城市污水處理系統中（泵站）變頻調速控制系統的設計（PLC 變頻器方案）

城市污水處理系統中（泵站）變頻調速控制系統的設計（PLC+變頻器方案）摘要目前為止，我國大多數污水處理控制系統自動化水平不高、安全性低、管理不當，效率普遍低于世界標準。污水處理系統中的曝氣過程控制、數據通訊和監(jiān)控管理是急需解決的主要問題。中國污水處理自控系統相對落后，污水處理成本居高不下，污水廠排放的處理過的污水的水質不穩(wěn)定，所以如何建立有效的自控系統，優(yōu)化運行效果，減少運行費用，具有重要意義。本文介紹了城市污水處理中進水系統的流程，并通過研究設計一套基于PLC控制的恒壓進水處理系統。文章首先介紹了基于PLC污水處理控制系統的工藝及相關流程，控制系統硬件結構及設計、工作原理以及設計PLC控制系統的基本原則和步驟，來說明PLC在污水處理過程中的應用。先根據進水系統的要求設計了設備的電器控制與自動控制線路，主要包括設備的啟停、狀態(tài)顯示、和信號采集等，最后按照工藝要求設計PLC控制系統。本設計需3臺水泵，其型號65LG36，每臺自帶交流電動機7.5KW，380V。3臺水泵均可實現變速、定速運行。關鍵詞：污水處理；PLC；變頻器；水泵組；壓力控制

Theurbansewagetreatmentsystem(pumingstation)frequencyconversioncontrolsystemdesign(PLC+inverscheme)AbstractSofar,ourmostsewagetreatmentcontrolsystemautomationlevelisnothigh,safety,efficiency,lowimpropermanagementgenerallylowerthantheworldstandards.Sewagetreatmentsystemofaerationprocesscontrol,datacommunicationandmonitoringmanagementisthemainproblemsolvedurgently.Chinasewagedisposalautomationsystemsisrelativelybackward,sewagetreatmentcostremainshigh,wastewatertreatmentplantemissionsofprocessedsewagewaterisnotstable,sohowtoestablishaneffectivecontrolsystem,optimizetheoperationeffect,toreducetheoperationcost,tohavetheimportantmeaning.Thispaperintroducestheurbansewagetreatmentsystemintheflowofwater,andthroughthestudydesignasetofbasedonPLCcontrolofconstantpressurewaterprocessingsystem.ThisarticlefirstintroducesthesewagetreatmentcontrolsystembasedonPLCtechnologyandrelatedprocesses,controlsystemhardwarestructureanddesign,workingprincipleanddesignPLCcontrolsystem,thebasicprinciplesandstepsofPLCinsewagedisposaltoillustratetheapplicationprocess.Accordingtorequirementsofthewatersystemdesignoftheelectricalcontrolequipmentandautomaticcontrolcircuit,mainlyincludingequipmentstart-stop,statedisplay,andsignalacquisition,finallyaccordingtorequirementofprocessdesignPLCcontrolsystem.Thisdesignneed3pump,itstype,eachmachine65LG36cabinacmotor7.5KW,380V.3pumpallcanachievevariablespeed,fixedspeedoperation.KeyWords：Sewagetreatment;PLC;inverter;pumpingunit;pressuredependentcontrol

目錄1章緒論 1城市污水處理的國內外現狀 1課題的背景 2研究目的和意義 32章城市污水處理控制系統總體介紹 4城市污水處理基本概念 4城市污水處理工藝及描述 42.3恒壓進水系統的原理介紹 52.4潛水攪拌機的作用 7推動水力循環(huán) 7提高傳氧效率 7促進混合攪拌 8改善水體的水質 8潛水攪拌機的控制方式 8潛水攪拌機系統的閉環(huán)控制 93章變頻調速系統 103.1變頻器概述 103.2變頻器的節(jié)能原理 113.3變頻調速的原理 124章控制系統的模擬設計 14潛水攪拌機的工作原理 14控制系統總體框圖 14進水系統主電路設計 15泵站工作過程 15PLC介紹與選型 16PLC編程語言 164PLC的工作過程 17PLC的選型 17模擬擴展模塊 18壓力變送器 19變頻器介紹 204.5.1變頻器的選型原則 204.5.2變頻器參數設置 214.6變頻執(zhí)行模塊 225章控制程序分析 23水泵工頻/變頻運行狀態(tài)及轉換過程分析 23狀態(tài)轉換關系 235.1.2狀態(tài)轉換條件 235.1.3狀態(tài)轉換的實現方法 24進水系統控制程序 24進水系統控制程序的主流程 26水泵運行與狀態(tài)轉換 275.3實現壓力閉環(huán)控制的方法 275.4程序設計 286章組態(tài)的介紹與組態(tài)控制實現 376.1組態(tài)的介紹 37組態(tài)的控制實現 37建立組態(tài)與PLC的通訊 38部分組態(tài)畫面 427章調試和運行結果 44硬件系統的調試 44軟件系統的調試 448章結論與展望 46結論 46展望 46參考文獻 48致謝 49附錄APLC和變頻器通訊 50附錄BPLC控制程序 531章緒論水與人的生活息息相關，特別在現代社會生活及生產中人們對水的需求量與日俱增。然而，水資源是有限的。據報道我國人均擁有淡水量為2400噸，為世界平均值的1/4，在全球149個國家（參與統計國家中），我國人均淡水資源位居110位，屬于淡水資源貧乏的國家。而且我國水資源時空分布極不均衡，全國500多個城市缺水，其中多個嚴重缺水，北方地區(qū)缺水現象尤其嚴重，人均擁有淡水量僅有240噸。令人擔憂的是淡水總量日益減少，用水成本不斷升高，淡水的浪費非常嚴重。我國北方地區(qū)水資源的超采，己形成漏斗地勢、水位下降、湖泊干涸、河水斷流、生態(tài)惡化。淡水資源的短缺己經成為我國急需解決的問題。我國淡水資源不斷減少，而且污染現象較為嚴重。隨著社會的發(fā)展，水資源已經成為影響工業(yè)發(fā)展的重要因素，現代工業(yè)中生產工藝和設備對水質要求越來越高。