本发明是一种PWM型变频调速系统，用快速型晶闸管作载流元件，用通用微型计算机作控制部件，用计算机程序完成变频过程。

直流电动机有良好的调速性能，但制造和维护比较复杂。与此相反，交流电动机制造简单，价格便宜，坚固耐用，维护简便，但调速和起动性能不好。因此，采用什么方法改善交流电动机的调速和起动性能，一直是人们关注的问题。变频调速，因为性能好、效率高，受到愈来愈多的重视。

变频调速分为交交和交直交两类。交交变频是把电网工频电源直接转变为较低频率的电源，输出频率比电网频率低。交直交变频是先用整流器把工频电源整流为直流，再用逆变器把直流逆变为可调频率的交流，输出频率可以比电网频率高，不受电网频率限制。

输出频率不低于电网频率对于为数众多的已有交流传动设备是很有价值的。在不改动设备不更换电机的情况下，配上变频装置，交流电动机就可以在大范围内调节转速，调速和起动性能类似直流电动机。例如，中小型带钢冷轧机配上变频装置，不需要把主传动交流电机换为直流电机，就可以实现变速轧制。用低速穿带可以缩短带头长度;用高速轧制可以提高产量。也可以实现线性加减速，保持带钢张力平稳，减少断带。风机和水泵配上变频装置，起动灵活，在间断用风时，可以随用随开风机;在需要降低流量时，不是关小闸门，而是降低泵的转速，则流量和电力消耗均显著下降。

交流电动机转速与频率成正比。频率改变时，电机阻抗也改变，为了保持励磁电流不变，即电机磁通不变，加在电动机端子上的电压必须跟着改变。因此，用于调速系统的变频装置，在改变输出频率的同时，还必须改变输出电压，电压和频率应保持一定关系。

早期的交直交变频装置有电压型和电流型两种。它们的特点是逆变器只能改变输出频率，而输出电压的改变则靠改变中间直流电压，即改变整流器输出电压。因此，整流器和逆变器都必须使用可控元件，而且它们必须结合为一个整体。低频时，整流器输出电压低，功率因数成比例下降。

调脉宽型，或称PWM型变频装置是近年来在交直交变频技术中出现的另一种型式，其特点是调压和调频均由逆变器完成，不需要改变中间直流电压，整流器可以用二极管。二极管整流器简单可靠，价格便宜，对电网扰动小。无论变频装置所带负截性质如何，它不向电网取无功电流，功率因数接近1。

中间直流电压因为是恒定不变的，可以来自蓄电池或其他任何直流电源，整流器已经不是变频装置必不可少的组成部分。因此仅逆变器本身也可以称为PWM型。如果在同一地区或车间使用多台PWM型逆变器，可以为他们设置公用直流母线，由大功率二极管整流器供电。在降低造价上，这将更有优势。

PWM型逆变器之所以既能调频又能调压，是因为在输出波型中安排了零压区。逆变器的输入是中间直流电压的正负母线，输出是A、B、C三个相的线电压。逆变器内部是无触点快速开关，按一定规律把各输出线接到正极或负极。任何两线，如果同时接到正极或同时接到负极，则两线之间电压为零;如果一线接正极另一线接负极，则两线之间电压为+Ud或-Ud，Ud为中间直流电压。前者就是零压区，其持续时间换算成角度叫α角。后者是有压区，相应角度叫β。在输出波形中α和β交替出现。

如果β不变，增大α，则输出频率和平均电压均下降。这用于50HZ以下的频率范围。因为工频电动机是以50HZ为额定频率设计的。在此范围内，电动机磁通不变，有恒力矩特性。α维持在50HZ的最小值不变，减小β，输出频率将高于50HZ，但输出平均电压不变，电动机磁通减小，相当于直流电动机的弱磁区，有恒功率特性。

靠增大α降低频率时，α不能增得过大，否则谐波成份增加，输出波形变坏，电机空载电流增大。因此，在低频时，在输出波形中增加α和β的数量，并减小α和β的宽度。α和β仍然交替出现。

