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變頻器電機(jī)機(jī)電一體化的特點(diǎn)
變頻器電機(jī)機(jī)電一體化的特點(diǎn)【1】
摘要：近年來，隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電子技術(shù)也已經(jīng)取得了突飛猛進(jìn)的成果。
其中，變頻器與電機(jī)一體化技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，給我國電子工業(yè)以及家用電器生產(chǎn)都帶來了極大的便利。
對(duì)居民來說，變頻器與電機(jī)一體化在家用電器的運(yùn)用，節(jié)省了空間，提高了家庭生活質(zhì)量。
本文主要介紹了變頻器電機(jī)一體化的特點(diǎn)，并就變頻技術(shù)在工業(yè)以及家用電器中的節(jié)能運(yùn)用做了詳細(xì)介紹，供同行參考。
關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速電機(jī); 變頻器;一體化
科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，使得變頻技術(shù)不斷取得新的成果，現(xiàn)在已經(jīng)具備節(jié)省空間、功率范圍擴(kuò)大、功能多樣化等特點(diǎn)。
變頻器與電機(jī)一體化是變頻技術(shù)的一項(xiàng)重大突破，減少了電器在使用過程中的各種附加損耗，同時(shí)降低了制造成本，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，因此，已經(jīng)被廣泛運(yùn)用于工業(yè)以及家用電器的制造中。
1.變頻器對(duì)電機(jī)性能的影響
所謂變頻器，即在工廠生產(chǎn)設(shè)備以及各種家用電機(jī)的變頻調(diào)速系統(tǒng)中，作為供電電源，為整個(gè)電機(jī)提供動(dòng)力的裝置。
近年來，變頻技術(shù)已經(jīng)取得了重大的突破，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了變頻、電機(jī)的機(jī)電一體化。
在電機(jī)是整個(gè)變頻調(diào)速系統(tǒng)中，電頻起到了不可替代的作用，且對(duì)電機(jī)的性能產(chǎn)生很大的影響。
作為電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的供電電源，供電系統(tǒng)中會(huì)產(chǎn)生很高的高次諧波分量，這些能量對(duì)對(duì)電路中的諧波磁勢(shì)和電路中的諧波電流都會(huì)產(chǎn)生較大影響，這些影響最大的副作用是會(huì)導(dǎo)致電機(jī)的供電系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)的耗能增加，當(dāng)然，產(chǎn)生機(jī)械能的一部分最終轉(zhuǎn)化為人熱能，使得整個(gè)工作系統(tǒng)的溫度升高，時(shí)間一長(zhǎng)，會(huì)在一定程度上影響電機(jī)工作系統(tǒng)的工作效率，甚至?xí)霈F(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)工作不穩(wěn)定的情況，且長(zhǎng)期在高溫下工作，電機(jī)系統(tǒng)的使用壽命會(huì)受到影響。
因此，如何利用好變頻器，讓其在電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)中發(fā)揮最大的作用的同時(shí)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響最小成為業(yè)內(nèi)研究的重點(diǎn)。
2.變頻器電機(jī)一體化的特點(diǎn)
2.1變頻器電機(jī)一體化的構(gòu)造原理
在變頻機(jī)沒有出現(xiàn)之前，電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)使用的傳統(tǒng)的電機(jī)，其不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)速，電機(jī)系統(tǒng)的調(diào)速只能依靠不同的電機(jī)之間相互轉(zhuǎn)換，電機(jī)類型主要包括加速電機(jī)、減速電機(jī)以及直流電機(jī)三種。
