变频器特点及其应用论文

【摘要】《可编程序控制器及其应用》课程主要是电工类专业的技术人员在学习和培训阶段的专业课程之一。对于如何让各类学员学好这门课程，以及能够深入的理解课程中所涉及到PLC与传感器控制系统的相关知识内容等问题，在本文中主要从对一体化教学的理解，以及对PLC与传感器所组成的控制系统的认识与案例应用分析等几个方面进行探讨。今天小编为大家推荐《变频器特点及其应用论文(精选3篇)》的文章，希望能够很好的帮助到大家，谢谢大家对小编的支持和鼓励。

变频器特点及其应用论文 篇1：

电源与电源管理技术发展趋势

随着节能、再生能源、“绿色”和电子设备必须遵守强制性能效规范，以及便携装置小型化多功能的发展趋势，要求电源与电源管理必须提高电源效率、降低待机功耗、改善功率因数、高功率密度、高可靠性、高集成度、小尺寸、安全和低成本。

为了向读者介绍最新的电源与电源管理技术，本刊采访了一些著名公司，包括Ns，Maxim，Linear，ON Semiconductor，Microchip，Fairchild，Renesas　 Technology，Infineon等，他们就电源与电源管理技术的发展趋势、创新技术、新产品及其应用、典型解决方案等发表了独特见解。下面是访谈录。

电源供应及电源管理技术将朝着以下的几个方向发展：

容易使用：

可靠的防护设计：

较高的功率密度。

容易使用

许多客户都并非电源管理技术的专家，他们只想利用高效率的开关稳压器为他们设计的电路提供稳压供电。自1990年以来，美国国家半导体(NS)便一直为客户提供Simple Switcher开关稳压器。目前推出的 Simple Switcher开关稳压器及SimpleSwitcher控制器属于第5代的产品，其特点是适用于宽输入电压范围。而且体积极小，但可以输出极高的电流，只需极少外置元件。美国国家半导体的WEBENCH设计工具一直大受客户欢迎。现在这套工具的功能又有进一步的提升，以便客户设计新产品时可以获得更可靠的技术支持。WEBENCH设计网页是个一站式的设计平台。客户可以通过这个平台挑选电源管理芯片，就电路设计进行模拟测试，以便微调及优化系统设计，而且整个设计过程只需几分钟便可完成。

可靠的防护设计

若要确保产品高度稳定可靠，客户必须采用加设了可靠防护装置的电源管理产品。许多新推出的电源管理产品都有基本的周期限流功能，以免系统出现过载及短路情况。此外，许多新产品还另外提供多一重的防护。例如打嗝或电压／频率折回(foldback)功能。美国国家半导体降压稳压器的限流保护点非常准确。以LMZ0000系列降压稳压器为例，在指定温度范围内的温度操作，这系列产品的限流值都极为准确，偏差不会超过±10％。相较之下，市场上同类产品的偏差率高达±20％至30％。

较高的功率密度

由于供电系统占用越来越少印制电路板的板面空间，因此电源管理解决方案的功率密度必须不断提高。目前有多个办法可以解决这个问题，例如采用更高的开关频率、更先进的封装技术以及更精密的生产工艺。作为电源管理芯片生产工艺的领导者，NS拥有先进的技术及丰富的设计经验，因此可以解决客户的供电系统设计问题。

NS响应电源管理技术的发展趋势推出多款新产品，其中包括以下几种。

LM2267x及LM22680芯片(属于第5代Simple Switcher的产品)适用于宽输入电压范围(4.5V至42V)，而且可以输出高达5A的电流。客户可以利用WEBENCH设计工具挑选合适的Simple Switcher开关稳压器，然后按照自己的要求设计电源供应系统，整个设计过程只需几分钟便能完成。

LM20000系列降压稳压器是设计高能源效率、高度可靠电源供应系统的理想解决方案。LM20000系列芯片与Simple Switcher开关稳压器大致相同，共有14个不同的型号，各有不同的电压及电流额定值。这系列芯片的限流值保护点非常准确，偏差不超过±10％，而且一旦过载情况持续，会利用电压／频率折回功能解决问题。

LM34917A是另一款高功率密度的稳压器芯片。这款开关稳压器适用于高输入电压，而且方案体积小巧，最适用于汽车摄影机等必须采用高输入电压的系统。1.25A的LM34917A开关稳压器可以承受高达33V的输入电压，而且采用只有1.97×2.30mm²的μSMD封装。

电源与电源管理的发展趋势是：

安全、可靠的电池充电器设计仍然是便携式消费类产品关注的问题。Maxim利用专有的半导体工艺，将高压充电FET集成在PMIC内部，无需外部过压保护电路即可保证充电的安全性。MAX8677A允许Ac适配器输入和USB输入，内部功率开关和控制电路实现充电／系统供电电源的智能选择。系统供电管理电路可以在没有电池连接或电池已经深度放电、或者是给设备充电时，继续为负载供电。

功能越来越丰富、尺寸越来越小。例如：在手机，特别是智能手机中集成wiFi、GPS、8M像素照相机、QWERTY键盘等功能：Maxim创新的模块化设计可大大降低系统成本和元件数量，较高的开关频率允许使用微小的外部元件。从而为便携产品设计提供强大支持。不同的手机制造商会采用不同的基带和应用处理器，Maxim PMIC：的模块化设计能够针对用户的特殊需求，提供定制设计。