三相逆变器输出波形每六分之一周期中α或β的数目称为倍频系数N。为了改善输出波形，频率下降时，N逐渐增大。每一对β和α所占时间的倒数称为换相频率fc，fc＝6Nf0，f0是输出频率。例如N＝4时，叫4倍频，换相频率是输出频率的24倍。不同倍频系数用在输出频率的不同范围。

换相频率fc或倍频系数N是用来描述输出波形的性质的。在三相电路中，为了说明每只管子导通和关断的频繁程度还得引入开关频率fK。fK是设计换相回路的重要参数之一。

fK＝Kf0K值与主回路结构，脉冲安排以及倍频系数N有关，当然愈小愈好。

常见的PWM型变频调速系统，其载流元件有三种类型：可关断晶闸管（GTO）;大功率晶体管（GTR）;快速型晶闸管。与GTO相比，快速型晶闸管历史较长，货源充足，价格便宜。与GTR相比，快速型晶闸管逆变器输出功率可扩大一倍以上。美国IEEE的IA和IE上发表的理论文章，多数是用快速型晶闸管作载流元件，试验电机功率约10KW。美国专利US-PS4409534、US-PS4387421、US-PS4458194是用GTR作载流元件;US-PS4419615则用GTO作载流元件。

逆变器的理想输出波型是由正弦波与三角波相交而形成的变宽脉冲。从现有技术得知，要获得这种波形使用硬件或软件的办法都是很复杂的。另一种输出波形是等宽脉冲，实现方法简便，但谐波分量较大，性能不好。

PWM型逆变器因为要完成调压和调频双重任务，其控制比其他类型的逆变器要复杂。采用快速型晶闸管作载流元件时，因要增加关断电路，被控元件的数量比用GTR或GTO作载流元件时增加一倍，其控制更复杂。用硬件来实现对载流元件的控制，控制电路会很庞大。因此近两年出现的PWM型逆变器都采用计算机控制。美国专利US-PS4409534中用16位微型计算机，并配以40兆周的计数器。美国专利US-PS4387421用两片CPU芯片，近似专用计算机。而在美国专利US-PS4419615及US-PS4458194中采用专用机，计算机硬件部分很复杂。

本发明是由PWM型快速晶闸管逆变器和100KW级三相感应电动机以及通用微型电脑组成的PWM型微机变频调速系统，它的输出频率5～60HZ，频率变化率可任意选用，输入端功率因数接近1.0，适用于带钢冷轧机主传动及类似设备以及需要改变流量的风机或水泵，该系统采用销售量极大的通用微型电脑，配以简单的自行研制的接口电路，使逆变器输出较好波形，并具有高运行可靠性。

本发明采用快速型晶闸管作载流元件，样机功率达到100KW。更换元件规格，即可容易地扩大到200KW以上。

本发明采用计算机软件来实现简易变宽脉冲，安排各元件的换相顺序时，考虑便于用计算机软件来实现，便于修改倍频系数和频率变化率。简易变宽脉冲与正弦波调制变宽脉冲相比，高频区性能相似，低频区谐波成分稍高，但实现方法简便得多。简易变宽脉冲与等宽脉冲相比，性能较好。

另外，本发明也采用计算机控制，但是用通用机而不是专用机。这样不仅可以节省控制部分的设计工作量，而且使备品备件问题容易解决。本发明在软件设计上，避免实时在线计算，计算机只担负逻辑判断和数据传送的任务。因此对计算机的运算速度没有要求，时钟频率为2兆周的有4K内存的8位低档机足以胜任。

总之，本发明的目的在于采用一种廉价的通用计算机控制输出功率较大的PWM型晶闸管逆变器，使逆变器具有足以满足某些生产设备要求的输出波形。这些设备如带钢可逆冷轧机主传动及类似设备，以及需要调节流量的风机和水泵。

为了全面了解本发明的内容，以下结合有关附图作具体说明。

图1是晶闸管微机变频调速系统总图。

图2是换相电路及有关波形。

图3是主回路。

图4是控制回路。

图5是倍频系数N＝1的输出波形。

图6是倍频系数N＝2的输出波形。

图1是本发明的总图，包括强电部份和弱电部份的全部硬件。在强电设备中，DB是三相二极管整流器，PWM是三相快速晶闸管逆变器。LD和CD是滤波设备。I1和I2是电流信号，U是中间直流电压信号。有关强电部份的详细内容见图2和图3。在弱电设备中，CMC-80是通用微型电脑，PI是并行输入接口电路，PO是并行输出接口电路。T8C是无触点开关T8的控制电路，YG1和YG2是电压隔离器，K代表内部操作开关。UE是+5V直流电源，UD是+15V直流电源。有关弱电部份的详细内容见图4。在图1中，IN1是三相交流380V动力电源输入，IN2是单相交流220V操作电源输入。OUT是逆变器输出，送往交流感应电动机D。

图2（a）是A相的换相电路，图2（b）是相应波形。三相系统是由三个单相组成的，其他两相是B和C。它们的换相电路与A相完全相同，只是元件编号不同。A相编号是1和4;B相是3和6;C相是5和2。在A相电路中，T1和T4是主管（B相主管是T3和T6;C相是T5和T2），用来承担负载电流，送脉冲就导通。T11和T14是付管（B相付管是T13和T16;C相是T15和T12），用来关断T1和T4。在波形图中，UT为主管电压，高电平关断;G为付管脉冲，高电平有脉冲。付管两脉冲之间的r角数值很小，是根据换相参数确定的，与负载电流大小无关，由软件控制。当T1导致T4关断时，输出端A接于直流电源正极;当T4导通T1关断时，接于负极。不允许T1和T4同时断开，更不允许T1和T4同时导通，也不允许T11和T14同时导通。电路功能相当于一个双投开关，不是接正就是接负（不是三投开关，不能有中间位置）。

为了缩短换相时间，提高输出频率，主管T1和T4选用快速型晶闸管。二极管D1和D4也是快速型管。付管T11和T14是普通型晶闸管。回送二极管D11和D14也是普通型管。L3是桥臂电抗，电感值根据元件允许的dv/dt确定。C是换相电容。L1和L2是换相电抗，L1+L2＝L，L可以全集中在L1上，L2＝0。此时付管耐压小，但承受的dv/dt大。也可以全集中在L2上，L1＝0。此时付管耐压要选高些，但承受的dv/dt要小些。我们根据国内元件的供应情况，把L拆成两部分，分别放在L1和L2的位置上。

下面以T1换相为例，说明电路的工作过程，即关T1开T4的过程，相当于双投开关从正极倒向负极。

空载情况下，电容电流ic和电容电压Uc的波形见图2（C）。上半周过程结束后，电容电压Uc＝Ud，左负右正。t＝0时，给T11送窄脉冲，关T1的过程开始。电容电流经L1、D1、L2和T11，其值为：ic＝IMSinωtIM=UdLC]]>ω =ILC]]>tπ= πL C]]>L＝L1+L2当ic流经D1时，D1的管压降给T1提供负偏压，使T1关断。空载情况下，负偏时间≌tπ。如果换相回路没有损耗，当t＝ (π)/(2ω) 时，ic达最大值，Uc＝0;当t＝ (π)/(ω) 时，ic＝0，Uc＝Ud，但极性相反，左正右负，为下半周作好准备。因为换相回路有损耗，当t＝ (π)/(ω) 时，Uc＝Ud′＜Ud。这将降低下半周关T4的能力。因此经过r角，在t＝t1给T4送导通脉冲时，再向T11补送窄脉冲，让Uc恢复到Ud。此时，电容电流

i′c＝I′MSinω′tI ′M=Ud- Ud′L ′C]]>ω ′=IL′C]]>t ′π = πL′C]]>L′＝L1+L2+2L3当t＝t1+tπ′时，ic′＝0。电容电压Uc＝U″d，略高于Ud。电容过充电压△U＝Ud″-Ud经R、D11、L2、L3、C0、L3和D4放掉。R的阻值保证RLC回路处在临界阻尼状态，使Uc尽快而又单调地降到Ud。下半周关T4时，电容有相同的初始电压。

