 1 變頻運行，水泵 2 工頻運行。系統(tǒng)工作原理結構見 圖 33。 圖 31 恒壓頻比控制特性 1不帶定子壓降補償 2帶定子壓降補償 Figure 31 Constant voltage and frequency ratio control characteristics 1 The pensation for pressure drop with no stator 2 The pensation for pressure drop with stator 吉林農業(yè)大學學士學位論文（設計） 變頻調速恒壓供水系統(tǒng)的設計 12 在變頻調速恒壓供水系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)的裝機容量足夠大，所以不會出現(xiàn)基頻以上調速的情況，因此主要考慮基頻以下調速。如果電動機在不同的轉速下都具有額定電流，即電機都能在溫升允許情況下長期運行，則轉矩基本上隨磁通變化。由式 （ 32） 可知，這將迫使磁通與頻率成反比的降低，相當于直流電機弱磁升速的情況 [19]。其控制特性如圖 31 所示。 然而，繞組中的感應電動勢是難以直接測量的，當電動勢的值較高時，可以忽略定子繞組的漏磁阻抗壓降，而認為 定子相電壓 U1≈ Eg，則得 U1/?1=常值 （ 34） 這是恒壓頻比的控制方式。對此，需要考慮基頻（額定頻率）以下和基頻以上兩種情況。如果磁通太弱，沒有充分利用電機的鐵心，也不能產生足夠的電磁力矩，影響電機的加減速時的快速性；如果增大磁通，又會使鐵心飽和，從而導致過大的勵磁電流，嚴重時會因繞組過熱而損壞電機三相異步電機定子每相電動勢的有效值是 Eg= (32) 式中， ?1— 定子頻率； N1— 定子每相繞組串聯(lián)匝數(shù)； KN1— 基波繞組系數(shù)； Φm— 每極氣隙磁通量。這種調速方法 ,可以獲得很大的調速范圍，很好的調速平滑性和相對穩(wěn)定性 [17]。 由異步電動機的轉速公式 n=60?1(1s)/np=n1(1－ s) (31) 式中， n 為電動機轉速； ?1為電動機定子的供電頻率； s 為轉差率； np 為電動機定子繞組極對數(shù)； n1為旋轉磁場的同步轉速。 變頻調速的基本原理 系統(tǒng)中的水泵機組應用變頻調速技術。如果水泵工況點偏離設計工作點較遠，不僅會引起水泵運行效率降低、功率升高或者發(fā)生嚴重的氣穴現(xiàn)象，還可能導致管網壓力不穩(wěn)定而影響正常的供水。反應水泵運行工程的水泵工作點也稱為水泵工況點，是指水泵在確定的管路系統(tǒng)中，實際運行時所具有的揚程、流量以及相應的效率、功率等參數(shù)。 AT89C51 單片機的主要特性有：與 MCS51 兼容， 4KB 可編程閃爍存儲器， 1000次的擦寫循環(huán)周期， 10 年數(shù)據保留時間， 0Hz24MHz全靜態(tài)工作，三級程序存儲器鎖定， 1288 位內部 RAM， 32 可編程 I/O 線，兩個 16 位定時器 /計數(shù)器， 5 個中斷源，可編程串行通道，低功耗的閑置和掉電模式以及片內振蕩器和時鐘電路。 該器件采用 ATMEL 公司的高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。 AT89C51 是美國 ATMEL 公司生產的低電壓、高性能 CMOS 8 位單片機。單片機將更易用、性能更加穩(wěn)定、價格更低，而主流仍然是 8 位機。 個性是指一些面向特殊領域、特殊設計的單片機，如用于特殊控制的簡單電路，有的單片機只有一個定時器，內部集成上電復位電路， ROM 只有 1K 的 SOP8 的單片機，價格在 1 元人民幣以下。 3 共性和個性 共性，是指單片機的共同特性， 8051 為代表的單片機架構和指令對整個單片機領域產生了深遠的影響，其他單片機或多或少都會受到其加構的影響。 2 資源豐富 盡管單片機內部已經由最初的微處理器變?yōu)槲⒖刂破?，實現(xiàn)在單片化，但是出于成本和穩(wěn)定性的考慮，如 A/D(模 /數(shù)轉換器 )、 D/A(數(shù) /模轉換器 )、 PWM(脈沖產生器 )以及 LCD(液晶 )驅動器等也集成到內部，出于開發(fā)和調試的方便，大多支持ISP 下載 、片上調試、定時器 /計數(shù)器、上電復位電路、甚至集成有單運放電路。有的還使用雙晶振設計，在空閑時候關閉高速晶振，使 用片內或外部低速晶振。 綜上所述，單片機的發(fā)展趨勢主要有以下幾個特點 1 低功耗 制作工藝全部 CMOS 化。現(xiàn)在的單片機基本上采用 CMOS 技術，但已經大多數(shù)采用了，有個別的公司，如 Motorola公司則已采用 技術。而 TI 公司的 MSP430X11X 系列的工作電壓也是低達 [15]。而一些廠家，則生產出可以在 ～6V的條件下工作的單片機。 擴大電源電壓范圍以及在較低電壓下仍然能工作是今天單片機發(fā)展的目標之一。 