自動(dòng)化程度低，工作效率低下，整個(gè)電機(jī)系統(tǒng)需要耗費(fèi)大量的資源，且耗能比較大，不利于生產(chǎn)企業(yè)降低生產(chǎn)成本。
變頻機(jī)機(jī)電一體化的出現(xiàn)可以說是在整個(gè)行業(yè)技術(shù)上的一個(gè)重大突破，在家用電器以及工業(yè)設(shè)備上的節(jié)能上起到了不可小覷的作用，已經(jīng)給很多行業(yè)帶來了便利，其既提高了整個(gè)電機(jī)系統(tǒng)的工作效率，又能節(jié)省很多能量。
主要體現(xiàn)在其讓整個(gè)系統(tǒng)的工作越來越趨向于自動(dòng)化，工廠可以因此節(jié)省很多人力物力資源，且機(jī)電一體化的實(shí)現(xiàn)，使得整個(gè)生系統(tǒng)的占地面積大為減少，節(jié)省生產(chǎn)成本，提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，從而實(shí)現(xiàn)企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的提升。
因此，已經(jīng)廣泛被運(yùn)用在各個(gè)行業(yè)中。
目前很多行業(yè)也一直在致力于變頻器電機(jī)機(jī)電一體化的研究，希望在節(jié)能方面取得更大的進(jìn)展。
其工作原理是使得電機(jī)的輸出功率可以在較大范圍里變化，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)的調(diào)速，變頻電機(jī)的出現(xiàn)取代了傳統(tǒng)的工作模式，大大提高了工廠的工作效率。
2.2變頻電機(jī)的主要特點(diǎn)與內(nèi)容
變頻機(jī)發(fā)展到現(xiàn)在，使用的材料已經(jīng)更新了幾代，現(xiàn)在大多采用的是高分子絕緣材料，并且利用了真空壓力來進(jìn)行涂漆，真空壓力涂漆有兩個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)，一方面真空壓力涂漆，速度快，時(shí)間短，幾乎把空氣完全隔絕，增加了變頻機(jī)在工作中的安全性。
另一方面，利用真空壓力，使得其能長(zhǎng)期保持嶄新的狀態(tài)，大大延長(zhǎng)了整個(gè)系統(tǒng)的使用壽命，在一定程度上減少了系統(tǒng)的維修與更換費(fèi)用，節(jié)省了工廠的生產(chǎn)成本。
變頻機(jī)與傳統(tǒng)的電機(jī)相比，除了擁有更高的安全性以外，還體現(xiàn)在內(nèi)部零件更精密以及散熱性能好兩個(gè)方面，內(nèi)部零件更精密，變頻電機(jī)內(nèi)部零件更精密可以說是其一大特點(diǎn)，其使得整個(gè)電機(jī)系統(tǒng)工作性能更穩(wěn)定，也更高速，提高了工廠的生產(chǎn)效率。
散熱性能好，在整個(gè)電機(jī)系統(tǒng)工作的過程中，機(jī)械能的一部分會(huì)轉(zhuǎn)化為熱能，使得電機(jī)系統(tǒng)是溫度升高，從而影響其穩(wěn)定工作，變頻機(jī)的散熱處理得非常好，現(xiàn)在，很多生產(chǎn)企業(yè)的變頻機(jī)大多采用最先進(jìn)的散熱排風(fēng)扇裝置，這種排風(fēng)裝置不僅具有的很強(qiáng)的風(fēng)力，能夠及時(shí)為整個(gè)電機(jī)系統(tǒng)做好散熱處理，且還做了靜音處理，大大降低了整個(gè)生產(chǎn)區(qū)間的噪音，為工人提供了一個(gè)相對(duì)良好的工作環(huán)境，這也算是近年來變頻機(jī)的另一個(gè)技術(shù)突破。
良好的散熱處理使得電機(jī)系統(tǒng)在較長(zhǎng)的工作時(shí)間后，仍然能保證穩(wěn)定的工作狀態(tài)，提升了整個(gè)電機(jī)系統(tǒng)的工作效率。
2.3變頻電機(jī)中存在的問題
盡管機(jī)電一體化的出現(xiàn)，提升整個(gè)工作系統(tǒng)的工作效率，且在節(jié)能方面取得了突破性的進(jìn)展，但到目前為止，其也還存在一些問題，需要業(yè)內(nèi)不斷進(jìn)行技術(shù)突破，使得變頻電機(jī)能在工業(yè)上以及家用電器運(yùn)用上取得更大的進(jìn)展。