但是我國工業(yè)用水耗費高，重復利用水少，中水使用率不高，有關資料顯示，我國的工業(yè)用水重復利用率平均為40%~50%。目前全國城市污水廢水的處理率（達排放標準的）僅有10%左右，其余的污廢水都直接排入河川、湖泊、海洋。耗水量高、重復利用率低、污染嚴重是我國水資源利用的突出問題。隨著環(huán)境保護的呼聲越來越高，城市污水處理已經體現出其必要性和緊迫性，對于各種污水進行處理后排放成為各企業(yè)基本的要求。城市污水處理的國內外現狀我國城市污水處理事業(yè)開始于1921年。上海首先建立了北區(qū)污水處理廠，1926年又建了西區(qū)和東區(qū)污水長，總處理能力為4萬噸/日。今年來隨著經濟的發(fā)展，水污染控制所面臨的問題也愈加嚴重，目前不僅大、中、小城市建立污水廠，還有些郊區(qū)縣也建設污水廠，如上海市嘉定縣的污水廠已投入運行十幾年了，上海市青浦徐涇鎮(zhèn)、重慶市渝北區(qū)、河南省汝州市、浙江省多個縣郊等幾十個污水處理廠工程正在興建中。據2000年統計，全國城鎮(zhèn)的污水處理率達到25%，2010年將達到50%。然而，同先進國家相比，我國城市污水處理事業(yè)從數量、規(guī)模、普及率以及機械化、自動化程度上，還都存在著較大的差距。按照《城市污水污染控制技術政策》要求，城區(qū)人口達50萬以上的城市，必須建立污水處理設施；在重點流域和水資源保護區(qū)，城市人口在50萬一下的中小城市及村鎮(zhèn)，應依據當地水污染控制要求，建設污水處理設施。在憲法中也有明文規(guī)定，并組建了許多專門生產環(huán)保設備和排水機械的專業(yè)工廠，許多產品已系列化了，但自動化儀表，檢測儀與國外差距還很大，資金不足仍是根本性問題。19世紀以來，經濟發(fā)達的國家相繼出現了環(huán)境污染和社會公害問題，許多國家的河湖水域解氧降低，水生物減少，甚至絕跡。由于水環(huán)境污染，人們發(fā)病率增加，政府開始認識到加強污水處理的必要性，并投入大量資金興建污水處理工程。經過30多年的大力整治，付出巨大代價，才基本控制了形勢，使水生物恢復生長，水環(huán)境得到改善。這種污水處理事業(yè)與經濟發(fā)展不相適應的狀況所造成的損失是極大的，教訓是深刻的。為此，各國政府對于污水處理工作極為重視，從法律和建設資金上給予保證，并不斷開拓新技術，使城市污水處理事業(yè)得以迅速發(fā)展。截至上世紀70年代，發(fā)達國家基本上普及二級處理。但二級生物處理耗能多，運行費用高，基礎建設投資也不低。發(fā)展中國家普遍“建不起”，或是“養(yǎng)不起”，因此紛紛尋求適用于本國國情的經濟高效技術。就連美國也因廢水處理費用的高昂引起眾多的非議，據悉，美國每年二級生物處理廠所耗能量費用已超過10億美元，因此他們也在大力研究新技術，或改革傳統的流程。課題的背景隨著我國快速的城市化和經濟的高速發(fā)展，城市污水日益增多，由于城市污水中含有大量的雜質，不宜多次循環(huán)使用，也不能直接排放，所以為維持經濟的持續(xù)、健康增長和生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)，必須對城市污水加以處理，循環(huán)再利用。目前，在我國只要城市和經濟發(fā)達的地區(qū)都已有各自的污水處理設備，但大部分欠發(fā)達地區(qū)的縣市和小城鎮(zhèn)沒有對各類污水采取處理措施，而是直接排入附近河流。隨著環(huán)保要求的不斷提高，未采取污水處理措施的小城鎮(zhèn)在未來的若干年中必然有自己的污水處理設備。未來10年，中國城市污水處理項目工程建設投資將大大提高。