汕头西门子模块代理商交换机供应商

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引言

对风机采用变频调速达到对风量的调节比通常采用调节风门挡板控制风量的方法有显著的节电效果。 

表达风机基本特性的参数是风量 Q 、风压 H 、功率 P 和效率 h 。 

风机总功率 

P t = Qh t / 102 （1） 

式中 P t ——总功率， kW 

Q ——风量， m 3 /s 

H t ——全风压， H t = H s +Hd , kg · m / m 3 

H s ——静压 

H d ——动压 

全压效率 

h t = Qh t /102P t （2） 

当风机的转速从 n 1 变为 n 2 时， Q 、 H 、 P 大致变化关系为 

Q 2 = Q 1 （n 2 / n 1 ） 

H 2 = H 1 （n 2 / n 1 ） 2 （3） 

P 2 = P 1 （n 2 / n 1 ） 3 

由式 （3） 可知，风机功率同风机转速的立方成正比，所以当风机的转速变化时，风机的功率会有较大的变化。

工业锅炉燃烧的稳定性和性是实现锅炉经济运行的关键，锅炉炉膛的负压是一个重要的控制参数。传统的炉膛负压控制方式是当电机以恒速运行时通过一次仪表检测炉膛的负压，再同负压给定值比较，经 PI 运算后，由电动或气动执行器控制风机引风挡板开口度，即改变风阻调节引风量达到调整燃烧的效果。在实际应用中，引风挡板的开口度一般在 70% ～ 80% ，相当一部分电能消耗在引风挡板的阻力降上，造成电能的浪费。另外挡板的机械联接结构在挡板的调节过程中存在滞后，线性度差，调节性能不太好。在负压闭环控制中，若负压过大，还会造成炉内燃料的浪费，负压过小，又会影响燃料的充分燃烧，进而影响到锅炉蒸汽的质量。但其优点是控制方法简单，设备量小，性高，维修方便。 

采用变频调速技术，将原有的风门挡板开至大，应用负压闭环控制，通过调节风机电机的转速即直接调节风量来实现锅炉负压自动调节控制，能够好地满足生产要求，又达到了节电和节省燃料的目的。 

2 引风机变频调速负压闭环控制系统 

天津石化公司石油化工厂新建的 35t/h 燃煤蒸汽锅炉引风机，采用了变频调速负压自动控制。为了保证系统运行的性，还采取了电机软起动切换措施，保一旦变频器出现一时无法修复的故障，使风机电机软起动后恒速运行，这时调节引风挡板，以保证生产正常运行。锅炉炉膛负压自动控制系统如图 1 。 

图 1 中，炉膛负压给定由仪表调节器面板设定，同炉内负压检测和变送器检测到的负压实际值比较，经仪表调节器 PI 运算后输出 4 ～ 20mA 电信号，作为变频器频率给定信号，用于变频器控制电机转速，达到自动控制风量的目的。如果变频器出现故障，可切换到软起动运行方式，这时的频率给定信号就作为电动执行器的控制信号，通过控制引风挡板的开度，达到对引风量的控制。这种设备方案既保了风机变频调速运行，满足负压自动调节的稳定性和运行的经济性，又能保一旦变频器出现故障仍能保运行的性。 

引风机电机控制主回路单线图如图 2 所示。 

通常情况下采用变频运行方式，在变频运行时， K 1 、 K 2 触点吸合，软起动主回路触点 K 3 、 K 4 和旁路主回路触点断开。在变频运行时，引风机入口挡板全开，负压调节系统自动控制变频器的输出频率来调节电机的转速，达到对负压的控制。如果变频器出现暂时无法恢复的故障时，可通过“变频—软起” 选择开关，选“软起”运行方式，在电机软起动过程中， K 3 、 K 4 吸合， K 1 、 K 2 、 K 5 断开，电机降压起动，以减少对电网和机械设备的冲击，电机软起动完成后， K 5 吸合， K 1 ～ K 4 断开，电机自动转投接电网保持恒速运行，变频器频率给定信号作为电动执行器开度给定控制信号，炉膛负压的控制通过调整引风机入口挡板调节供风量来实现。 