MAX8660／MAX8661 PMIC专为基于第三代MarvelI Xscale技术的Monahans应用处理器而设计，可以支持Xscale处理器工作于智能手机、PDA、便携媒体播放器，GPS导航器以及其它需要大量计算和多媒体能力的低功耗设备中。MAX8660在5mm×5mm×0.8mm、40引脚TQFN封装内集成有8路高性能、低工作电流的电源，I²C接口，以及监控功能。器件完全兼容于Monahans电源的I²C寄存器设置，满足所有Monahans处理器的电压门限、电源排序以及上电斜率要求。该器件的高度兼容性可使软件开发和上市时间最小化。

3G是2009年到2010年的目标市场，高效的PA电源管理方案有助于延长电池的使用寿命，Maxim针对高端智能手机推出了可动态调节PA集电极电压的电源管理IC MAX8805。器件采用2ram×2mm晶圆级封装(WLP)，用于支持WCDMA／NCDMA功率放大器(PA)供电。内部集成了高效降压转换器，适用于中等功率和小功率无线传输应用，同时还具有60mQ的旁路FET，可提供1.5A的峰值电流。

通过分析若干即将在LED驱动器IC需求量增长过程当中发挥作用的“催化剂”，我们不难发现LED将迅速成为一种主流照明光源。其中的4个主要的推动力是汽车照明、LED光输出、LED成本因素及其有望取代白炽灯泡的潜在用途。

许多中高档多媒体移动电话、PMP播放器和DSC基本上都采用具1Ah至1.2Ah容量的电池，而迷你型亚笔记本电脑／平板个人电脑则采用1.5Ah-2Ah容量电池。因此，凌力尔特(Linear)采用专利热调整电路的线

性电池充电器产品线成功地解决了由高电流线性稳压器所引起的潜在热问题(当充电器IC位于器件内部时)。由于电池容量的增加以及人们对快速充电时间需求的继续存在，因此对于保持合理的PCB温度而言，线性热调整将变得日益重要起来。此外，如果需要大于IA的电池充电电流，凌力尔特则为客户提供了效率接近95％的单片式同步开关电池充电器，从而能够最大限度地减少热设计的约束。

凌力尔特的LTC3562是一款四通道、高效率、2.25MHz、同步降压型稳压器，能够从一个3mm×3mmQFN封装桌提供双通道600mA和双通道400mA连续输出。每个通道都能够通过板载I²C接口(两个通道通过I²C，两个通道通过RUN引脚)进行独立控制(包括输出电压)，从而使其适合于诸如微处理器等要求动态调整输出电压的应用。

凌力尔特拥有众多旨在满足LED驱动设计要求的产品。LT3595、LT3518和LT3755便是部分产品实例。

LT3595降压模式LED驱动器具有16个单独的通道，备通道能够从高达45V的输入来驱动一个由多达lO个50mA LBD所组成的LED串。每个LT3595将能够驱动多达Z60+SOmA白光LED。一台46英寸LCD TV将需要为每部HDTV配用约10个LT3595。它的16个通道均可以独立控制，并具有一个能够提供高达5000：1 PwM调光比的单独PWM输入。

凌力尔特最新推出一款LT3513。该转换器具有5个独立受控的稳压器，用于提供一个TFT-LCD屏内部所有必要的电源轨。

LT3755／-1是一款60V、高压侧电流检测DC／DC控制器，专为从一个4.5至40V的输入电压范围来驱动高电流LED而设计。LT3756／-1采用了相同的设计，但可以从6V至IOOV的输入来提供至100V的输出。这两款器件都非常适合于众多的应用，包括汽车、工业和建筑照明。对于那些需要高于40V输入电压(比如：48V电源轨)的应用，LT3756／-1将是优选的解决方案。

电源和电源管理技术发展的焦点仍将是利用恰当的技术以用更少的电能来实现与日增多的应用功能，从而提升电源能效，这涉及提高电源工作效率、降低待机能耗及改善功率因数(PFC)等。

我们看到人们越来越需求极高能效的终端产品，而世界各国的能效规范标准也在不断演进。所以电子制造商将需要在不同输入电压和负载条件下，推出能在真实世界环境下具高能效的电源产品。

如在计算机市场，安森美半导体除了具备vcore的专长，还开发多种系统电源产品，如控制器、驱动器、音频放大器、MOSFET和EEPROM，用于增强我们在笔记本、台式电脑和服务器领域的价值主张。以笔记本应用为例，最新的7位可编程多相同步降压开关稳压控制器ADP3212，可编程进行1相、2相或3相操作，完全符合IMVP 6.5版规范，用于英特尔下一代处理器的笔记本电源。这器件的一项重要优势是能够动态地追踪变化的电压识别(VID)代码，使移动处理器的V_cc。电压能够无须重设控制器或CPU而进行改变，使CPU在工作中能够动态地降低内核电压，降低电池电能消耗、延长使用时间。

在汽车市场，我们与领先的汽车OEM协作，发挥我们的设计、销售和供应链资源优势、配以丰富的产品系列。包括AsIC、cAN和LIN收发器、马达控制、驱动器、MOSFET和分立器件等。以NCV7708A为例，这是一款完全保护的双6路半桥驱动器，特别适合汽车中的运动控制应用。6个低端控制器和6个高端驱动器能够自由配置，并能单独控制，支持高端、低端和H桥控制。这器件在休眠模式下的静态电流极低。