變頻電機(jī)工作中的問題主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面，不同頻率的電磁波造成電機(jī)系統(tǒng)能源損耗，不同的頻率的電磁波對(duì)變頻器的轉(zhuǎn)子進(jìn)行切割，其損耗不同于傳統(tǒng)的電機(jī)，能量損耗要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于同一頻率傳統(tǒng)電機(jī)。
在絕緣方面存在缺陷，對(duì)于整個(gè)電機(jī)工作系統(tǒng)來說，安全性是最重要的一點(diǎn)，而絕緣效果則是決定安全性最重要的因素，變頻電機(jī)在絕緣技術(shù)上已經(jīng)取得了重大的技術(shù)突破，但還存在的一定的缺陷，主要體現(xiàn)在載波頻率很高，在工作時(shí)產(chǎn)生了較高的熱量，對(duì)工作人員的身體產(chǎn)生較大的危害，若工廠為了保障工作人員的人身安全采取不合適的絕緣方法，則會(huì)在一定程度上加快電機(jī)系統(tǒng)的損壞速率，目前，兩者還不能實(shí)現(xiàn)一個(gè)完美的平衡，需要做進(jìn)一步的技術(shù)研究。
靜音處理不夠完美，變頻機(jī)在靜音處理上已經(jīng)取得了較大的成果，但還不能做到絕對(duì)靜音，由電磁機(jī)械造成的機(jī)械振動(dòng)在目前還不能完全避免，尤其在系統(tǒng)產(chǎn)生共振時(shí)，會(huì)增加噪音的影響程度，這也需要做進(jìn)一步的處理。
3.變頻電機(jī)的節(jié)能特點(diǎn)
3.1變頻技術(shù)在工業(yè)節(jié)能方面的應(yīng)用
變頻技術(shù)的出現(xiàn)最大的優(yōu)勢(shì)就在于其在節(jié)能方面取得了突破性的進(jìn)展，使得整個(gè)電機(jī)系統(tǒng)的生產(chǎn)成本大大降低，提高了生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。
在工業(yè)中，電機(jī)系統(tǒng)工作的過程中大量使用的風(fēng)扇、鼓風(fēng)機(jī)和泵類等設(shè)備，這些設(shè)備的耗電量非常大，且生產(chǎn)企業(yè)的工作時(shí)間以及工作周期都比較長(zhǎng)，因此，若采用傳統(tǒng)的加速電機(jī)以及減速電機(jī)進(jìn)行調(diào)速，耗能量非常大，這也是每個(gè)生產(chǎn)企業(yè)想解決的問題。
變頻機(jī)的實(shí)現(xiàn)，使得電機(jī)的電磁波頻率可以在較大范圍里變化，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)系統(tǒng)的變速，達(dá)到較好的節(jié)能效果。
3.2變頻技術(shù)在家電中的節(jié)能應(yīng)用
現(xiàn)在，家用電器也大多采用了變頻技術(shù)，其也在節(jié)能方面取得了突破性的進(jìn)展，降低了每個(gè)家庭的耗電量。
變頻技術(shù)的出現(xiàn)，改變了以前家用電器因?yàn)殚L(zhǎng)期處在短時(shí)重復(fù)狀態(tài)(開/停)，導(dǎo)致起動(dòng)頻繁、噪聲大、電機(jī)壽命短、溫度穩(wěn)定性差以及能耗高等一些列問題的狀態(tài)，擴(kuò)大了家用電器壓縮機(jī)的工作范圍，不需要壓縮機(jī)長(zhǎng)期處于運(yùn)行狀態(tài)，就能保證家用電器的正常工作，大大降低了能耗，比如對(duì)于電冰箱來說，由于其長(zhǎng)期處于全天工作狀態(tài)，能耗以及噪音問題都比較嚴(yán)重，但變頻技術(shù)的出現(xiàn)可以讓壓縮機(jī)不必長(zhǎng)期處于運(yùn)行狀態(tài)，從而減小甚至消除因壓縮機(jī)工作產(chǎn)生的噪音，當(dāng)然，壓縮機(jī)這樣的工作狀態(tài)也降低了冰箱的能耗，節(jié)能效果明顯。
4.結(jié)語
綜上所述，變頻機(jī)電機(jī)機(jī)電一體化的出現(xiàn)是科技技術(shù)的一個(gè)重大發(fā)展，變頻技術(shù)改變了傳統(tǒng)電機(jī)的工作模式，提升了整個(gè)電機(jī)系統(tǒng)的工作效率。
另外，機(jī)電一體化技術(shù)的出現(xiàn)，在生產(chǎn)企業(yè)以及家用電器的節(jié)能上都取得了明顯的效果，這對(duì)整個(gè)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有重要意義。
參考文獻(xiàn)：
[1] 中國電氣工程大典編輯委員會(huì).中國電氣工程大典.第 9 卷.電氣工程.北京.中國電力出版社，2008：112-116.