该系统的控制操作回路流程图如图 3 所示。 

3 工业运行 

引风机参数： Y4-68-12.50 、流量 9405m 3 /h 、全压 3177Pa 、转速 1450r/min 、电机容量 132kW ；电动机参数： Y315M-4 、容量 132kW 、电压 380V 、频率 50Hz 、电流 139.7A 、转速 1486r/min ；配用变频器： 6SE7032-6EG60 ，容量 132kW 、额定输出电流 260A ；仪表： STD 智能调节器，输出信号 4 ～ 20mA 。 

系统投入运行时，风机风门打开，调节风机电机转速，实现了风量、风压 自动调节。根据对用汽量的要求和季节变化不同，正常达到 33 ～ 34t/h 蒸汽量时，变频器输出频率在 40 ～ 46Hz 范围内调节变化，在少用汽量 16 ～ 17t/h 时，变频器输出频率为 25 ～ 30Hz ，能够满足生产过程对分量的调节变化要求。 

图 4 是变频调速运行风门全开和电机软起动后旁路运行调节风门时对电机功率测试的对比，变频运行时，有显著的节电效果。 

4.结束语 

对锅炉引风机采用变频调速实现炉膛负压闭环控制，具有节能降耗，调节特性好，能好地满足生产要求。对原有系统改造工作量小。 

锅炉运行中，还能根据用汽量的大小，可以对锅炉送风机和引风机都实现变频调速控制，结合对炉排的调整，保证煤的充分燃烧，既能保证锅炉处于良好的运行状态，又能避免冒黑烟现象，达到环保的要求。 

对锅炉风机电机采用变频调速，对原有设备改动，投资较小，快，有推广。

1 前言

     在工业控制领域变频调速正越来越普遍地使用于各种调速系统中，它具有体积小、重量轻、安装操作简单、数据、性能稳定、节电效果显著等优点。用在风机、水泵调速控制系统中具有软起动功能，减少了对电网的污染。而单台变频器既可用于多台风机软起动又可用于对某台风机调速，这在某些应用场合具有非常重要的现实意义。

     新疆南部盛产棉花，相应建有许多棉花加工厂。在加工厂中不同工序间使用风机管道传送棉花，整个工厂大约有40台功率分别为15kW至75kW的风机，每一工序由3～4台风机分别控制不同的输送风管并由同一只配电柜供电。原系统采用Y－Δ转换方式起动风机，起动时对电网有一定的冲击。由于风机无法调速，使同一工序中的棉花输送速度不能一致，虽该系统对输送速度的控制要求并不很高，但长时间的累计误差导致管道堵塞的现象还是时有发生。一旦发生堵塞，关闭多道工序的风机，这大地影响了生产效率。针对这一情况，我们使用了PLC控制的变频调速系统，合理经济地解决了起动冲击电流和棉花堵塞的问题。

     2 系统介绍

     2.1 系统构成

     本系统应用于四台风机组成的某一工序中,四台风机的功率均为55kW,系统主电路如图1所示。变频器输出端通过接触器Q11、Q21、Q31、Q41分别控制四台电机，同时，接触器Q12、Q22、Q32、Q42经热继电器分别将电机连接至电网。在本系统中，变频器使用了日本安川公司的VS616G555kW。

     用于逻辑控制和软件连锁的PLC采用了日本三菱公司的FX2－48点，其输出点通过中间继电器J控制相对应的接触器，如图2所示。

     2.2 工作原理

     该系统改造的主要目的有两点：

     (1)替代原有的Y－Δ起动方式以减少风机起动时对电网的冲击；

     (2)操作工可根据情况对某台风机调速，杜绝棉花堵塞现象的发生。

     以风机M1为例：起动时Q11闭合，风机变频软起动，当到达同步转速后，按“切换按钮”，使Q11、Q12切换，Q11接至电网。依此类推，可分别起动每台风机。如果某台风机需要调速，则由变频器直接驱动，根据要求调速。

     2.3 技术关键

     本系统由于采用单台变频器多电机切换，因此切换时对变频器的保护是控制系统运行的关键，系统中采用了硬件和软件相配合的双重保护。硬件连锁中，充分利用了安川变频器多机能输入、输出接点。起动过程中，当PLC接到起动信号后，将判别变频器是否有0Hz信号，以此保证电机由0Hz开始起动；为减少切换时的电流冲击，只有当变频器输出频率达到50Hz时，才可切换至电网。切换时，当Q11断开前，将变频器输出置零，而且Q11和Q12通过硬件连锁以保证不会同时闭合。在本系统中，将变频器8号多机能输入接点设置为“外部自由运转停止”功能用于切换时保变频器输出为零；25号多机能输出接点设置为“0Hz信号”、28号多机能输出接点设置为“50Hz信号”供系统起动和切换时，输出接点输入PLC通过软件连锁，反馈至变频器输入接点。PLC保证变频器不会同时带动两台风机。风机起动、切换过程如图3所示。