采用先進、實用的技術改造傳統工藝，在環(huán)保工程中廣泛采用先進的自動控制技術，是推動環(huán)保產業(yè)升級，實現環(huán)保發(fā)展戰(zhàn)略的重要環(huán)節(jié)。在這種形勢下城市污水處理自動化控制系統無疑是一個具有巨大的社會效益、環(huán)境效益及經濟效益的研究課題。對于環(huán)境保護問題，國務院明確規(guī)定所有城市污染源都必須達到排放標。其中處理過的污水還可以循環(huán)再利用，由于我國是一個水資源匱乏的國家，而且時空分布上極不均勻，許多地區(qū)和城市嚴重缺水。所以水資源也是一種保護。因此，從環(huán)保、注水等多方面的因素考慮，對于城市污水處理非常有必要。因此，有效的結合目前最新的工藝狀況、計量自控檢測儀表使用、PLC控制系統技術，將為當前城市污水處理控制系統提供有效的自控方法。研究目的和意義世界任何國家的經濟發(fā)展，都會推進社會進步、促進工農業(yè)生產能力，使人民生活得到進一步改善，但是也隨之帶來不同程度的環(huán)境污染，污水也是造成環(huán)境污染的來源之一。這個污染源的出現引起了世界各國政府的關注，治理水污染環(huán)境的課題被列入世界環(huán)保組織的工作日程。我國是一個嚴重缺水的國家，雖然我國年平均水資源總量為28000億m2，居世界第6位，人均水資源量為2220m2，居世界第110位，已經被聯合國列為世界上13個缺水國家之一。目前我國約300個城市缺水，其中嚴重缺水城市有50個。據中國經濟信息網分析統計，全國按目前正常需要，年缺水總里約為300億～400億立方米，因缺水造成的經濟損失每年達2300億。超過洪澇災害。水資溝的匱乏和水資源的污染，己經嚴重的影響了人民的日常生活，嚴重的影響了我國的經濟建設和發(fā)展。因此建設符合我國國情的污水廠自動控制系統對降低城市污水處理成本、改善環(huán)境、建立可持續(xù)發(fā)展社會和和諧社會、保持我國經濟高速發(fā)展具有重要意義。2章城市污水處理控制系統總體介紹城市污水處理基本概念城市污水處理是指為改變污水性質，使其對環(huán)境水域不產生危害而采取的措施。城市污水處理一般分為三級：一級處理，系應用物理處理法去除污水中不溶解的污染物和寄生蟲卵；二級處理，系應用生物處理法將污水中各種復雜的有機物氧化降解為簡單的物質；三級處理，系應用化學沉淀法、生物化學法、物理化學法等，去除污水中的磷、氮、難降解的有機物、無機鹽等。至于采取哪級處理比較合理，應視對最終排出物的處理要求而定。城市污水、生活污水、生產污水或經過工業(yè)企業(yè)局部處理后的生產污水，往往都排入排水系統。這些污水除含有碳水化合物、蛋白質、氨基酸、動植物脂肪、尿素、氨、肥皂和合成洗滌劑等物質外，還含有細菌、病毒等使人致病的微生物。經處理后的污水，最后出路有三種：=1\*GB3①排放水體；=2\*GB3②灌溉田地；=3\*GB3③重復使用。污水污染物可根據化學性質和物理形態(tài)進行不同的分類。按化學性質，污水中的污染物質可分為無機性物質和有機性物質，其化學元素以炭、氮、磷為主。按物理形態(tài)，污水中的污染物質可分為固體懸浮物即呈顆粒狀的污染物質、膠體污染物質和溶解性污染物質。2.2城市污水處理工藝及描述本城市污水處理工藝流程圖如下圖2-1所示：圖2-1工藝流程圖污水由進水系統通過粗格柵和清污機進行初步排除大塊雜質物體，到達除砂池中。在除砂池系統中細格柵和轉鼓清污機進一步凈化污水中的細小顆粒物體，將污水中的細小沙粒濾除后進入氧化溝反應池。在該氧化溝系統中進行生化處理，分解污水中的有害物質，此環(huán)節(jié)用到一些化學藥劑來加強處理效果，如復合堿、氯氣、油絮凝劑等。對污水進行除油、消毒、調整PH值。