在电源市场，我们新推出的GreenPoint 255 w ATX公开参考设计在所有负载点都提供88％高的电源能效，且在真实世界(而非实验室)条件下提供极高能效，远高于市场标准，而且其配置可立即投产。高效电子(Hipro Electronics)台式电脑电源应用。

在便携消费市场，我们提供用于显示和背光、音／视频、互连和电源管理等四个主要关键子系统的解决方案。如我们的照明管理集成电路NCPS890在极小封装中集成了LCD背光、装饰光控制和环境乐感测功能，能够根据环境光的亮度来调节背光电流，从而延长电池使用时间。

而在不断兴起的LED应用领域，安森美半导体提供一系列的LED驱动电源解决方案，包括可集成最高700V高压FET的离线型AC-DC开关电源解决方案、宽输入范围的中等电压LED应用DC-DC电源解决方案和LED便携背光应用电源解决方案等。

能源成本的骤增(也可以说是不可预期)促进了对节能技术的需求。无论是电子消费品还是商业应用，电机和照明在总能耗中都占相当大的比重。嵌入式单片机(MCU)及相关模拟外设具有高效的电源转换功能，还提供可降低能耗的智能工作模式。

利用8位、16位和32位MCU可以实现廉价的电机控制方案。PIC16HV616等MCU包含PWM模块及其他模拟外设，能对步进电机以及有刷和无刷电机进行控制。

Microchip Technology(美国微芯科技公司)的dsPIC33珂12MC201 DSC提供了高度优化、兼具成本效益的解决方案，能实现三相电机的高级控制。这款20引脚的DSC(数字信号控制器)器件包含一个快速模数转换器(ADC)和一个电机控制PWM模块，前者能够同时采集多通道的信号，后者则具备管理三相电机功率控制级所需的功能。

许多国家如今已经贯彻了将逐步淘汰低能效白炽灯的规划。目前，荧光灯是使用最广泛的替代品。但是，LED在普通照明应用中的使用也与日俱增。LED的工作寿命非常长，最终能够提供比荧光技术更高的效率。

道康宁推XIAMETER品牌建最大有机硅交易平台

日前，道康宁公司宣布，正式升级在线交易平台，强化XIAMETER品牌来建立世界最大的网上有机硅产品市场。

据XIAMETER业务部全球执行总监雪莉女士介绍，2002年推出的XIAMETER商业模式并不适用于所有用户，随着客户需求的不断变化，此次全面对XIAMETER商业模式进行升级，使其可以为更多数的客户服务。

据了解，新的XIAMETER商业模式所提供的产品数量增加了一倍以上，在全球各地由道康宁生产的标准有机硅产品现在都可以在XIAMETER品牌下购买到。产品家族系列从二甲基硅油和乳液至DIY及专业建筑工程所需的密封

胶，还有橡胶基胶、混合物和有机硅烷等。这些原料是个人护理、建筑、汽车、纺织、造纸业、能源和其他等工业提升效能的必需品。

雪莉表示，如果需要，客户可以继续大量地以油罐车或货柜车为单位来购买。不过，很多客户需要以更小量订购。虽然该公司仍有最低起订量的要求，但客户现在可以以托盘数量或以更符合自己需要的小批量来购买产品。史无前例地，客户可从当地经销商处购买到XIAMETER品牌下的产品。这样可以配合一些喜欢享受当地采购的便利或采购数量低于最低购货量的客户。

雪莉说：“我们的经销商是我们成功的重要因素，并将继续与道康宁和XIAMETER品牌共存。”

LED需要高效的恒流驱动器。该驱动器结合智能控制技术，使LED很可能会成为一种非常独特的光源。

可采用不同的策略将智能控制与LED驱动器相结合。首先，可将小型MCU与提供功率调节功能的外部模拟Ic相连。PICIOF200(单片机)可向功率Ic提供控制信号以调节LED的亮度或颜色。诸如MCP1631等器件可从MCU接收开关时钟和参考信号以提供功率调节功能。同一个McuN连接多个MCP1631器件，以对多个功率通道进行控制。

实现智能LED驱动器的另一个方法是将模拟外设与MCU功能相结合。PICl6HV785是一款8位的MCU，它集成有高速比较器、运放和一个参考电压模块。可使用模拟外设来构建所需的任何开关式或线性功率调节电路。

采用全数字方式也能实现智能LED驱动器功能。不采用模拟元件，而是使用AIDc来测量LED电流并使用软件算法对其进行调节也能实现功率调节。dsPIC30F1010 DSc具有特殊的PWM外设、高速ADc和其他旨在支持各种开关电源应用的模拟外设。

发热是LED的一个不利因素，也可能是照明装置设计人员所要解决的最关键的问题之一。必须限制LED的工作温度以保证较长的使用寿命。电子温度检测是工作在恶劣环境(比如汽车或户外)下的LED驱动器应用的理想之选。MCP9509是一款逻辑输出温度传感器，可安装在照明装置中LED附近，以检测其工作温度。MCP9509的温度跳变点可由一个电阻设定，其漏极开路输出可直接输入给模拟基准电路，以便根据比较结果切断LED电流或将电流降至安全的工作水平。如果需要比例温度控制，则可使用MCF·9700温度传感器，该传感器提供的线性电压输出信号可连接到MCU的ADc，或直接用来控制模拟基准信号。