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多通道一體化變頻器總體設(shè)計(jì)與研究【2】
摘 要： 針對(duì)多通道變頻器的特點(diǎn)，提出了詳細(xì)的設(shè)計(jì)流程。
按照設(shè)計(jì)流程，分別對(duì)該設(shè)備的結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)和詳細(xì)的模塊設(shè)計(jì)進(jìn)行了論述。
設(shè)計(jì)的多通道變頻器具有以下特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)上支持盲拔插，共用時(shí)鐘模塊和電源模塊，也可以實(shí)現(xiàn)任意頻段的上下變頻組合，因此微波變頻設(shè)備趨向于小型化、集成化、通用化的方向發(fā)展。
關(guān)鍵詞： 多通道變頻器; 微波變頻器; 總體設(shè)計(jì); 上下變頻組合
0 引 言
微毫米波變頻器廣泛應(yīng)用于微波通信、雷達(dá)系統(tǒng)、遙測(cè)遙感、導(dǎo)航系統(tǒng)、偵察和電子對(duì)抗等領(lǐng)域，是現(xiàn)在通信系統(tǒng)的核心部分[1]。
隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)變頻設(shè)備提出了更高的要求，原來單一通道的變頻設(shè)備已經(jīng)不能滿足通信行業(yè)發(fā)展的需要;有時(shí)一個(gè)系統(tǒng)需要多路變頻通道才能滿足需要，這就需要由多個(gè)變頻設(shè)備組成，因此會(huì)造成整個(gè)系統(tǒng)體積龐大、功耗增加、使用的器件、材料也會(huì)大大增加，造成了資源的大量浪費(fèi)，成本也大大的提高，設(shè)備太多太大也不利于用戶在使用時(shí)移動(dòng)、運(yùn)輸和以后的維護(hù);正因?yàn)槿绱司推惹行枰兄埔环N集成有多個(gè)通道的變頻設(shè)備[2]，不僅體積小、功耗少，而且方便使用也便于日后維護(hù)。
基于此種思想設(shè)計(jì)了一種高可靠性的多通道一體化變頻器。
該變頻器共用一個(gè)機(jī)箱，內(nèi)部的變頻模塊共用一個(gè)電源，共用一個(gè)時(shí)鐘模塊，共用一個(gè)主控模塊，并且每個(gè)變頻模塊相互獨(dú)立，互不影響，可以單獨(dú)工作和關(guān)閉;變頻模塊也支持盲拔插，可以隨時(shí)取出或更換，因此大大減小了設(shè)備的體積，節(jié)約了成本，也方便了用戶的使用和日后的維護(hù)。
1 設(shè)計(jì)流程
多通道一體化變頻器的總體設(shè)計(jì)主要包括總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和各個(gè)部分的詳細(xì)設(shè)計(jì)。
圖1為多通道一體化變頻器在結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計(jì)流程。
圖1 設(shè)計(jì)流程框圖
2 設(shè)計(jì)創(chuàng)新
2.1 總體設(shè)計(jì)
(1) 模塊的劃分
多通道一體化變頻器由機(jī)箱和內(nèi)部模塊兩部分組裝而成。
按照電路的設(shè)計(jì)要求，內(nèi)部的功能模塊設(shè)計(jì)成變頻通道模塊、主控板模塊、電源模塊、時(shí)鐘模塊、顯示模塊、鍵盤共六個(gè)獨(dú)立的模塊。
(2) 模塊的布局
根據(jù)模塊之間的連線關(guān)系，把所有模塊在機(jī)箱內(nèi)進(jìn)行布局設(shè)計(jì)，要考慮到模塊之間的電磁兼容，避免模塊之間的電磁干擾，力爭(zhēng)模塊的布局合理，便于安裝和調(diào)試，也便于日后的維護(hù)。