     2.4 调试过程

     在调试过程中发现，切换时由于接触器释放和吸合存在着的延时，电机的转速会随着负载的不同而下降，这使电机切换至电网时产生电流冲击。在这种情况下，对不同负载的风机的切换频率进行了不同的设置，令切换频率均大于50Hz，惯量小的负载切换频率设置高一些，惯量大的负载设置小一些，通过切换时检测电流设置相应的切换频率，使每台风机切换时的冲击电流能够控制在2倍以内，小于原先的Y－Δ起动方式。并且利用变频器调节风机的转速，很好地解决了棉花的堵塞问题。

     3 结语

     本系统在新疆阿拉尔棉花加工厂运行至今已近一年，实践证明，变频器在多台风机起动、调速系统中的应用，既减少了风机起动时的冲击电流，节省了多台软起动器的投资，又解决了某台风机需要调速的要求，不但满足了生产工艺提高了生产效率，又减少了设备改造资金的投入，在棉花加工行业或相似系统中具有很好的推广。

1． 前言

    变频器从上个世纪80年代在中国推出以后，在国民经济和日常生活中发挥着日益重要作用，已经被广泛的应用于企业的工业生产以及人们的日常生活中。变频器广泛应用,主要得益于其优良的节能特性和调速特性。中国产值能耗是世界上的国家之一。要解决产品能耗问题，除其它相关的技术问题需要改进外，变频调速已成为节能及提高产品质量的有效措施。油田作为一个特殊行业，有其特的背景，在油田中以风机、泵类负载为主，因而决定了变频器在油田中的应用，以节能为目标。油田中变频器的应用主要集中在游梁式抽油机控制、潜泵控制、注水井控制和油气集输控制等几个场合。下面从这个方面对变频器在油田中应用情况进行简单的说明。

2 变频器在游梁式抽油机控制中的应用

    目前，在陕北、甘肃和宁夏等地，油田采用的抽油设备中，有一部分为游梁式抽油机，数量也比较多。一方面，游梁式抽油机运动为反复地上下提升，一个冲程提升一次，其动力来自于电动机带动的两个重量相当大的钢质滑块，当滑块提升时，类似于杠杆的作用，将采油机杆送入井中，滑块下降时，采油杆提出带油至井口，由于电机转速一定，在滑块下降过程中，负荷减轻，电机拖动产生的能量无法被负载吸引，势必会寻找能量消耗的渠道，导致电机进入再电状态，将多余的能量反馈到电网，引起主回路母线电压的升高，这样会对整个电网产生冲击，导致电网供电质量下降，功率因数降低，为了不被供电企业罚款的危险;频繁的高压冲击会损坏电机，对电动机没有的保护功能，一旦电机损害，造成生产效率降低、维护量加大，不利于抽油设备的节能降耗，给企业造成较大的经济损失。另一方面，游梁式抽油机引入两个大质量的钢质滑块，导致抽油机的起动冲击大等诸多问题。除了上述两方面问题之外，油田采油的特殊地理环境决定了采油设备有其自有的运行特点，在油井开采前期储油量大，供液足，为提高功效可采用工频运行，保证较高的产油量;在中、后期，由于石油储量减少，易造成供液不足，电机若仍工频运行，势必浪费电能，造成不必要的损耗，这时须考虑实际工作情况，适当降低电机转速，减少冲程，有效提高充盈率。为了解决上述问题，可将变频技术引入到游梁式抽油机控制中去。根据电机理论可知，其转速公式为: 

    其中:p为电动机的对数，s为转差率，f为供电电源频率，n为电动机的实际转速。从式可以看出，电机转速与频率近似成正比，改变频率即可以平滑地调节电机转速，从而可以连续地改变提油机的抽油速度。根据电动机工作电流的大小确定电动机的工作频率，这样可以根据井况的变化，方便的调节抽油机的冲程，达到节能和提高电网功率因数的目的。同时变频调速器具有低速软启动，转速可以平滑地大范围调节，对电动机保护功能齐全，如短路、过载、过压、欠压及失速等，可有效地保护电机及机械设备，保证设备在的电压下工作，具有运行平稳、，提高功率因数等诸多优点，是采油设备改造的理想方案。