所有类型的光源均能从通信网络获益以达到节能目的。诸如IEEE802，1S.4等网络协议为传感器、控制电路和光源间可靠的无线通信提供了一种经济有效的途径。Microchip的MRF24J40M无线收发器模块向设计人员提供了将低功耗2.4GHz无线控制技术集成到任何应用的简便方法。该模块提供经过认证的解决方案，使最终用户无需进行RF设计。

电子应用中电能的高效使用预期将成为未来数年的主要推动力量，能够提高效率水平、减少电力需求或延长电池寿命的解决方案将在未来占据重要的地位。我们认为从高能效中获益最多的领域为：电机、照明和电源。在所有这些应用中，电子含量正在增加，这为半导体供应商带来了机会，提供在这些应用中实现更高能效的电源解决方案。

FAN9612是飞兆半导体提供的临界导通模式(BCM)交错式功率因数校正(PFC)控制器，用于数字电视、台式电脑和入门级服务器、前端电信系统，以及额定功率范围从100W至1000W的业电源系统之电源。由于FAN9612采用交错方式，并在所有运作条件下都保持两个功率级精确的180度相差，因此能够降低导通损耗。这些节能优势是帮助用户满足最新的“能源之星”和“电脑节能拯救气候行动”要求所不可或缺的。通过电源轨的交错排列，FAN9612还可以减小输入滤波器尺寸，较其它解决方案能减少线路板空间多达10％。这种更小系统尺寸的优点在于降低了解决方案的总体成本。

FANS355是用于动态电压调节(DVS)应用的同级最佳3MHz解决方案，能够提供高达1A的电流。这一产品在手机和上网本中的典型应用包括：用于处理器的动态功率调整和用于DDg2g~LFDDR2内存的供电。FANS361是世界上最小的600mA解决方案。其尺寸之所以能够减小是由于采用了6MHz的开关频率，允许使用微小的低成本片式电感器和电容器。FANS361具有6MHz下最高效率。

FAN2108是完全集成的8A同步降压转换器，可在宽泛的输入电压范围(3v至24V)提供高效率输出，适用于机顶盒、图形卡、负载点和工业电源网络设备等应用。同类的解决方案如要达到高效率，需要使用附加的分立组件或大量电路板空间一因而延长了设计时间和加大了终端应用的尺寸。TinyBuck器件在纤细的5ram×6ramMLP封装中集成了控制器、MOSFET和启动二极管，构成业界最小的8A解决方案。

飞兆半导体的EZSWITCH初级端调节控制器FSEZ1216和FANl02集成了初级端调节PWM控制器，其中PsEZl216更集成了一个功率MOSFET，都无需复杂的次级端反馈电路就能够轻松获得出色的恒压和恒流性能。相比振铃扼流圈转换器(RCC)分立式方案，这些PsR控制器可以简化设计；省去额外的组件；并降低总体系统成本。FSEZ1216和FANl02能够满足能源之星EPS 2.0标准所规定的更高效率要求，这一规范的强制效率要求较EPS1.1高出6％。

面向PC和服务器应用的功率MOSFET

随着需要处理的数据量的增加以及计算机服务器、膝上型电脑和通信器件等应用的存储容量的增大，CPU、GPU和存储器的技术指标也得到了提高，具体表现在低电压、大电流处理和高速率上。因此，除了快速响应和高精度以外，用于驱动CPU等器件的电源还必须具有出色的低电压和大电流处理特性。此外，出于环境保护的考虑，对高能效的需求也在不断增加，而且它使得功率MOSFET必须具有高性能、高效率、小尺寸和低损耗。为了满足这种需求，瑞萨科技公司开发了第10代功率MOSFET系列产品，其采用超细工艺节点以及优化的结构设计和封装技术来降低损耗和提高效率，并且目前正在扩展其产品系列。

稳压器(vR)电源通常用于服务器和膝上型电脑中，能够从12～20V的输入电压上为CPU和其它内部器件生成1～1.8V的输出电压。它是利用功率MOSFET通过高速开关(f=300kHz～1MHz)实现这种电压转换的。这就意味着，功率MOSFET必须是低损耗元件，并且能够在从小电流

区(轻负载)到大电流区(重负载)的宽范围内进行脉冲宽度为几十毫微秒的方波的高速、高精度转换。

第10代功率MOSFET系列(漏，源电压容差30V)降低了3种主要的、会影响功率MOSFET VR电源操作的损耗：传导损耗、开关损耗和驱动损耗。跟第9代产品相比，其导通电阻(RDs_on)约低30％，与RDs_on具有互反关系的漏，栅负载(Qgd)约低30％，栅电荷(Qg)约低27％(后两者均与具有同等导通电阻的早期器件相比)。第10代功率MOSFET系列产品整合了高速开关和低驱动损耗，从而实现了小型电源、降低了损耗、提高了效率。

采用的封装形式包括LFPAK(无损耗封装，瑞萨科技公司封装编号)小型封装，具有出色的散热性能和低感抗特性，这在高效电源领域是为大家所公认的；WPAK(瑞萨科技公司封装编号)超薄封装，其中用铝带代替了传统的金丝，可以将封装电阻降低一半：SOP-8。用户可以选择最符合其应用要求的封装。