圖2為多通道通用變頻器內(nèi)部結(jié)構(gòu)布局示意圖。
圖2 多通道通用變頻器內(nèi)部結(jié)構(gòu)布局示意圖
(3) 模塊及總體尺寸
根據(jù)電路的設(shè)計(jì)，綜合考慮安裝、拆卸、調(diào)試和維護(hù)的方便性、實(shí)用性、抗沖擊強(qiáng)度、散熱性能、電磁屏蔽、模塊的高度和接插件的位置等因素，通過計(jì)算初步確定機(jī)箱的外形尺寸不大于500 mm(長(zhǎng))×390(寬)×140 mm(高)，因此選用了常用的3U機(jī)箱，機(jī)箱深度確定為483 mm，寬度為380 mm，高度為134 mm。
2.2 詳細(xì)模塊設(shè)計(jì)
本機(jī)設(shè)計(jì)的是6路變頻單元共用一個(gè)機(jī)箱，每個(gè)變頻模塊在結(jié)構(gòu)上支持盲拔插，可以從機(jī)箱的前面板直接取出更換。
多通道通用變頻器的整機(jī)結(jié)構(gòu)主要分為六個(gè)部分：前面板設(shè)計(jì)、后面板設(shè)計(jì)、變頻通道模塊設(shè)計(jì)、晶振模塊設(shè)計(jì)、電源模塊設(shè)計(jì)和控制模塊設(shè)計(jì)。
(1) 機(jī)箱的前面板設(shè)計(jì)
前面板主要有VFD顯示屏和鍵盤，用以顯示及控制操作，電源開關(guān)用來控制斷電上電，另外變頻模塊可以從前面板取出和放入，因此設(shè)計(jì)時(shí)就要把六個(gè)通道在前面板的所需尺寸設(shè)計(jì)出來，根據(jù)通道在前面板的尺寸、VFD顯示屏尺寸和鍵盤的尺寸設(shè)計(jì)前面板的布局，其布局結(jié)構(gòu)如圖3所示。
(2) 機(jī)箱的后面板設(shè)計(jì)
后面板作為射頻和中頻的輸入、輸出端，其端口的轉(zhuǎn)接頭采用常用的SMA接頭，通用性比較強(qiáng);電源輸入端口采用航空接插件，所有的進(jìn)線全在根部有固定夾具，插針和插孔都是用質(zhì)量很好的磷銅片做成的大面積接觸的方式并有準(zhǔn)確的定(對(duì)位)裝置，插頭和插座全有鎖扣裝置，可在劇烈的振動(dòng)中確保不會(huì)脫離并接觸可靠，外殼材質(zhì)采用鎂鋁合金，堅(jiān)固耐用;后面板上還有接地柱，保險(xiǎn)管，RJ45網(wǎng)口，RS 485/232數(shù)據(jù)線串口和用于散熱的風(fēng)扇，保險(xiǎn)管用來限制因電流過大而損壞設(shè)備，RJ45網(wǎng)口用來電腦實(shí)行遠(yuǎn)程控制而RS 485/232數(shù)據(jù)線串口用來上位機(jī)控制。
根據(jù)內(nèi)部的射頻線布局、電源線、串口線和網(wǎng)口線的連接，再經(jīng)過合理的布局，其后面板布局結(jié)構(gòu)如圖4所示。
(3) 變頻通道模塊設(shè)計(jì)
變頻模塊在結(jié)構(gòu)上支持盲拔插，因此在設(shè)計(jì)時(shí)采用滑軌技術(shù)[3]，在模塊的底端專門設(shè)計(jì)了直線導(dǎo)軌，同時(shí)也設(shè)計(jì)了相應(yīng)導(dǎo)軌的軌槽，軌槽固定在機(jī)箱的底板上，這樣當(dāng)變頻模塊插入機(jī)箱時(shí)，模塊底端的滑軌就沿著對(duì)應(yīng)的軌槽滑入機(jī)箱，就可以把變頻模塊正確地放入到機(jī)箱，但是為了保證變頻模塊后端的DB9接口和SMA接口能和機(jī)箱內(nèi)部的轉(zhuǎn)接板精確對(duì)接并且很好的固定，所以在變頻模塊的后端設(shè)置了定位銷，用來精確定位和固定變頻模塊。
在變頻通道的前面板設(shè)計(jì)了螺釘安裝孔，根據(jù)需要可以將變頻模塊固定安裝在機(jī)箱內(nèi)，也可以在需要更換時(shí)將螺釘去掉更換模塊，這樣既保證了變頻模塊的任意取出、放入和更換，也保證了設(shè)備的抗震抗沖擊性能。