    目前，对此抽油机的变频器改造主要有以下几个方面:

    （1） 以提高电网质量，减小对电网影响为目标的变频改造。这主要集中在供电企业对电网质量要求较高的场合，为了避免电网质量的下降，需引入变频控制，其主要目的就是减小抽油机工作过程对电网的影响。这种应用在胜利油田的临盘采油厂已经提上应用日程。

    （2） 以节能为目标的变频改造。这一点比较普遍，一方面，油田的抽油机为了克服大的起动转矩，采用的电动机远远大于实际所需功率，工作时电动机的利用率一般在20%-30%之间，不会过50%，电动机常常处于轻载状态，造成了电动机资源的浪费。另一方面，抽油机的工作情况是连续变化的，这些都取决于地底下的状态，若始终处于工频运行，势必也会造成电能的浪费。为了节能，提高电动机的工作效率，需进行变频改造。

    （3） 以提高电网质量和节能为目的的变频改造。这种情况综合了上面两种改造的优点，是应用中的一个重要发展方向。

    在实际的应用过程中却出现了许多问题，这些问题主要集中在游梁式抽油机的发电状态产生的能量的处理上。对于种情况，采用普通变频器加能耗制动单元可比较方便的实现，这是以多耗电能为代价的，这主要是因为发电能量不能回馈电网造成的。在未采用变频器时，电动机处于电动状态时，电动机从电网吸收电能（电表正转）;电动机处于发电状态时，电动机释放能量（电表反转），电能直接回馈电网的，并没有在本地设备上耗费掉。综合表现为抽油机的供电系统的功率因数较低，对电网质量影响较大。但是在使用普通变频器时，情况发生了变化。普通变频器的输入是二管整流，能量不可反方向流动。上述这部分电能没有流回电网的通路，用电阻来就地消耗，这就是使用能耗制动单元的原因。对于二种情况和三种情况，妥善的处理电动机发电状态产生的电能，将其反馈到电网，否则通过调节抽油机的冲程节省的电能可能不能抵消变频器制动单元消耗的电能，造成变频运行时反而耗能，与节能的目标背道而驰。在控制方法引入自适应控制以适应游梁式抽油机多变的工作环境。