该系列中即将推出的产品包括：

面向服务器和膝上型电脑电源的低导通电阻系列产品(如RJK0 346DPA(WPAK)，Rns(_on)=1.5mΩ(典型值)。)

作为一种小型解决方案，WPAKDual型产品在单个封装内整合了优化的高端和低端元件(这2种元件采用了SBD，并且能够在高频和更低的EMI水平下提供更高的效率。)

归入第10代功率MO SFET的WPAK Dual(RJK0383DPA)将输出电流从先前的5A左右提高到了10-15A。各种版本的产品均提供针对通信基站或计算机服务器分布式电源系统用砖式电源内的一级切换和二级同步整流进行了优化的特性。漏，源电压容差为40～200V的产品也将纳入该产品系列的行列。

MOSFET满足新能效目标

电脑产业拯救气候行动计划(Climate Savers)发起的80PLUS Gold金牌认证规定的新能效目标(图1)，要求在美国能源之星计划当前的要求基础上，再使计算机的能效提高约10％。英飞凌(Infineon)为此大力改进其MOSFET。6月中旬，在深圳举行的第十五届中国国际电源展览会暨第十三属中国变频器及电子变压器展览会上，英飞凌推出了多款MOSFET，包括全球首发高端功率晶体管CoolMOS c6，还有中低端的OptiMOS 3家族的75V产品。

CooIMOS C6凌空出世

高性能MOSFET 600V CoolMOS c6系列可使诸如PFC(功率因数校正)级或PWM(脉宽调制)级等能源转换产品的能源效率大幅提升。c6融合了现代超结结构及包括超低单位面积导通电阻(例如采用TO－220封装，电阻仅为99mΩ)在内的补偿器件的优势，同时具有更低的电容开关损耗、更简单的开关控制特性和更结实耐用的增强型体二极管。

C6系列是英飞凌推出的第五代CoolMOS。英飞凌在CoolMOS c3f第三代)和CoolMOS CP(第四代)的基础上，进一步提高了开关速度并降低了导通电阻。C3目前是该公司应用广泛的产品系列，但是c3价格进一步下降的空间有限，c6以更高的性价比可替代c3，英飞凌同时也认为C6更适合对价格比较敏感的中国市场，因此把C6的首发地选在中国。不过，CP系列由于开关损耗更低，仍将在市场上长期存在。

继承了前代产品的易用性和高能效特性，加上更高的轻载效率，将使CoolMOS c6系列成为硬开关应用的基准。另一方面，存储在输出电容中的极低电能和出类拔萃的硬换流耐受性，使该器件成为谐振开关产品的较好选择。

c6器件可降低设计难度，非常适合于各种高能效应用，例如面向PC、笔记本电脑、上网本或手机、照明(高压气体放电灯)产品以及电视机和游戏机等消费电子产品的电源或适配器。

CoolMOS诞生于上世纪90年代，是业界高性能MOSFET的先驱，以大批量生产和高可靠性引领潮流。

75V丰富OptiMOS 3产品线

OptiMOS 3 75V功率MOSFET系列具备领先的导通电阻(Rps_on)和品质因素(FOM,Qg’RDs_on)特性，可在任何负载条件下，降低开关电源、电机控制和快速开关D类功放等电源产品的功率损耗并改善其整体能效。

OptiMOS 3 75V功率MOSFET系列是交／直流开关模式电源(例如台式机和服务器装备的电源)的同步整流选择。英飞凌此次新推出的OptiMOS375V功率MOsFET可以帮助满足80PLUS Gold金牌认证规范。它采用节省空间的SuperS08封装，相对于同类器件而言，导通电阻和品质因素分别降低40％和34％，结果可使SMPS的同步整流级的功耗降低高达10％。

OptiMOS 3 75V系列进一步壮大了英飞凌功率MOSFET产品的阵营。目前，采用英飞凌N沟道OptiMOs 3工艺制造的器件型号已接近100个，每款都具备业界很低的导通电阻和栅极电荷，可降低产品的导通损耗和整体功耗。

变频器特点及其应用论文 篇2：

浅谈PLC与传感器控制系统在教学中的应用

【摘要】 《可编程序控制器及其应用》课程主要是电工类专业的技术人员在学习和培训阶段的专业课程之一。对于如何让各类学员学好这门课程，以及能够深入的理解课程中所涉及到PLC与传感器控制系统的相关知识内容等问题，在本文中主要从对一体化教学的理解，以及对PLC与传感器所组成的控制系统的认识与案例应用分析等几个方面进行探讨。

【关键词】可编程序控制器及其应用；一体化教学；PLC；传感器

在现今，随着我国在工业自动化领域技术方面的不断加深与提高，尤其是在一些现代化加工制造业当中对于PLC这一核心控制设备的应用十分的广泛，而真正掌握这一技术特点的应用型技术类人才变得越来越紧俏。因此，在越来越多的加工制造业类型的企业和各类中高职院校中，进一步开展并加大对PLC设备方面的教学培训方面的投入与普及显得尤为重要。在本次论文当中，紧密围绕PLC控制系統的教学与培训这一核心要点，重点引入了对传感器与PLC所组成的控制系统的学习与培训方面的探究。