每关断一次主管，只从电源吸取少许能量，用以补偿电容电压的损失。因此换相效率较高。L的Q值愈大，换相效率愈高。

在t＝t1之前，T11是否关断并不重要，但T14不能有脉冲。在t＝t1+tπ′时，Uc已高于Ud，T11属于负载换相，且距下半周T14导通还有很长时间。因此对T11的关断时间没有要求，付管可用普通型晶闸管。

T1被关断后重加在它两端的dv/dt是很大的。在t＞0后，电容电压Uc始终被L的反电势UL平衡。t接近π/ω时，Uc已经改变极性，且接近电源电压Ud。t＝π/ω时，ic＝0，di/dt＝0，UL突然消失。电容电压突然经T11并联在T1两端。此时由T1两端的RC支路与L3组成的缓冲电路应保证加在T1的电压增长率小于元件的允许值，否则T1会再导通。

有负载时情况有些不同，波形见图2（d）。假设t＜0时，T1中有负载电流I0。因为换相时间很短，负载电感一般能在换相时间内维持I0不变。D1的电流是ic和I0之差。D1的通电时间tD应大于T1的关断时间tq。当t＝ta时，ic再度等于I0。此后D1断流，T1已经关断，电容电压已经反向，但其值还小于Ud，负载不能经D4取得I0，只能经过L1、C、T11、L2、L3从电源取得I0。因为I0不变，电容电压线性增长，直到t＝tb时，Uc＝Ud。此后D4有可能供给电流。t＝tb时，L中的初始电流I0开始按余弦函数衰减，仍走ic路径，继续给C充电。直到t＝tc时，I0才全部转移到D4。此时电容已过充电压△U。然后ic反向。△U经R、D11、L2、L3、C0、L3、D4和L1单调地放掉。下半周关T4时，电容初始电压仍为Ud。因此有载时电容补充电是由负载完成的，能量仍来源于电源。t＝tc以后，部分能量回到电源，部分消耗在R上。负载愈大，R消耗的能量也大。换相效率随负载增大而有所下降。

无论空载或有载，主付管脉冲安排是一样的，IM和tπ以及r角都是不变的。随着负载增大，D1供给T1的负偏压时间tD愈来愈小。换相参数应根据被关断的最大负载电流确定。

下半周时T4换相，过程相同。

A、B和C三个相的换相回路完全相同，各相的输出端A、B和C都经高阻值电阻（图中未画出）接于正母线，并以A相付管T14、B相付管T16以及C相付管T12送着脉冲为初始状态。在初始状态下，各换相电容C经电阻预充电，避免开始运转时，电源给无压电容充电产生大电流。此外，在由三个单相组成三相逆变器时，图2（a）中的C0是三相共用的，其容值比滤波电容CD小，专门用来给各换相电容补充电。

图3是主回路，除电动机D外，包括本发明的全部强电设备。电动机D应该是专门设计的变频调速电机，在目前条件小可以用普通工频电动机降低铭牌功率10～15%使用。图3中A、B和C三个双投开关代表三个相的换相电路，由它们组成三相PWM逆变器，其性能已结合图2作了详细说明。

PWM型逆变器，除直流输入电压固定在最大值不变以及输出波形中有零压区之外，其他性能与电压型逆变器相同，要求电机电感大，以减小高次谐波电流。为此设置外加电感LM。基波电流在LM上的压降小，谐波电流在LM上的压降大。

DB是二极管整流器，由380V三相电网供电。LD和CD组成电源滤波器。CD又是缓冲电容，能有限地吸收由逆变器返送回来的电流，容值较大。为了避免交流侧合闸瞬间烧快熔RD。在CD支路串电阻R1。接触器XC的线圈检测到CD充有足够电压后，主触头短路R1。XC的常开辅触头闭合后，主接触器ZC才可能合闸。ZC也可以由过电流继电器GL分闸。

主要保护环节是由晶闸管T7和T8组成的无触点快速开关。电容器CK充有足够电压后开关管T8才能导通。T8导通后逆变器才能工作。在故障情况下，取消T8脉冲，并同时给T7以窄脉冲。CK经LK、T7和D8放电，以关断T8，保护逆变器。电容电流ic的变化规律与换相回路相同，但IM和tπ都要大得多。