    目前我公司已在陕北、甘肃和宁夏等地油田上成功的将变频器应用在此设备上，得到很好的使用效果。

主回路由三相整流电路、大电容滤波电路和PWM逆变电路构成，PWM逆变电路使用了全控开关器件IGBT，即绝缘栅型双晶体管。它集合了MOSFET和GTR的优点，输入阻抗高、速度快、热稳定性好，而且耐压高、容量大，驱动电路简单，很适合在电机拖动场合的逆变器电路上应用。
控制电路由DSP芯片、驱动电路和键盘显示等外围电路构成。DSP芯片处理由键盘输入的控制信号，一方面输出到显示部分显示电机的运行信息，另一方面输出SPWM信号到驱动电路，从而控制逆变电路中的6个IGBT的通断，达到控制电机转速的目的。此外，DSP芯片还控制限流电阻R的切除。为避免大滤波电容在合上电源开关通电瞬间产生过大的充电电流，设计中在整流器和滤波电容间的直流回路上串联了限流电阻R，刚通电时，R接入电路，经过一定时间，DSP芯片控制开关S将R短路，以免变频器正常工作时产生附加损耗。
检测电路由电流检测和电压检测组成。电流和电压均采用霍尔元件检测，以满足精度的要求。电流检测有两部分，一个是对定子电流检测，另一个是对主电路电流检测，当检测到主电路电流过流时，就会立即给DSP发送信号，封锁SPWM波形的输出。对这两类信号检测，送入DSP芯片进行处理，可以实现电机的过流和过压保护，提高电机运行性能。
2、 硬件设计
设计中硬件主要是以DSP为，除了利用了TMS320LF2407本身的一些功能模块外，还在此基础上进行了扩展，终实现SPWM信号的产生、模拟量的采集、数据的输入输出等功能，构成了完整的调速系统。
TMS320LF2407的指令执行速度为30MIPS（指令周期只有33ns），它不仅片内有丰富的存储器资源，而且还有可扩展的多达192K字空间的外部存储器。它有两个事件管理器模块（EVA和EVB），可以用来控制交流感应电机、无刷直流电机、开关磁阻电机、步进电机、多级电机和逆变器。 它的片内集成了丰富的外设，大地减少了系统设计的元器件数量。从系统的结构图中可以看到，设计中主要使用了它的A/D转换模块、EVB模块、IO口和JTAG接口。
2407的带内置采样/保持的10位A/D转换器，其小转换时间为500ns，可以选择由两个事件管理器来触发两个8通道输入A/D转换器或一个16通道输入的A/D转换器。设计中由于只对电压、电流进行了采样，所以只用到了2个采样通道，分别为ADCIN0和ADCIN1。
两个事件管理器模块EVA、EVB，每个都包括两个l 6位通用定时器和8个16位的脉宽调制（PWM）通道。利用它们可以产生PWM的对称和非对称波形；在当外部引脚/PDPINTx出现低电平时能快速关闭PWM通道；并可使用可编程的PWM死区控制来防止上、下桥臂同时输出触发脉冲。 设计中用到了EVB模块的PWM7～PWM12管脚，输出6路对称的SPWM信号，通过驱动电路控制IGBT的通断。使用引脚/PDPINTB来检测外部故障信号，以便在故障发生时能快速关闭PWM通道。
2407的数字输入输出模块有高达40个可单编程或复用的通用输入输出引脚。这些引脚的功能可通过两种控制寄存器来设置：I/O口复用控制寄存器（MCRx）和数据和方向控制寄存器（PxDAR）。设计中用到了IOPB0～IOPB5作为键盘的输入，控制电机频率的增、减和电机的正反转。每按频率增加键一次，频率增加1；按频率减小键，频率减小1，增减的幅度是由内部编程设定的。另外还使用了IOPC1～IOPC3管脚与LCD液晶显示模块12232F进行，用来显示转速信息及瞬时频率。12232F内置了汉字库和ASCII字符集，可完成图形显示，也可显示16＊16点阵的汉字。与外部CPU接口可采用并行或串行方式控制，本系统中为减少数据口的使用，同时与DSP好地接口，采用了串行控制的方式。
JTAG接口可以克服TMS320LF2407结构复杂、工作速度快、外部引脚多、封装面积小、引脚排列密集等因素造成的不便，能够其方便地提供硬件系统的在线和测试。
简而言之，硬件部分采用了测试集成的设计思想，以DSP为基础，设计输入输出电路实现参数的设置和显示，配置相应的传感器模块对电机的电压、电流参数进行测量，实现了对电机运动状态的控制和观测。 
3、 软件设计
DSP程序的编写可以用汇编语言，也可以使用C语言。一般来说，采用C语言设计的开发，效率较高，并且移植性好，利于实现模块化、组态化的设计目标，所以设计中的程序也是用C语言编写的[3]。主程序流程图如图2所示： 

软件设计的一个关键部分是控制电路中6路SPWM信号的产生。要使用TMS320LF2407自身的PWM输出口，编程实现三相空间互差120o的SPWM波形的输出，可利用事件管理器模块B中的通用定时器3及与之相关的比较单元来完成。每个通用定时器都有3个与之相关的比较器，每个比较单元都可设置为PWM模式，且它对应会有两个性相反的PWM输出。所以，用3个比较单元可以实现6路的PWM信号，满足系统设计的需求。
程序设计方面，采用了在线计算占空比、用三角波作为载波的规则采样法，得到一系列幅值相等但宽度不等的矩形波。

 
利用上述公式计算出占空比，然后与周期寄存器T3PR中的值相乘，再送往对应的比较寄存器CMPR4～CMPR6，就会在对应的管脚输出对称的SPW波。
调制方法分同步调制法和异步调制法[4]。但异步法的输出波形对称性差，脉冲相位和个数不固定；同步法在调制波的频率很低时，由调制带来的谐波不易滤除，当调制波频率很高时，开关元件又难以承受。所以，设计中采用了分段同步调制的方法来解决这一问题。具体实现为：把调制波频率分为几个频段，在各个频段内保持载波比N恒定，不同频段的载波比N不同。选取原则为：输出频率高的频段用低载波比，输出频率低的频段用高载波比。同时，为了得到严格对称的双性SPWM波形，载波比应选3的整数倍且为奇数。设计中将频段分为3段，小于15Hz为一段，载波比选153；15Hz～35Hz为一段，载波比选93；35Hz以上为一段，载波比选21。分段同步的方法虽然比较复杂，但控制的精度比较高，输出波形的效果也比较好。
对于AD采样部分，只需设置定时器进行定时采样，然后将得到的值与设定的大值进行比较，检测是否过流及过压；对于与液晶显示模块间的，因是串行，只需查表将对应的字符码按照12232F的传输协议进行即可。此部分程序相对较易实现。