一、一体化教学在《可编程序控制器及其应用》课程中的重要性

在各类中高职院校当中，主要采用的是一体化教育教学模式。所谓的一体化教学模式就是要将理论专业知识教学与实习技能训练教学有序的结合为一体，以课题或者任务的模式将本专业的理论专业知识合理的融入到实习技能训练教学当中，进行边教授理论知识边学习技能内容，在学生进行教与学的过程中形成的一种教学模式。

由于一体化教学模式对任课指导教师的整体能力要求较高，特别是要求该教师必须具备一定的技能实习教学能力，因此对于如何能够更好的让学员在课堂上学好《可编程序控制器及其应用》这门课程，以及任课教师如何利用好一体化教学模式进行课程讲授就显得尤为重要。

同时，在《可编程序控制器及其应用》课程中有序的开展一体化教学模式，能够加快学生在学习相关课程中对难点重点知识的理解，相比较一般传统的单一性理论教学或实习教学模式，往往使得学生更能很好对学习加深认识与理解。例如，在进行对PLC的初步认识教学课程当中，学生通过认真观看多媒体演示以及任课指导教师的现场PLC实物演示教学后，能够对PLC设备的整体知识有较为全面的认识和了解。

二、对PLC与传感器组成的控制系统的认识

PLC控制设备是一种专门在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。通常，PLC在控制系统中相当于人类的大脑，用来识别接收的各种信号，经过控制程序运算处理后对外发出控制信号。

传感器设备是一种检测装置，能够采集被测量的信息，并将采集到的信息按照一定的规律变换成各种电气信号进行存储、处理、显示、记录和传输等，通过信号传送设备将采集信号送到各个控制设备当中。通常，传感器设备相当于人类的眼睛、鼻子、耳朵等各种感知器官。

在工业自动化控制系统当中，PLC控制设备一般均采用自动化的控制模式。通过对现场各类数据信号的分析和采集，将其中有用的信号利用各种信号传导装置反馈到PLC控制系统当中，利用PLC的软件程序再对采集反馈的各类信号进行识别和分析后，合理的对加工工艺进行改进和提高，并最终控制加工设备进行自动化的加工控制过程。

在现代化的PLC控制系统加工企业当中，通常在进行PLC与传感器的信号连接通讯时，主要采用的技术手段有两种。一是，各类传感器的信号采集输出控制端与PLC的输入信号端子之间，利用导线进行直接连接。二是，各类传感器的信号采集输出控制端与PLC的以太网数据通讯接口之间，利用网络型数据线进行直接连接。上述两种传感器数据采集通讯方式各有优缺点，特别是在数据的传输距离、响应速度等方面，利用数据通讯网络进行传感器数据的传递有着较大的优势，特别是在进行网络组态和多上位机进行集成控制时，数据网络通讯效果的优势较为突出和明显。

三、PLC与传感器组成的控制系统在案例中的应用

通过举例来分析PLC与传感器组成的控制系统在案例中的应用。在变频器恒压供水控制系统当中，对于供水压力的检测通常采用压力传感器检测单元进行，将压力传感器检测到的管道压力信号通过信号传输装置PLC控制单元，并最终控制水泵电机实时对供水压力进行在线调节。在本次论文当中，恒压供水控制系统所采用的核心控制设备主要包括PLC、变频器、触摸屏、水泵电机和压力传感器等。恒压供水控制系统原理示意图和控制线路原理图分别如图1和2所示。

四、开展学生教学的反馈与评价考核

对于学生的教学反馈和评价考核，是反映本次教学课程的一个重要环节，指导教师不仅仅要教好每节课，让学生掌握课程中的难点和重点知识，还要及时的了解学生对课上内容的学习和理解情况。为此，我主要通过以下几个环节开展教学的反馈与评价考核过程。

1.对本次课程的教学进行任务引领

在开展实际的教学时，让学生对本次教学内容PLC与传感器组成的控制系统进行细致的理解和分析，并布置好课程学习任务。指导教师按照各学习小组对学生进行分组练习，让学生在课堂当中适度开展自主动手的学习模式。同时，指导教师对各组学生进行巡回指导和帮助，实时了解学生对本次课程的学习掌握和理解情况，并同步开展对学生的操作考核任务。

2.开展教学评价与考核

在实际教学过程中开展学生进行教学考核，让各组学生依据本组内完成情况按照课程评价标准分别进行学生自评和组内学生互评工作。同时，指导教师根据学生的评价考核结果，结合学生在教学过程中的操作考核内容，完成指导教师对各组学生的总体评价考核。

总之，通过围绕对恒压供水控制系统课程开展的一体化教学，结合对学生进行的过程评价考核办法，将PLC与传感器控制系统技术合理的引入到本次课程的教学当中，使学生能够更好的掌握对于PLC与传感器的组合控制系统的使用。同时，也使得我对相关教学课程的开展与推进更有针对性，使我能够更好的在今后的相关教学课程当中做到有的放矢。

参考文献：

[1]王国海.可编程序控制器及其应用[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2008.

[2]李长军.变频技术[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2014.