有8个信号能触发T7。三个相的主管和付管组成6个支路。每个支路由单号和双号两只管子串联而成，跨接在电源正负母线之间。在两只串联管子的两端接有电压检测器。两管同时导通时，检测器发出信号，触发T7。同时双稳态触发器记录这个信号，並显示发生短路的支路编号。第7个信号是交流输入电流I1，第8个信号是逆变器输入电流I2。它们达一定值后都能触发T7，並有自己的双稳态触发器记录並显示工作情况。此外，当I2接近整定值时还有信号送入计算机。

L0和D0配合T7和T8完成保护任务。故障情况下，T8切断逆变器电流。切断过程需一定时间。在此时间内故障电流还在增长。L0限制电流增长速度，以免增大到超过T8的关断能力。在非故障情况下，D0阻止L0参与正常的换相过程。

电压隔离器YG1检测中间直流电压，经模数转换后送入计算机。

电动机降速时，能量回到缓冲电容CD。要避免CD电压昇得过高其容值需很大。这並不经济。为此设置逆向电流源RI，並联在二极管整流器DB两端。逆变器送来降速信号后，RI开通，制动能量返回电网。对经常快速制动的系统，RI是有经济意义的。

图4是控制回路，包括本发明的主要弱电设备。PWM型变频调速系统共有14个可控元件。除T7和T8由常规逻辑电路T8C控制外，其余12只晶闸管全由计算机控制，图4是其硬件。

图4的核心是CMC-80通用微型电脑，主振频率2MHZ，包括Z-80    CPU，1片CTC计时器，2片PIO並行接口，1片0809ADC模数转换器，4K    RAM，6K    ROM，其中2K存监控程序，28个输入键，6位数码显示管。

2片PIO    4个口子共32条接口线。其中8条作给定输入，包括数字给定、方向选择以及数字模拟给定方式选择。12条作输出，分别送12只主管和付管的触发脉冲。其余12条线用作信号。输入信号向计算机反映外部条件，如接触器合闸，过电流动作等。输出信号反映变频装置运行状态，如加速、减速、正转、反转等。

CTC共有4个通道，使用1个。

ADC共有8个模拟量输入通道，使用2个。一个用于测量中间直流电压，另一个用于模拟量给定电位计。模拟量信号都经过电压隔离器YG送入ADC。ADC把信号转换为数字量。系统中没有模拟量环节，全是数字量和开关量。

一般输入信号先由15V    HTL器件处理，然后经光电隔离器送5V    TTL器件，TTL直接与PIO接口。从主回路来的信号需再经过一次隔离才进入HTL器件。输出信号从PIO直接送TTL器件，经光电隔离后送HTL器件。HTL推动功率晶体管。晶闸管触发脉冲还需经脉冲变压器再隔离。

计算机和TTL的5V电源与HTL的15V电源是电位隔离的;15V电源和主回路也是电位隔离的。两个电源均不接地。这种处理能提高控制回路的抗干扰能力。

逆变器输出波形及其实现方法是本发明的核心。本发明以六分之一周期代替整周期作为基本单元;以β/2为换相间隔;零压区135和246出现次数相同，各管负载均匀;每次只有一只管子换相，逆变器两次换相之间间隔α或β/2;在每一基本单元中增减某部份的重复次数就能改变倍频系数N;改变扫描间隔就能改变频率变化率。

本发明采用的倍频系数N、换相频率fc、开关频率fK以及K值如表1所示。

现在介绍输出波形及其制作方法。图5是N＝1的输出波形;图6是N＝2的输出波形。N为其他值的输出波形可仿照下述方法制作。

第1行是A、B、C三相6只主管T1、T2、T3、T4、T5和T6当中导通管的编号，共有8种组合：123、234、345、456、561和612，以及135和246。123表示T1、T2和T3导通;T4、T5和T6关断，余类推。其中135和246是零压区，其余6种是有压区。第2行是有压区β和零压区α，高电平为β。第3、4、5行分别为A、B、C三个双投开关的位置。以A相为例，在三只导通管的编号中，如果有1，则波形为正;如果有4，则波形为负。第6行为输出AB相的线间电压UAB，根据各双投开关的位置绘制。如果A和B同为正或同为负，则UAB为零。如果A正B负，则UAB为正，如果A负B正，则UAB为负。幅值都是直流中间电压Ud。第7行和第8行分别为UBC和UCA。第9行为A相相电压UAO，也是根据各双投开关的位置绘制。本发明输出波形的特征如下：1）任何相输出波形的正半周和负半周是原点对称的。