1 引言
变频器正向着低噪声、、高性方向发展，通用变频器以其调速范围宽、调速精度高、动态响应快、及操作方便等优点，在节约能源，控制工业生产过程，提高企业自动化生产水平等方面了良好的效果。随着通用变频器的广泛应用，中压变频器正在得到推广和应用。中压变频调速有多种方案，如中—低—中方案，中—低方案及中—中方案等，用户应结合本身中压电机负载的情况选择性能价格比优的方案。本文就目前中压变频器的新进展及应用发表一些看法供参考。
2 中压变频器产品及概况
(1)西门子公司
西门子公司传动产品系列齐全，覆盖所有的应用领域，包括电流源型、电压源型和公共直流母线型。在中压变频器应用领域，西门子公司采用中—低—中方案较好地解决了(300～630)kW/6kV电机的调速问题，即在通用变频器的输入侧加一个降压变压器，在输出侧加一个升压变压器组成中压变频器驱动系统，其主要特点是性高，价格较低，考虑到变频器输出含有高次谐波和直流分量，输出升压变压器需特殊设计。若将中压6kV电机改为690V或3300V电机，则只用降压变压器、变频器组成变频器驱动系统，即所谓中—低方案。中压变频器可用于新工程项目和技改项目，在新工程项目中，可根据工艺要求对电机、变频器驱动系统做出合理的选择，而在技改项目中，可将6kV电机改为3300V或低电压等级的电机，虽增加了费用和工作量，但却使得电机、变频器驱动系统加合理，中—低方案不仅解决了风机、泵等变转矩负载的调速问题，而且对于具有较高起动转矩和加速转矩的负载(如挤压机、提升机等转矩负载)也提供了较好的解决方案。为配套方便，西门子公司已在国内提供3300V、690V中低压电机。以下就西门子公司推出的采用高压IGBT、三电平技术的直接高压中压变频器做一介绍。
(2)ABB公司
ABB中压变频器为ACS1000系列，以IGCT为主要开关器件、采用直接转矩控制(DTC)、三电平技术。IGCT是关断增益为1的GTO，为解决GTO关断过程中众多小阴单元的非均匀关断和阴电流收缩效应，将GTO门驱动器与GTO集成为一个组件，使GTO的负门在1μs内上升到阳电流的幅值，这是IGCT的基本原理。直接转矩控制是1985年后与矢量控制技术并行发展的交流调速控制技术，在DTC中，定子磁通和转矩被作为主要的控制变量。目前ACS1000的功率范围为315kW～5000kW，输出电压为2.3kV，3.3kV及4.16kV等，IGCT在大功率中压变频器中具有一定的优势。图3为ACS1000的结构原理图。
(3)美国A-B公司
A-B公司中压变频器为Bulletin1557系列，控制方式采用无速度传感器直接矢量控制，电机转矩可快速变化而不影响磁通，运行效果近似直流传动装置。电路结构为交—直—交电流源型，采用功率器件为GTO，综合了脉宽调制技术和电流源功率结构的优点;其谐波符合IEEE519-1992，A-B可提供几种方案以满足谐波抑制的要求，如标准的12脉冲或18脉冲整流器，标准的谐波滤波器或功率因数补偿器及PWM整流器等。图2为18脉冲整流器结构的Bulletin1557变频器。
A-B公司于近期推出新一代的中压变频器PowerFlex7000，具有系统结构简单的特点，采用SGCT-对称门换流晶闸管、电流源-PWM技术、直接矢量控制技术加上其固有的能量再生能力、制动及加减速性能好，且使用简单。
(4)日本三菱电机
