浅谈交流变频调速技术的发展

的可靠性，操作、设置的多 样性和灵活性，降低了变频调速装置的成本和体积。

以微处理器为核心的数字控制已成为现代交流调速系统的主要特征之一，用于交流调速 系统的微处理器发展情况简介如下：

3.1 单片机

开始采用微机控制时，总要选用CPU、ROM、RAM、定时器/ 计数器、I/O、 A/D、D/A等芯片，组成最小微机系统。为了适应这种需要，一些公司开始在一块芯片上直接 集成这些部件，称为单片机。就其组成而言，可以说，一片单片机芯就是一台计算机，大大 缩小了控制器的体积，降低了成本，增强了功能。随着单片机性能不断提高，单片机具有了 丰富的硬件资源和软件资源。然而单片机对大量数据处理或浮点运算能力有限，因此有待于 进一步提高运算速度。

3.2 数字信号处理器(DSP)

为了提高运算速度，20世纪80年代初期出现了数字信号 处理器，其中采取了一系列措施，包括集成硬件乘法器、提高时钟频率、支持浮点运算等， 以提高运算速度。近几年来，将DSP做成磁心，把PWM生成、A/D变换器等集成于一个芯片上 ，成为一种32位的速度高、功率强大的单片机，其应用日益广泛。
　　3.3 精简指令集计算机

RISC在1986年前后问世，它是将控制器、PWM、A/D等组成一 体做成芯片，是计算机体系结构上的一次突破，使微处理器在性能上获得了质的飞跃。微处 理器的进步往往只靠改进VLSI(超大规模集成)硬件的工艺，来提高时钟频率和微处理器速 度。RISC则把着眼点放在经常使用的基本指令的执行效率上，依靠硬件与软件的优化组合来 提高速度。在RISC中，扬弃了运算复杂而用处不大的指令，省出这些指令所占用的硬件资源 ，以提高简单指令的运行速度。自RISC诞生以来，经过10多年的发展，其工作速度已从2~3M IPS提高到1000MIPS。

3.4 高级专用集成电路

ASIC也称为适合特定用途的IC，是专用芯片的标准单元、门 阵列合在一起的内部门阵列和作为程序使用的可编程逻辑阵列的结构。能完成特定功能的初 级专用集成电路早已商品化，例如交流变压变频用的SPWM波形发生器有HEF4752、SLE4520。 高级专用集成电路的功能远远超过一个发生器，往往能够包括一种特定的控制系统，例如德 国IAM1994年推出的VECON,它是一个交流伺服系统的单片矢量控制器，能完成矢量运算的DSP 协处理器、PWM定时器，以及其他外围和接口电路，都集成在一个芯片之内，使可靠性大大 提高。

4 功能综合化

新一代的变频器由于具有功能很强的微处理器支持，除能完成电动机变频调速的基本 功能外，还具有内置的可编程、参数辨识及通讯等功能。例如：

4.1 自动加减速
　　变频器可实现模糊最优加减速，它根据电动机的负载状态而自动 设定加减速的最短时间;或者在设定的最短加减速时间内，将加速电流限制，将减速的直流 过电压控制在允许值以内。

4.2 程序运行

变频器可以根据预设的速度值和运行时间执行多段程序运行。例如 ，各段运行时间、加减速时间以及正反向均可事先设定。

4.3 节电运行

变频器能自动选定输出电压，使电动机运行于最小电流状态，从而 使电动机损耗最低，其效率在原有节能基础上再提高3%。

4.4 电动机参数辨识

无速度传感器矢量控制变频器需要根据电动机参数推算转速 观测值。一般制造厂商将变频器供电的标准电动机参数事先设定好，也可以由用户将所有电 动机的参数进行新的设定。新型变频器也可以做到第一次试运行时按规定程序自动辨识电动 机参数并打印出来。这样就拓宽了变频器的应用范围，而且使用很方便。

4.5 通讯和反馈功能

新型变频器一般都带有RS232/422/485通讯接口，可以实现 上位工控机对变频器的1对1或1对多的通讯功能，可将上位机的运行指令下达，或将变频器 的运行状态上传。在需要高精度控制时，可选用编码器，将转速反馈信号反馈到变频器，构 成闭环系统。变频器的通讯功能，对于不同的厂家有不同形式。完善的软件功能和规范的通 讯协议，使它可实现灵活的系统组态，组成现场总线系统，变频器在其中作为通讯的从站和 传动执行装置。

5 结束语

交流调速技术的发展过程表明，现代工业生产及社会发展的需要推动了交 流调速的飞速发展。现代控制理论的发展和应用、电力电子技术的发展和应用、微机控制技 术及大规模集成电路的发展和应用，为交流调速的飞速发展创造了技术和物质条件。