2）共用一组β和α参数，三个相输出波形相同，相位差2π/3。

3）以β/2为换相间隔。在同一个β中，前一半为123，把1换为4，即关1开4，后一半就为234，用较少的换相次数获得较好的输出波形。从β进入α时，在β的三个数中，把仅有的奇数换为第三个偶数即为246;把仅有的偶数换为第三个奇数即为135。

4）零压区135和246出现次数相同，各管负载均匀。

5）每次只有一只管子换相。相邻两次换相之间相隔α或β/2。因此，换相电容补充电可由小容值专用电容来完成，给保护带来方便。

6）以六分之一周期代替整周期为基本单元。单元接单元连续下去就是1倍频;每单元中某段程序重复一次再接下一单元就是2倍频;重复二次就是3倍频。改变倍频系数N很方便。N是任意正整数，不限于奇数，2倍频对改善输出波形作用很大。

以下说明逆变器的变频过程。逆变器把直流电逆变为交流电是由计算机程序来实现的。控制程序是在前面介绍的硬件基础上用Z-80汇编语言编写的，共4K字节，固化在EPROM中，作为变频系统的重要组成部份。现在从叙述控制程序入手，详细说明逆变器的变频过程。見图71）数据。输出频率不同时，β和α值都不同。把它们计算好，以表格的形式存入计算机内存。每行表共有12格。第0格为表序，也代表运行频率。第1格为倍频系数N，程序运行时调入计数器B。第2格为昇频扫描间隔A;第3格为降频扫描间隔D，它们分别决定电动机的加速度和减速度，程序运行时调入计数器C。第4格为CTC控制字。第5、6、7格为同一频率的三种β值，分别用于较低、正常和较高三种直流中间电压。第8格为CTC控制字。第9、10、11格为与三种β值相配用的三种α值。直流电压较低时，β增大，α减小，其和不变。在35HZ以下，每0.5HZ占用一行表。在35～50HZ之间，每0.33HZ占用一行;在50～60HZ之间，每0.25HZ占用一行。小数行的表序与邻近整数行相同。

2）主要子程序。有12个触发子程序：SB14β，SB25β，SB36β，SB41β，SB52β，SB63β，SB14α，SB25α，SB36α，SB41α，SB52α，SB63α。

SB14β准备关T1开T4的触发信息以及与β相当的时间参数，SB14α准备关T1开T4的触发信息以及与α相当的时间参数。余类推。

MIX，修改表格指针子程序，安排在主控程序B环和C环的每一单元中，计数器C＝0时调用。功能是比较给定频率和运行频率，以确定表格指针是按昇频或降频的方向移动，或者不移动。每次移动一行。

INT，中断服务程序。CTC按指定速率减数，将预置初值减到零后向CPU申请中断。CPU转而执行中断服务程序。首先输出要关断的主管信息，经一定时间再输出要导通的主管信息。最后向CTC输送新的计数初值，以确定距下次输出信息的时间间隔。频率参数由CTC计数初值决定与程序运行时间无关，输出频率准确稳定。

3）主控程序。由A、B、C三个环组成。A环是常驻环，由一般通用程序段组成循环程序。任务是读取频率给定和相序给定;读取中间直流电压，以确定选用3组β和α值的哪一组;用十进制显示运行频率;监视运行条件等。给定频率为零时，程序在A环循环。