同時在該系統中設置有溶解氧儀超聲波檢測器，通過它對污水中的含氧量進行檢測，根據其反饋到PLC的值來控制曝氣機變頻器的運行，改變污水中溶解氧的含量。潛水攪拌機的作用是推進水流，使氧化溝的污水和活性污泥處于劇烈攪拌充分混合接觸，使生化反應更加充分，以最大程度地分解污水中的有害成分。經處理的污水進入沉淀池中，在刮泥機的作用下進行物理沉淀，為了加強沉淀效果，同時加入混凝劑和絮凝劑利用高分子助凝劑的強烈吸附架橋作用更加容易沉降。污水經沉淀池處理最后到達脫水環(huán)節(jié)，離心式脫水機作用下進行脫水處理后排出清水。恒壓進水系統的原理介紹變頻器是實現電機變頻運行的主要設備，能按照水壓恒定需要將0～50Hz的頻率信號供給水泵電機，調整其轉速。MM420變頻器功能強大，即預先編置好的參數集，將使用過程中所需設定的參數數量減小到最小，參數的缺省值依應用宏的選擇而不同。系統采用PID控制的應用宏，進行閉環(huán)控制。MM420變頻器根據恒壓時對應的電壓設定值與從壓力傳感器獲得的反饋電流信號，利用PID控制宏自動調節(jié)，改變頻率輸出值來調節(jié)所控制的水泵電機轉速，以保證管網壓力恒在一定范圍內，滿足工藝要求。圖2-1進水系統供水簡圖在以前的處理工藝中，常在同一路進水系統中，設置多臺常用泵，當所需進水量大時多臺泵全開，供水量小時開一臺或兩臺。隨著技術的發(fā)展，隨著變頻技術的成熟。變頻技術應用到了污水處理中的進水系統，一方面可以實現恒壓控制，另一方面可以減少能源浪費，減低成本。恒壓控制是根據壓力反饋信號，通過PID運算自動調整變頻器輸出頻率，改變電動機轉速，最終達到管網恒壓的目的。根據反饋原理：要想維持一個物理量不變或基本不變，就應該引這個物理量與恒值比較，形成閉環(huán)系統。我們要想保持水壓的恒定，因此就必須引入水壓反饋值與給定值比較，從而形成閉環(huán)系統。但被控制的系統特點是非線性、大慣性的系統，現在控制和PID相結合的方法，在壓力波動較大時使用模糊控制，以加快響應速度；在壓力范圍較小時采用PID來保持靜態(tài)精度。這通過PLC加智能儀表可時現該算法，同時對PLC的編程來時現泵的工頻與變頻之間的切換。2.4潛水攪拌機的作用潛水攪拌機又稱潛水推進器，適用于污水處理廠的工藝流程中推進攪拌含有懸浮物的污水、稀泥漿、工業(yè)過程液體等，創(chuàng)建水流，加強攪拌功能，防止污泥沉淀，是市政和工業(yè)污水處理工藝流程上的重要設備：分為混合潛水攪拌機、潛水推進攪拌機。潛水攪拌器在污水處理領域中的作用主要有以下四方面。2.4.1推動水力循環(huán)用“推進器”進行水力循環(huán)是一種高效節(jié)能的手段，尤其在污水生化處理中的厭氧池、缺氧池和氧化溝中，其應用十分廣泛。由于在這類池中只需提供必要的循環(huán)流速，就可以保持池內的混合液呈懸浮狀態(tài)，使微生物與其基質充分接觸，因此其池型多采用Carrousel池型，通過“推進器”輸人的能量，形成連續(xù)循環(huán)水流。這種設計不僅能有效地保持混合液懸浮，而且由于池內循環(huán)水流的流量通常高于進水流量數十倍，甚至上百倍，使池內水流產生巨大的稀釋勻化能力，因而這種反應器具有耐沖擊負荷的優(yōu)良工藝特性。同樣在氧化溝設計中，表曝設備兼有充氧與水力循環(huán)的雙重功能。在工程中往往會因水質和水量變化而需要調整充氧能力時，難于兼顧池內的循環(huán)流速，造成溝內沉泥積泥的問題。增設“推進器”便可以有效地解決其積泥問題，而且進行這項技術改造并不復雜，投資又很少。這種設計不僅可以應用于生化處理系統中，還可以應用到污水排海工程的預處理系統中。在某污水處理工程的污水泵站建成之前，就設置了貯水池以均衡出水流量，保證放流管系統的平穩(wěn)運行。