三菱电机新近开发的适用于平方转矩负载的中压变频器PMT-F500HV系列，采用单元串联多电平结构，输入侧采用24相整流方式抑制高次谐波对电网的干扰，在整个调速范围可达到0.95的功率因数，图4为PMT-F500HV的结构原理图。
(5)美国罗宾康公司
罗宾康公司中压变频器是由多个低压功率单元串联叠加实现高压输出，其各个功率单元由一体化的输入隔离变压器的副边线圈分别供电，副边线圈在绕制时相互间存在一个小的相位差，以各单元产生的大多数谐波电流，每个功率单元采用低压IGBT构成的三相输入，单相输出的PWM变频器，输出0～480V可调电压和0～120Hz可调频率的变频器，采用多电平的脉宽调制技术，输出的电压波形接近正弦波。
3 中压变频器的方案选择
中压变频器的应用正在逐步推广，其在节能和提高企业自动化水平方面发挥了重要作用，有些需调速的中压电机是生产过程的关键设备，由于其投资较大，因此要对中压变频器及负载情况做综合的分析和比较再做选择。近年来，在中压变频器的应用过程中，也出现了一些值得注意的问题：如在中—低—中方案中，没有合理处理变频器输出含有高次谐波及直流分量问题，导致设备运行不理想;有些中压电机为恒转矩负载，或较高的起动转矩和加速转矩，并非所有的中压变频器都能适用，由于选择不当造成设备长期处于故障状态，既影响生产也造成投资浪费，这方面也有教训：无论在新的工程项目还是在技改项目中采用中压变频器时应综合考虑供货商的技术方案、解决工程问题的能力、售后服务质量等，在选择时应做较长期的考虑，要考虑几年后的发展，因设备的运行是长期的。从近二十年低压变频器的应用和实践可以得出结论，销售业绩好的公司都十分重视售后服务，都建立了24小时服务体系。随着高压IGBT、IGCT等电力电子器件的开发和应用，中压变频器也得到了发展。新器件的采用将使中压变频器的结构加简单。对于6kV中压电机，有直接采用高压变频器的，如西门子MV系列中压变频器，已在国内众多的业绩。由于国配电与国外的差异，用户应根据具体负载情况选择方案以获得的经济效益。在6kV中压电机的变频器改造过程中，可将Y接起动的6kV电机改为Δ接法，电压由6kV降为3.47kV，这和上通行的3.3kV中压变频器接近，其综合了负载实际情况和电压源型变频器对原有电机绝缘等级的要求，可获得合理的性能价格比;若将6kV电机改成较低的中压如2.13kV、3.3kV、4.16kV或低压如690V而选择对应的中、低压变频器，这也是较为经济的方案，因国外厂商在这方面已有多年的应用经验和业绩并且是标准产品，成本较低。为满足国内用户的要求，西门子公司将在国内生产多种规格的中低压电机以适应驱动系统的配套，这些方案将适合于同步电机和异步电机的各种负载情况。
4 结论
采用高压IGBT开发的中压变频器以其动态性能好、性高、结构简单而获得了大量应用，高压IGBT、IGCT的开发和应用将使中压变频器获得好的性能价格比。西门子公司采用高压IGBT、三电平技术开发的SIMOVERTMV电压源型中压变频器可满足各类中压电机负载的要求。为降，获得高的动态性能和性，6kV中压电机变频驱动系统改造有多种方案可供选择。中压变频器的研制、开发和应用应结合国内外供配电的实际情况，紧跟电力电子器件如高压IGBT、IGCT开发及应用、微电子技术和控制理论的发展等，从而无论在开发还是在应用过程中都能获得优效果。