B环是正转环，C环是反转环。它们结构相同，只是子程序排列次序不同。为了叙述简便，以下只介绍B环。正转环B由一系列子程序组成，结构见表2。在B环中，每遇上12个触发子程序中的任何一个，就叫做一步。每步程序的执行时间均小于两次中断之间的间隔时间。12个触发子程序的末尾，实际上是α和β两个子程序的末尾，以及中断服务程序的末尾，在返回指令之前均放一条交换指令EXX（SP），IY。利用IY作缓冲寄存器交换中断服务程序和触发子程序的返回地址。程序经常运行在A环。中断到来时，转而执行中断服务程序。服务程序结束后本应返回A环，但因交换了返回地址，所以返回B环。在B环只要遇到调用触发子程序，在子程序结束之后本应返回B环，也因为交换了返回地址，所以返回到A环，等待下一次中断。每中断一次，程序在B环前进一步。走完这一步，程序又返回A环。A和B可以看成是两个独立的工作环，B环由中断服务程序带动运行。

以下参照N＝2的输出波形和正转环B的程序框图，详细说明PWM型逆变器的变频过程。电动机转速与频率成正比，频率的变化也就是电机转速的变化。电动机从静止昇到任何转速时都必须经过0.5HZ，1.0HZ，1.5HZ等低频段。在低频段，倍频系数N很大。这里取N＝2是为了叙述方便。

在给定频率为零时，电路处在准备状态，T14、T16、T12有触发脉冲。各换相电容经各输出端的高阻值电阻由正母线予充电，左负右正，相当于T1、T3、T5刚导通过。导通状态是135，逆变器输出电压为零。给定频率不为零时，程序进入B环执行框1，调用触发子程序SB25α，在CPU寄存器中准备了关T2开T5的触发信息，以及相当于0.5HZ的α的时间参数。中断到来时CPU输出这些信息和参数，把T2导通换为T5导通。导通状态是135，持续时间是0.5HZ的α。这一步是为稳态运行设置的。在起动之初它没有起作用，因为进入B环以前的初始状态就是135。第二步执行框2，判倍频系数N。0.5HZ的N值很大，减1后不为零，接着执行框3，调用触发子程序SB52β，把T5导通换为T2导通。导通状态从135变为123，逆变器有电压输出，持续时间为0.5HZ的β/2。第三步执行框4，作用与框3相同，目的是用两个β/2宽的123拚成一个β宽的123。第四步又执行框1，把T2导通换为T5导通。导通状态从123变为135，逆变器输出电压为零，持续时间为0.5HZ的α。N＞1时，逆变器将连续输出N-1对123和135。直到调入计数器B中的N值最后减1为零时，程序执行框5，判扫描间隔。此值已调入计数器C，若为1，则减1后为零，调用MIX。执行结果，表格指针昇频一行，指向1.0HZ。框7把1.0HZ的N值调入计数器B。框8又是把T5导通换为T2导通。导通状态是123，持续时间是1.0HZ的β/2。从框2的B-1＝0开始直到执行完框8算是B环的一步。下一步执行框9，把T1导通换为T4导通。导通状态是234，持续时间是1.0HZ的β/2。再下一步执行框10，把T3导通换为T6导通。导通状态是246，逆变器输出电压为零，持续时间是1.0HZ的α。至此完成了输出波形的第一个单元，即第一个六分之一周期。逆变器以246的导通状态进入第二单元。在第2单元中，如果倍频系数N＝1，则逆变器的导通状态将依次为234、345、135。如果N＝2，则导通状态将依次为234、234、246、234、345、135。如果N＝3，则导通状态将依次为234、234、246、234、234、246、234、345、135。最后以135的导通状态进入第三单元。总之，当倍频为N时程序必须在每个基本单元中循环N-1次才能进入下一基本单元。改变倍频系数只需改变表格中的N值。135和246是零压区，持续时间为α;其余状态是有压区，持续时间是β/2。至于α和β属于何种频率的时间参数，则决定于扫描间隔和昇频及降频情况。

如果1HZ的扫描间隔是1;2HZ的是2;3HZ的是3;4HZ的是4，则第一周期的第1单元是1.0HZ的时间参数;第2、3单元是2.0HZ的时间参数，第4、5、6单元是3.0HZ的时间参数;第二周期的第1～4单元是4.0HZ的时间参数。频率是线性增长的。如果需要其他的频率变化率，可以安排其他的扫描间隔。昇频和降频的扫描间隔是分别作表的，频率增加率和频率降低率可以不同。当给定频率改变时，不管改变的快慢如何，运行频率总是按一定的变化率靠向给定频率。因此，电动机的加减速度是作表格时确定的，与转速给定的变化速度无关。