貯水池池容為800立方米，每組水池池長64米，池寬27米，有效水深6米，設計最小循環(huán)流速。在貯水池中按廊道分別布置了四臺“推進器”2.4.2提高傳氧效率在污水生化處理系統中，曝氣是維持好氧微生物正常代謝的基本手段，水下曝氣系統的傳氧效率又與水深有著直接的關系。在曝氣池中采用“推進器”將曝氣池設計成上述連續(xù)循環(huán)流池型，就會在循環(huán)流速的作用下，改變由曝氣頭釋放“氣泡”的路徑，增大“傳氧水深”，提高傳氧效率。采用這種設計通?？墒蛊貧庀到y的傳氧效率提高15%左右，污水處理的能耗與運行費用隨之節(jié)省。2.4.3促進混合攪拌隨著污水生化處理技術的發(fā)展，出現了分格、分段處理的工藝。當單格池容較小時，可將每格設計成正方形平面或圓形平面，并在每格中設置一臺“攪拌器”。這類反應器的布置方式十分靈活，在圓形池中可以任意布置位置，只要產生的推力與水流方向一致即可。在矩形池中則要布置在池壁的夾角處，設計中應注意水流方向的選擇。當單池容積較大(如超過800立方米)時，就應當通過對技術方案進行分析比較，來選擇確定是采用“攪拌器”還是“推進器”。一般而論，單池池容越大，池面越大，采用“推進器”越經濟。2.4.4改善水體的水質在許多受污染的水體和污水處理所用的深度處理塘中，往往會遇到因水深、水流滯緩導致水體表面復氧不能保證深水區(qū)的溶氧要求的問題。這時候可以設置“攪拌器”進行“人工呼吸”，為深水區(qū)復氧，改善整個水體的水質。這種“人工呼吸”技術是一種簡單而有效的水質改善手段。但由于其設計方式較多，涉及的邊界條件較為復雜，限于篇幅，不在此贅述。潛水攪拌機的控制方式污水處理系統定流量控制方式的這些缺陷是顯而易見的，能否找到一種更先進的運行控制方式，既能夠實現污水處理系統中潛水攪拌機的基本作用，又能夠實現節(jié)能？答案的肯定的。長期以來，人們?yōu)榱私档臀鬯幚淼倪\行成本，減少寶貴的能源浪費，污水吹系統的運行管理工作者、設計工作者和節(jié)能科技工作者們，都進行了艱苦不懈的努力。一些有經驗的污水處理系統操作和維護人員，在沒有技術手段的情況下，常常采用人工控制的方法來進行節(jié)能。如：污水處理負荷減少時，減少投入運行的主機臺數和水泵臺數，或者使主機間斷工作，這可以收到一定節(jié)能效果，但這種人工步進式的調節(jié)非常粗糙，實時性差，且受設備配置的限制和人的因素影響較大。近年來，隨著大功率電力電子器件的出現，促進了變頻器的小型化和實用化，為降低污水處理系統的能源浪費，人們開始采用變頻器來控制空調系統的水泵，通過出水口壓力的采集，對潛水攪拌機進行PID（比例、積分、微分）調節(jié)，以達到節(jié)能效果。這種基于精確數學模型的PID控制，歷史悠久，原理簡單，使用方便，價格較低。潛水攪拌機系統的閉環(huán)控制目前，在潛水攪拌機系統進行改造的方案最為常見，節(jié)電效果也較為顯著。該方案同樣在保證潛水攪拌機有一定的水流出的情況下，通過控制變頻器的輸出頻率來調節(jié)攪拌機出水流量，當所需處理的污水不多時，減少攪拌機出水流量；當所需處理的污水較多時，加大攪拌機出水的水流量，從而保證污水中懸浮物不沉淀前提下達到節(jié)能增效的目的。其閉環(huán)控制框架如圖2-3?，F有的控制方式大都先確定一個攪拌機變頻器工作的最小工作頻率，將其設定為：下限頻率并鎖定，變頻攪拌機水泵的頻率是取攪拌機出水口壓力信號來調節(jié)，當壓力大于設定值時，頻率無極上調，當壓力小于設定值時，頻率無極下調，當壓力差越大時，變頻器的輸出頻率越高；當壓力差越小，變頻器的輸出頻率越低。