 随着功率电子技术的飞速发展,直流电机的功率驱动集成电路也越来越多,它们具有、输出电流大、需要外接的元件少等特点。本文介绍SA60 以及LMD18245 这两种芯片的引脚功能、特点及其各自的应用。

    SA60 和LMD18245 分别是美国Apex 公司和NS 公司推出的面向中小型直流电机的全桥功率输出电路。它们既具有在外接少量元件的情况下实现电机的功率驱动、控制以及提供保护等功能的共性,又具有各自特色。下面就其引脚、功能特点及其典型应用作一个介绍。

两芯片的主要性能参数及其特点

SA60 的性能参数及应用范围

    SA60 的是一个PWM 型功率输出芯片, 电路提供给电机的电源电压大可达到80V , 能连续向负载提供10A 的电流。大模拟输入电压5V , PWM载波频率可以到250kHz , 而效率可以高达97 %, 该芯片还可以外接一个可兼容的TTL 型的PWM 的信号来同步四象限模式的幅值和方向。SA60 主要应用在驱动中小型直流电机,D 类功率放大,轴承激励等场合。

LMD18245 的性能参数及应用范围

    LMD18245 芯片可为电机提供大55V 的电源电压,逻辑电路电压12V ,大持续电流输出3A ,峰值电流可达6A ,小输入脉冲宽度2μS ,电流传感器大线性误差±9 %。与SA60 一样, 该功率输出级具有很高的效率。由于在芯片中集成了四位D/ A转换器和电机电流传感器、固定切断时间的斩波放大器等电路, 所以LMD18254 很容易完成对电机电流的数字控制,实现步进电机的微步驱动。因此,该芯片主要用于小型直流电机特别是步进电机的控制和驱动上。

引脚及其功能

外形

    SA60 和LMD18245 的外形封装如图1。

SA60 各引脚功能

    SA60 的内部结构框如图2 所示。电路共有12个引脚,其中10、7 两脚分别是H 桥和PWM 及桥的驱动级电源端; 9、11 为功率信号输出端, 其输出波形与输入信号的关系是:9 脚输出PWM 信号的占空比随输入信号电压的增加而增大,11 脚却反之; 1、6脚为接地端, 前者是模拟接地端, 后者是功率接地端;8、12 端可以直接接功率地, 也可以通过一个电阻接地,作为限流感用,该端的电压大值为±2V ;2、4 两端分别是模拟和数字控制信号的输入端。

LMD18245 各引脚功能

    LMD18245 的内部结构框图如图3 所示。9 脚是电源端; 1、15 脚功率桥的输出端; 12、5 脚分别是信号地和功率电路接地端; 4、6、7、8 是D/ A 转换器的二进制数据输入端, 其中4 脚为二进制数的位;10 脚是紧急停止控制端,高电平有效; 11 脚为方向逻辑输入端;3 脚上联接一个并联的RC 网络,可将单稳脉冲宽度设置为: 1. 1 RC 秒。此外, 该芯片还提供了电流传感器放大输出端（13 脚） ,比较信号输出端（2 脚） ,和数模转换参考电压输入端（14 脚） 。

芯片的应用实例

    虽然这两个芯片都是开关式全桥功率驱动电路,由于内部结构的不同,工作方式也不尽相同,所以在作为电机控制电路时,电路的工作方式也各有特点。图4 是SA60 驱动直流电动机时的典型接线图,在该图中芯片被联接成模拟输入方式, 在数字输入端（2 脚） 与模拟地之间联接一个电容器CT ,改变它的大小,可以调整PWM 载波的频率在22～250kHz之间变化的。

    虽说LDM18245 的持续电流输出的指标还不足SA60 的三分之一,但在控制方式上有它灵活方便的一面,采用不同的联接方式可以实现电机的不同的控制方式,获得不同的控制性能,图5 是用双性输出方式驱动直流电机的实例。其中固定斩波时间为1. 1 RC;电流传感电阻RW 参考公式:

    计算,其中UREF是D/ A 转换电路的参考电压,D为D/ A 转换电路的输入电压值, IS 为电机电流的大设定值。与SA60 不同,在LMD18245 芯片中没有PWM 电路,想通过PWM 的占空比来控制电机的转速和转向,需要外接控制器,联接方法如图中所示。

应用时的注意事项

    在实际使用这两种芯片时注意如下几个事项。一是在电源端和功率地端接旁路电容,否则由于电机电流跳变或换向引起的尖峰电压和浪涌电流会使芯片损坏。具体的做法是在芯片的电源端并联一个1μF 的高频陶瓷电容和一个100μF 的铝电解电容,并注意联接线要尽量的短。二是在布线时注意将模拟地和功率地严格分开,注意控制信号输入线和功率信号输出线保持距离,以免反馈、干扰。

小结

    这两款功率输出芯片都具有输出电流大、工作、电路设计简便、体积小巧、性能稳定等特点。所以它们的应用范围远不止上述所谈到的几种, 就SA60 以及它的同系列产品SA50 、51 芯片来说,作为D 类音频功率输出电路已有应用,这类功率输出装置功率之高是传统模拟音频功率输出级所望尘莫及。

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