整个PWM型微机变频调速系统的操作步骤如下。

送上交流操作电源IN2。再送入搬家程序的起始地址，按执行键后全部程序从EPROM调入RAM，並跳转到主控程序检查运行条件。送上交流主电源IN1。滤波电容CD经R1充电。若干秒后充电结束，即可合上直流接触器ZC，再合无触点开关T8。各换相电容予充电。主控程序检测到这些条件后，即进入A环，检测转速给定信号。电控室内使用数字给定，轧机旁使用模拟量给定。给定方式由电控室相应开关选择。转速给定为零时，程序只在A环循环。转速给定不为零时，程序将在A、B环（正相序）或A、C环（逆相序）之间来回跳转，並将按给定转速的大小以一定变化率改变逆变器输出频率，並在计算机上显示相应运行频率。电动机根据频率的变化改变转速，直到与给定值相等。

本发明的样机的主要参数是：输入电压380V，输入端功率因数0.98，交流电动机功率130KW，输出频率5～60HZ，相应电机转速为75～900转/分，转速变化率可任意选定。

本发明采用通用微型电脑直接送晶闸管触发脉冲，没有模拟量环节，全是数字量和开关量，硬件简单，调整容易，运行可靠。特别适用于带钢冷轧机主传动及类似设备，以及需要调节流量的风机或水泵。

本发明的样机已在350带钢冷轧机主传动上进行了生产试用。130KW交流电动机原由50HZ工频电源供电，转速750转/分，不能调节。穿带时轧速偏高，人工测厚不容易;轧制时轧速又偏低，电动机功率因数经常在0.65以下。改由本发明的样机供电后，电动机转速可以在75～900转/分之间任意选用，输入端功率因数提高到0.98。轧钢工根据生产情况选用合适轧速，从而改善了产品质量，增加了产量，提高了金属成材率，降低了电能消耗，技术经济效益显著。

本发明各项优点如下。

1）工业性试验证明PWM型晶闸管微机变频调速系统可以在中小型带钢冷轧机主传动上使用，调速和起制动性能与直流调速系统相同。这个试验也能证明PWM型变频调速系统可以在平整机和风机水泵上使用，它们的低频负载力矩比轧钢机小。

2）PWM型变频调速系统输入端功率因数接近1.0，大面积采用不会给电力网带来危害。晶闸管逆变器具有现实意义，元件来源比GTO有保障，输出功率比GTR大。

3）用程序代替硬设备完成复杂的控制任务，可以显著缩减硬件规模，作到元件少故障率低，体积小成本低，是传动系统有效而灵活的控制方法。

4）国内有大量中小型带钢冷轧机，多为交流传动，轧制速度和穿带速度相同。如果改为变频调速，提高轧制速度，降低穿带速度，轧机产量将会成倍增加，金属成材率也能显著提高。

5）类似带钢轧机这种冶金设备数量还很多。在旧厂技术改造中，如果改恒速运转为变速运转确实有益而把交流电机换为直流电机又有困难的话，采用变频调速无疑是个好办法。需要经常改变流量的泵类设备，关小管道阀门和降低泵的转速虽然都能降低流量，但降低泵的转速还能取得显著的节能效果，是变频调速装置的重要应用领域。

6）目前快速型晶闸管的价格为普通型晶闸管的1.5～2.0倍。在电动机输出功率相同的情况下，PWM型变频装置比可控整流装置贵，但交流电动机比直流电动机便宜。加上电动机的费用，采用PWM型变频装置的交流调速系统就与直流调速系统相差不多了。随着电子工业的发展，功率半导体器件的价格会日趋下降，而快速型晶闸管会降得更显著，但交流电动机与直流电动机的差价不会有多大变化。那时交流调速系统就比直流调速系统便宜了。考虑到交流电动机有坚固耐用维护简便等优点，交流调速系统将更占优势。因此，交流调速系统是很有前途的，国外已经用得很广，而且还在发展。