變頻模塊的前面板設(shè)有電源開關(guān)、射頻檢測(cè)端口、中頻檢測(cè)端口;電源開關(guān)可以單獨(dú)控制模塊的供電和斷電，增加了模塊的獨(dú)立使用性能，當(dāng)需要使用某一變頻模塊時(shí)可以打開電源，其他變頻模塊的電源是關(guān)斷的(當(dāng)需要時(shí)再打開其電源)，這樣可以大大降低設(shè)備的功耗，節(jié)約了能源，增加了設(shè)備的通用性，也增加了設(shè)備的使用壽命;射頻檢測(cè)端口用來檢測(cè)外部輸入的射頻信號(hào)是否正確，而中頻檢測(cè)端口用來檢測(cè)變頻后輸出的中頻信號(hào)是否是需要的中頻信號(hào)。
變頻模塊的后端設(shè)有射頻輸入端口、中頻輸出端口、參考輸入端口和RS 485/232數(shù)據(jù)線串口;射頻輸入端口用來連接外部的輸入信號(hào)，中頻輸出端口是輸出經(jīng)變頻后所需要的中頻信號(hào)，參考輸入端口用連接時(shí)鐘模塊的輸出信號(hào)，RS 485/232數(shù)據(jù)線串口用來連接主控板，對(duì)變頻模塊實(shí)行本控或遠(yuǎn)控。
因?yàn)樽冾l模塊內(nèi)部有本振模塊和自檢信號(hào)源模塊，所以內(nèi)部本振模塊和自檢信號(hào)源采用單獨(dú)的腔體式結(jié)構(gòu)，可以起到良好的屏蔽與隔離作用[4]，防止相互之間的干擾。
(4) 時(shí)鐘模塊設(shè)計(jì)
時(shí)鐘模塊用來給各個(gè)通道模塊中的本振模塊和自檢信號(hào)源模塊提供基準(zhǔn)信號(hào)。
時(shí)鐘模塊的信號(hào)是由內(nèi)部的恒溫晶體振蕩器提供高穩(wěn)定度和高精確度的時(shí)鐘信號(hào)，然后再經(jīng)過時(shí)鐘模塊內(nèi)部的功分電路，將時(shí)鐘信號(hào)分成六路等相位、等增益的時(shí)鐘信號(hào)，然后輸出給本振信號(hào)作為基準(zhǔn)信號(hào)。
(5) 電源模塊設(shè)計(jì)
電源模塊是將220 V的交流電轉(zhuǎn)化為所需要的+12 V供電，本設(shè)備所有需要供電的模塊，都共用一個(gè)電源供電，當(dāng)所有通道都工作時(shí)，電源輸出的電流比較大，這就會(huì)造成電源負(fù)荷很大，發(fā)熱嚴(yán)重，因此要做好散熱工作;為了保證設(shè)備供電的穩(wěn)定性該電源模塊采用熱備份，備份一個(gè)額外的電源，當(dāng)一個(gè)電源出現(xiàn)問題不工作時(shí)。
另一個(gè)電源會(huì)迅速進(jìn)入工作模式，保證設(shè)備的正常運(yùn)作;電源是采用外購的電源模塊，因此要求廠家設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的電源模塊必須有很低的電源紋波[5]，這樣才能保證在調(diào)試電路時(shí)不會(huì)因?yàn)殡娫醋陨淼募y波過大[6]，而給電路帶來很大的不確定性影響，另外電源設(shè)計(jì)的額定電流應(yīng)該留足夠的的余量，防止因?yàn)檎{(diào)試電路時(shí)需要添加一些有源電路而導(dǎo)致電流增大。
(6) 控制模塊設(shè)計(jì)
控制模塊主要是用來控制通道的衰減、增益、通道的識(shí)別、選擇和本振模塊等，本設(shè)備的控制模塊分為兩部分：一部分是中央控制模塊(或稱中央處理器)，另一部分是通道內(nèi)部的控制模塊(內(nèi)部主控板)[7];上位機(jī)可以通過RJ45網(wǎng)口或DB9的串口來控制外部主控板，再通過外部主控板來控制通道模塊，上位機(jī)也可以通過每個(gè)通道單獨(dú)引出的DB9串口單獨(dú)控制通道內(nèi)部的主控板來單獨(dú)控制通道模塊。