作者：任毅

变频器特点及其应用论文 篇3：

低压变频器的选型与应用

摘 要:本文简要总结变频器行业的市场发展情行及变频器在我国各领域的应用情况,分析了低压通用变频器的基本工作原理,论述了不同领域和设备对低压变频器的性能要求。在总结变频器应用的工作经验的基础上,着重论述在应用过程中选择低压变频器的基本方法和步骤,选择变频器过程中必须注意的一些问题。

关键词:低压变频器 型式选择 应用

变频器行业在我国已有20年的历史,市场规模逐年扩大,2008年高、中、低压变频器总的市场容量已接近150亿,内外资品牌约140个,又有上千家从事代理销售和二次开发的公司。从品牌数量看,内资品牌占70％以上,但市场份额只有24%左右。虽然内资品牌的市场份额在快速扩大,但大部分市场仍被十余个欧美品牌和日本品牌所占据。目前该行业已初具规模,且发展潜力十分可观。业内人士认为,中国变频器市场在未来10年之后才会达到饱和,期间市场的年增长速度将保持在15％以上。低压变频器在各行各业得到广泛的应用,采用变频器构成变频调速传动系统,其性能已经达到或超过了直流调速系统,而变频器更是具有体积小,噪声小,还可以使用成本低,易维护的异步电动机,从而极大简化工艺,降低初期投资成本。总体说,使用变频器可以满足提高劳动生产率、改善产品质量、提高设备自动化程度、提高生活质量及改善生活环境等要求;也可以为企业节约能源、降低生产成本。能源和环境关系到国家经济的可持续发展,随着目前我国经济飞速发展,加上全球环境的逐渐恶劣和全球能源的日益短缺,国家和企业会更加重视经济和能源、环境之间的关系。而变频器具有优化工艺,节省电能,从而减少对环境的污染,因此,变频器作为电力传动单元,其应用前景会更加宽广。

1 变频器在各领域的应用

就应用领域,变频器在我国各行业均已得到应用,如冶金、化工、造纸、机械等行业。具体应用更广,小型的应用如各行业的鼓风机、输送机、给料机、搅拌机、研磨机、粉碎机、切纸机、压延机、挤压机、阀门、压缩机、冷却塔、塑料机械、电梯、各种纺织机械,大型的应用领域如造纸厂的造纸机、模具厂的注塑机、冶金厂轧钢机,以及化工等行业的大型风机、水泵、起重机、输油管道等[1]。变频器的应用,解决了很多工业上的难题,对于以前许多要用直流电动机的场合,由于设备大,占用空间多,现在可以用交流电动机代替,节省空间,免去昂贵又复杂的直流电动机,而且安装省时省力;以前直流调速系统设备复杂,特别是很多应用场合要求励磁电流和转矩电流分别调节,并且各种闭环控制相互影响,操作和维护比较困难,应用变频器,只要根据所配套设备的特性,在变频器中设置好相关参数,用户便可以很便捷地使用数控系统控制设备的运行,通过显示屏监视变频器的运行状况及查看变频器的故障情况,还可以通过工业总线和通信接口相连实现远程监视和控制,以及通过工业总线组建DCS集散控制系统。

2 变频器的工作原理

对变频器的分类有不同的标准,如按变频器是否通用来划分,变频器可以分为通用型变频器和专用型变频器;按变频器的工作原理划分,可以分为交—交变频器和交—直—交变频器;在交—直—交变频器中,按主回路工作方式分,可分为电流型和电压型变频器[2]。按电压等级划分,可以分为低压变频器,中压变频器和高压变频器;另外,从变频器技术的发展来分,可分为VVVF变频器,矢量变频器,直接转矩控制变频器等。通用变频器通常采用交—直—交的工作方式,相对来讲,低压变频器应用得最为广泛,技术成熟,成本低,易维护是其得到大量应用的主要原因。变频器的工作原理,总体来说,变频器就是将工频交流电源转换成频率可调的电源设备,根据交流电动机同步转速N=60f/p(式中,N为电机同步转速,f为电源频率,P为电机极对数)这一公式,只要改变频率,就可以改变交流电动机的转速,变频器就是根据这一原理研制开发出来的电源变换装置。通用变频器和专用变频器的工作原理也相同,只是专用变频器是根据专业设备的特性,研制出来更具有针对性的变频器,如在通用变频器的基础上,增加更符合专业应用的功能,或是增强某一特殊应用功能等。如冶金和起重应用,要求变频器和电机经常处于过载运行,因此要求变频器容量要求足够大,过载能力强,纺织和冶金机械要求变频器的精度高等性能。交—交变频器的主要缺点是所用电力元器件比交—直—交变频器多,并且只能运行在电网频率(工频)以下,但是其频率只能运行在工频以下,现在各国正在研究开发中的矩阵式交—交型变频器可以克服这一缺点。电流型变频器和电压型变频器的工作原不大相同,电流型变频器主回路如图1,图中,整流和逆变单元的电力电子元件为可关断晶闸管。电流型变频器的主要特点是输入输出可逆,可以四象限运行,即电动机可以运行在电动、制动、发电状态。

电压型变频器的主回路如图2,图中,整流元件为二极管组成,逆变元件采用绝缘栅晶体管组成。该类变频器结构简单,技术成熟,在低压通用型变频器中被广泛采用,其缺点是不能四象限运行。