PLC控制器PLC控制器變頻器潛水攪拌機管道水泵機組壓力檢測圖2-3系統控制閉環(huán)回路3章變頻調速系統變頻器概述（frequencychanger/frequencyconverter）是一種用來改變交流電頻率的電氣設備。此外，它還具有改變交流電電壓的輔助功能。過去，變頻器一般被包含在電動發(fā)電機、旋轉轉換器等電氣設備中。隨著半導體電子設備的出現，人們已經可以生產完全獨立的變頻器。變頻器通常包含3個組成部分：整流器（rectifier）和逆變器（Inverter）,還有直流部分(DC)。其中，整流器將輸入的交流電轉換為直流電，逆變器將直流電再轉換成所需頻率的交流電。除了這2個部分之外，變頻器還有可能包含變壓器和電池。其中，變壓器用來改變電壓并可以隔離輸入/輸出的電路，電池用來補償變頻器內部線路上的能量損失。不同的變頻器能夠處理的電源功率是不一樣的，從幾瓦到幾兆瓦都有。變頻器主要是由主電路、控制電路組成。圖3-1變頻器工作原理圖流電壓變動。為了抑制電壓波動，采用電容和電感吸收脈動電壓（電流）。裝置容量小時，主電路是給異步電動機提供調壓調頻電源的電力變換部分，變頻器的主電路大體上可分為兩類:電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。它由三部分構成，將工頻電源變換為直流功率的“整流器”，吸收在變流器和逆變器產生的電壓脈動的平波回路”，以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。（1）整流器：最近大量使用的是二極管的變流器，它把工頻電源變換為直流電源。也可用兩組晶體管變流器構成可逆變流器，由于其功率方向可逆，可以進行再生運轉。（2）中間直流電路：在整流器整流后的直流電壓中，含有電源6倍頻率的脈動電壓，此外逆變器產生的脈動電流也使直如果電源和主電路構成器件有余量，可以省去電感采用簡單的平波回路。（3）逆變器：同整流器相反，逆變器是將直流功率變換為所要求頻率的交流功率，以所確定的時間使6個開關器件導通、關斷就可以得到3相交流輸出。以電壓型PWM逆變器為例示出開關時間和電壓波形控制電路是給異步電動機供電（電壓、頻率可調）的主電路提供控制信號的回路，它有頻率、電壓的“運算電路”，主電路的“電壓、電流檢測電路”，電動機的“速度檢測電路”，將運算電路的控制信號進行放大的“驅動電路”，以及逆變器和電動機的“保護電路”組成。（1）運算電路：將外部的速度、轉矩等指令同檢測電路的電流、電壓信號進行比較運算，決定逆變器的輸出電壓、頻率。（2）電壓、電流檢測電路：與主回路電位隔離檢測電壓、電流等。（3）驅動電路：驅動主電路器件的電路。它與控制電路隔離使主電路器件導通、關斷。（4）速度檢測電路：以裝在異步電動機軸機上的速度檢測器(tg、plg等)的信號為速度信號，送入運算回路，根據指令和運算可使電動機按指令速度運轉。（5）保護電路：檢測主電路的電壓、電流等，當發(fā)生過載或過電壓等異常時，為了防止逆變器和異步電動機損壞，使逆變器停止工作或抑制電壓、電流值。3.2變頻器的節(jié)能原理變頻器是輸出頻率可變的交流電力拖動設備。變頻器調速的主要工作原理是將供給電機定子的三相交流工頻電經大功率整流變成直流，再將直流電用正弦波脈寬調節(jié)技術逆變?yōu)轭l率可調、幅度也隨之改變的三相交流電，以此為電源再供給電機使用。由水泵的工作原理可知，風機、水泵特性為：Q∝CH∝2P∝3即流量與轉速成正比，壓力與轉速的平方成反比，軸功率與轉速的三次方成正比。根據轉速公式：n=n1(1-s)=60f(1-s)/p式中f——電源頻率，在我國工頻為50Hzp——極對數s——轉差率（(定子旋轉磁場轉速-轉子轉速)/定子旋轉磁場轉速）調節(jié)電動機電源頻率就可調節(jié)電動機轉速，調節(jié)