Philips 公司的單片機 P87LPC762 是一個很典型的例子，在空閑時，其功耗為 mA，而在節(jié)電方式中，其功耗只有 。 吉林農業(yè)大學學士學位論文（設計） 變頻調速恒壓供水系統(tǒng)的設計 9 其次，是功耗、封裝及電源電壓方面。因此，這類單片機十分容易構成網絡。例如， Infineon公司的 C 505C， C515C， C167CR， C167CS32FM，81C90； Motorola 公司的 68HC08AZ 系列等。這些部件包括一般常用的電路，例如：定時器，比較器， A/D 轉換器， D /A 轉換器，串行通信接口， Watchdog電路， LCD 控制器等。目前，用戶對單片機的需要越來越多，但要求也越來越高，在這個刺激下，單片機技術在很多方面都有了進步。單片機的最明顯的優(yōu)勢，就是可以嵌入到各種儀器、設備中。以解決復雜系統(tǒng)計算和高速數(shù)據處理為主的工作仍然是巨型機在起作用，故而，巨型機在目前在朝高速及處理能力的方向努力。中國單片機市場經過近三十年的發(fā)展，及在國家的支持下，也產生了一些非常優(yōu)秀的單片機設計生產廠家。國內的單片機發(fā)展在前幾年以 51 及其兼容系列為主。代表產品有 intel 公司的 MCS96 系列 ,TI 公司的 TMS9900,NEC 公司的 783系列和 NS 公司的 HPC16040 等。代表產品有 Intel 公司的 MCS51 系列機 ,Motorola 公司的 MC6801 系列機 ,TI 公司的TMS7000系列機 ,此外 ,Rockwell,NS,GI和日本松下等公司也先后生產了自己的單片機系列 [14]。在指令系統(tǒng)方面 ,普遍增設了懲處法和比較指令。這個時代生產的單片機隨眼已能在單塊芯片內集成 CPU,并行口 ,定時器 ,RAM和 ROM等功能部件 ,但性能低 ,品種少 ,應用范圍也不是很廣 ,典型的產品有 Inrel 公司的 MCS48 系列機。典型的代表產品有 Fairchild 公司吉林農業(yè)大學學士學位論文（設計） 變頻調速恒壓供水系統(tǒng)的設計 8 的 F8 和 Mostek387 公司的 3870 等。 第一代單片機 (19741976):這是單片機發(fā)展的起步階段。從此 ,單片機開始迅速發(fā)展 ,應用領域也在不斷擴大。 單片機的發(fā)展史 1974 年 ,美國仙童 (Firchild)公司研制出世界第一臺單片微型機 F8。隨著控制范疇的不斷拓展，單片機的應用領域也將越來越廣泛，它已從根本上改變了傳統(tǒng)的控制方法和設計思想。要利用某型號單片機開發(fā)自己的應用系統(tǒng)，掌握其結構特征和技術特征是必須的。軟件特征是指指令系統(tǒng)特性和開發(fā)支持環(huán)境，指令特性即我們所說的單片機的尋址方式，數(shù)據處理和邏輯處理方式，輸入輸出特性及對電源的要求等等。 不同的單片機有著不同的硬件特征和軟件特征，即它們的技術特征均不盡相同，硬件特征取決于單片機芯片的內部結構，用戶要使用某種單片機，必須了解該型產品是否 滿足需要的功能和應用系統(tǒng)所要求的特性指標。而個人電腦中也會有為數(shù)不少的單片機在工作?，F(xiàn)代人類生活中所用的幾乎每件電子和機械產品中都會集成有單片機。相當于一個微型的計算機，和計算機相比，單片機只缺少了 I/O 設備。 2 單片機概述 單片機簡介 單片機 是一種集成在電路芯片，采用超大規(guī)模集成電路技術把具有數(shù)據處理能力的中央處理器 CPU 隨機存儲器 RAM、只讀存儲器 ROM、多種 I/O 口和中斷系統(tǒng)、定時器 /計時器等功能（可能還包括顯示驅動電路、脈寬調制電路、模擬多路轉換器、 A/D轉換器等電路）集成到一塊硅片上構成的一個小而完善的計算機系統(tǒng)。 本文主要研究內容 本文主要論述了變頻調速的基本原理及單片機在變頻調速恒壓供水系統(tǒng)中的應用。國外交流變頻調速技術高速發(fā)展，隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高和全球性能源短缺，變頻器越來越廣泛地應用在機械、紡 織、供水、化工、造紙、冶金、食品等各個行業(yè)，并取得顯著的經濟效益。這無疑將推動交流變頻調速技術向新的方向發(fā)展。電力電子技術的發(fā)展與后來的正弦波脈寬調制技術 （ SPWM） 的結合推動了變頻調速應用于恒壓供水系統(tǒng)中 [13]。 20 世紀 80 年代，又進一步開發(fā)成功了絕緣柵雙極性晶體管(IGBT)，它是一種電壓 (場控 )型自關斷的電力電子器件，具有在任意時刻用基極 (柵極、門極 )信號控制導通或關斷的功能，從而使變頻調速技術又向前邁進了一步。以小電流控制大功率的變換，但其開關頻率低，只能導通不能自關斷。交流變頻調速技術是建立在電力電子技術基礎之上的。變頻調速式供水系統(tǒng)具有節(jié)