3.3 系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)主要是由六個(gè)變頻模塊和一個(gè)主控單元(包括顯示屏和鍵盤)構(gòu)成，其中變頻模塊內(nèi)部也有一個(gè)獨(dú)立的主控電路(也能對(duì)本通道進(jìn)行單獨(dú)控制)。
系統(tǒng)的控制方式分為兩種：本地控制和遙控。
本地控制是根據(jù)需要通過鍵盤來設(shè)置參數(shù)，向主控板發(fā)送命令，控制需要控制的通道;遙控方式分為兩種：
(1) 主控單元接收上位機(jī)的遙控命令，控制相應(yīng)的變頻模塊。
(2) 各個(gè)變頻模塊可單獨(dú)接收上位機(jī)的遙控命令，來進(jìn)行控制該通道。
系統(tǒng)控制框圖如圖5所示。
4 系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)
在總體設(shè)計(jì)上，主要采取以下幾個(gè)方面提高整機(jī)系統(tǒng)的可靠性：
(1) 設(shè)備內(nèi)部采用模塊化設(shè)計(jì)，每個(gè)模塊都是獨(dú)立的單元，可以單獨(dú)拆卸和安裝，這樣設(shè)計(jì)便于日后的維護(hù);模塊與模塊之間的連接都采用50 Ω的剛性電纜連接，模塊的控制接口和電源接口都采用帶鎖扣的接插件，這樣設(shè)計(jì)可以防止因?yàn)檎駝?dòng)試驗(yàn)或運(yùn)輸過程中的猛烈沖擊而造成的接口松動(dòng)或接觸不良給設(shè)備的使用造成不穩(wěn)定。
(2) 模塊內(nèi)部的電路使用的元器件都采用高品質(zhì)的元器件，器件的安裝采用表貼工藝技術(shù)，集成度高，功耗也低，可以提高模塊的穩(wěn)定性和可靠性。
(3) 在電路設(shè)計(jì)上，采用經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證的、比較成熟的電路，保證模塊在電路上不存在問題，在進(jìn)行電路板設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮電磁兼容性問題[8]，保證設(shè)備本身盡量不受電磁干擾，同時(shí)也盡可能地減少該設(shè)備對(duì)外界其他設(shè)備的電磁干擾;模塊采用金屬外殼屏蔽接地[9]，內(nèi)部電路采用高低頻分離，高頻電路采用屏蔽盒屏蔽，在電源的輸入端和輸出端都要加濾波，來濾除電源紋波到來的干擾。
(4) 電源采用浪涌保護(hù)電路，防止因雷擊給設(shè)備造成損壞。
5 結(jié) 語
本文詳細(xì)地闡述了多通道一體化變頻器的總體設(shè)計(jì)方案，通過該設(shè)計(jì)方案，可以看到多通道變頻器在應(yīng)用方面的實(shí)用性，每個(gè)通道模塊都是獨(dú)立的變頻模塊，可以根據(jù)需要開啟使用或關(guān)閉，并且互不影響，因此不用的變頻模塊關(guān)閉電源，不僅大大節(jié)約了電力資源也提高了設(shè)備的使用壽命;多個(gè)變頻通道共用一個(gè)機(jī)箱、一個(gè)時(shí)鐘模塊、一個(gè)電源模塊和一個(gè)控制模塊，這樣原來要用多個(gè)機(jī)箱、多個(gè)電源模塊、時(shí)鐘模塊和控制模塊的設(shè)備現(xiàn)在集成到了一個(gè)機(jī)箱。
因此大大縮小了機(jī)箱的體積，也大大節(jié)約了成本;每個(gè)變頻模塊支持盲拔插，可以根據(jù)需要隨時(shí)更換變頻模塊，并且適合任意頻段的上下變頻組合，增加了設(shè)備的通用性和實(shí)用性，也便于日后的維護(hù)。
多通道變頻設(shè)備使微波變頻設(shè)備走向了小型化、集成化和通用化[10]，設(shè)備的可靠性高并且日后的維修也很方便 ，因此多通道一體化變頻器具有很好的發(fā)展前景。
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