3 低压通用变频器的选型

衡量通用变频器性能的主要指标有控制方式、起动转矩、转矩控制精度、速度控制精度、控制信号种类、速度控制方式、多段速度没定、载波频率、频率跳跃功能、通信接口等[2]。国内外通用变频器的操作、维护及应用方面均基本相似,差别在于不同品牌在功能、通信接口,变频器的质量、其特定的定义及其独特功能,但用户不一定全用到这些性能指标,而是根据需要选择能满足需要的功能及指标,并依此作为衡量选择通用变频器的标准。正确选择通用变频器对于传动控制系统的正常运行非常关键,首先要明确使用通用变频器的目的,按照生产机械的类型、调速范围、速度响应和控制精度、起动转矩等要求,充分了解变频器所驱动的负载特性,决定采用什么功能的通用变频器构成控制系统,然后决定选用哪种控制方式最合适。所选择的通用变频器应要满足生产工业的要求和在技术指标上合理。另外,也应注意低压变频器的制造技术水平、寿命、谐波、效率、功率因数及销售服务等问题,另外,通用变频器长期可靠的运行,变频器的通信标准、输入输出接口、变频器的附件配套情况等也非常重要。具体来讲,低压通用变频器的选择包括低压通用变频器的型式选择和容量选择两个方面,选择的原则是:首先其功能特性能保证可靠地实现工艺要求,其次是获得较好的性能价格比[3]。通用变频器类型的选择要根据负载特性进行。对于风机、泵类等平方转矩,低速下负载转矩较小,通常可选择专用或普通功能型低压变频器。对于恒转矩类负载或有较高静态转速精度要求的机械应选用具有转矩控制功能的高功能型低压变频器,这种变频器低速转矩、静态机械特性硬度大,不怕负载冲击,具有挖土机特性。为了实现大调速比的恒转矩调速,常采用加大变频器容量的办法。对于要求精度高、动态性能好、速度响应快的生产机械,应采用矢量控制或直接转矩控制型通用变频器。容量方面,大多数通用变频器标出了额定电流、可配用电动机功率和额定容量三个参数等参数,其中后两项,通用变频器厂商通常是根据本国或本公司生产的标准电动机给出的,不能确切表达变频器实际的带负载能力,只有额定电流是一个能反映通用变频器负载能力的关键参数。因此,以电动机的额定电流不超过通用变频器的额定电流为依据是选择变频器容量的基本原则,电动机的额定功率只能作为参考[3]。另外在确定通用变频器容量前应了解设备的工艺情况及电动机参数,并考虑电动机的类型和工作特性,留有一定的余量。例如潜水泵电动机的额定电流要大于普通异步电动机的额定电流;冶金工业常用的辊道用电动机不仅额定电流大很多,同时它允许短时处于堵转丁作状态,且辊道传动大多是多电动机传动,应保证在无故障状态下负载总电流均不允许超过通用变频器的额定电流;再如,将原有的减速箱去掉,改用通用变频器调速的场合,应考虑适当加大电动机的容量,以满足负载对转矩的要求等。另外,应充分考虑通用变频器的输出含有丰富的谐波,会使电动机的功率因数和效率变坏。因此,用低压通用变频器给电动机供电与用工频电网供电相比较,电动机的电流会增加,一般为10%左右,而温升会增加20％左右。所以在选择变频器时,应适当留有余量,防止温升过高,影响电动机的使用寿命。在选择变频器时,可以按以下七步骤进行:(1)明确设备的工作方式、容量及负载类型;(2)明确设备的工艺、性能指标及控制要求;(3)确定系统的组建方式、I/O接口、通信接口等;(4)对各项性能指标和要求进行归纳;(5)按归纳的结果进行技术咨询或直接进行招标;(6)对性能、使用寿命、价格、服务进行综合对比;(7)确定变频器品牌、型号、规格以及供应商。选择变频器时,还应充分考虑环境对变频器的影响。(1)温度对变频器的影响:变频器的使用环境温度一般适用在-10℃～+40℃,环境温度若高于40℃时候,每升高1℃,变频器应降额5%使用。环境温度每升10℃,则变频器寿命减半,所以周围环境温度及变频器散热的问题一定要解决好。(2)湿度对变频器的影响:变频器在湿度在低于90%的环境中工作,空气的相对湿度≤90%,无结露。湿度太高且湿度变化较大时,变频器内部易出现结露现象,其绝缘性能就会大大降低,甚至可能引发短路事故。必要时,必须在箱中增加干燥剂和加热器。(3)海拔高度的影响:变频器安装在海拔高度1km以下可以输出额定功率。海拔高度超过1km,其输出功率会下降。(4)粉尘对变频器的影响:在有金属导电性粉尘的场合,不宜安装变频器,导电性粉尘侵入变频器内部,会使变频器内部线路短路,严重时会烧毁变频器。

4 结语

如今变频器在各领域各行业得到广泛应用,如何去选择和应用变频器是很多工程技术人员面临的问题,本文从理论和实践两个方面简要论述了低压变频器的应用和选型。特别是在大型设备传动系统中,变频器的选型相当复杂和繁锁,每个细节都要仔细考虑,主要性能和参数都要认真斟酌,才能确保整个系统稳定可靠运行。希望我的一些简单的概述对大家以后在工作当中碰到相对应的问题,能起到建议性的帮助。

参考文献

[1] 冯垛生,张淼.变频器的应用与维护[M].广州:华南理工大学出版社,2001,9.

[2] 魏召刚.工业变频器原理及应用[M].北京:电子工业出版社,2006,9.

[3] 王廷才,王伟.变频器原理及应用[M].北京:机械工业出版社,2005,7.

作者：沈亚军