[关键词] 污水处理厂的设备是全天候运转的，而且曝气机和潜水泵是污水处理的核心设备，需要用变频器对曝气机的鼓风机（罗茨风机）和潜水泵进行调速。
1 、变频器在鼓风机（罗茨风机）上的应用
鼓风机将压缩空气通过管道送入曝气池，让空气中的氧溶解在污水中供给活性污泥中的微生物。鼓风机在工频状态下起动时，电流冲击较大，容易引起电网电压波动，而鼓风机（罗茨）风压一定，风量只能靠工作台数及出气阀来调节，实际生产运行中往往是通过调节出气阀门来控制，即增加管道阻力。因而许多能量多浪费在阀门上。随着变频调速器的广泛应用，利用变频器的调速范围宽，机械特性硬等特点，在罗茨风机上应用了 TD2000 系列变频器。由于变频器的软启动大大的减小了电机起动时对电网的冲击，而且在正常运行的时候，将出气阀门开到最大，根据工艺和参数的要求，适当的调节（通过控制系统的电位器）电机的转速来调节管道的风量，从而来调节污水中的氧气含量。而且可以根据溶解氧传感器反馈的信号（ 4~20MA ）很方便的实现闭环自动控制。免去了许多繁琐的人工操作，并且具有明显的节电效果，以下是风机的节电率统计。
用三台变频器控制三台风机，其中两用一备，电机的功率 P=55KW ，设计风量为 Q 。空载损耗为 10% ，转速 1250 转 / 分。若风机正常在 970 转 / 分以下连续可调，污水处理每天所需的供风量为 1.5Q 。
（1）一台工频运行，一台变频运行；则全速 P0= （ 55-55*10% ） =49.5KW P1=55KW
P2=5.5+49.5* （ 50% ） 3=11.7KW 总消耗的功率为 67KW
（2）两台变频运行时每台的平均供风量为 75%Q P1+P2=5.5+ （ 75% ） 3*49.5=26.4KW 总消耗的功率为 52.8KW
（3）三台变频运行时，每台的平均供风量为 50%Q P1=P2=P3=[5.5+(50%)]3*49.5=11.7KW 总消耗的功率为 P1+P2+P3=35.4KW
可见三台风机全投入变频运行时效果最好。假定每月工作 30 天，每天工作 24 小时，按每度 0.7 元计，则方案三可以比其他两个方案多节省电缆 8000 元左右。
2 、变频器在潜水泵上的应用
潜水泵起动时的电流冲击及调节压力 / 流量的方式与鼓风机相似。潜水泵起动时的急扭和突然停机时的水锤现象往往容易造成管道松动或破裂，严重的可能造成电机的损坏，且电机起动 / 停止时需开启 / 关闭阀门来减小水锤的影响，如此操作一方面工作强度大，且难以满足工艺的需要。在潜水泵安装变频调速器以后，可以根据工艺的需要，使电机软启 / 软停，从而使急扭及水锤现象得到解决。而且在流量不大的情况下，可以降低泵的转速，一方面可以避免水泵长期工作在满负荷状态，造成电机过早的老化，而且变频的软启动大大的减小水泵启动时对机械的冲击。并且具有明显的节电效果。
二、系统应用效果
污水处理厂中的鼓风机和潜水泵在使用了 TD2000 系列变频器以后，不但免去了许多繁琐的人工操作，不安全隐患因素，并使系统始终处于一种节能状态下运行，延长了设备的使用寿命，更好的适应了生产需要。而且安圣变频器丰富的内部控制功能可以很方便地与其他控制系统实现闭环自动控制。从半年运行情况来看，效果很好。因此，在污水处理厂或相似的系统中使用变频器应具有很好的推广价值。
 2. 烟台热电厂热力总公司 1999 年在供热管路循环水泵上使用 160KW 变频调速器，采用压力传感器检测管网的压力，通过 PID 调节给出一路模拟信号到变频器，变频器给出适当的电压和频率给循环水泵电机，调节泵的转速和输出功率，这样形成一个闭环反馈系统维持管网的压力恒定，并且可以通过内部 变频软起 自动依照当时所需功率，确定所需启停泵的数量。
在实际应用中检测，随着使用时间白天、晚上的不同，供热量不同，所需的供水的功率也不同，传统的调节方式是通过阀门的调节并没有降低供水的功率，只是将多余的水量通过旁通返回，加入变频改造后，所有的旁通阀关闭。系统一方面通过检测管网的压力，进行 PID 调节，变频输出功率自动启停所需泵的数量和转速给出设定的压力，从而将多余的能量节省下来，另一方面，电机和泵的转速可以根据所需压力自动将转速降下来，轴承和其他机械部件磨损大大降低，故障率减少。
总之，通过使用惠丰公司的交流变频器对循环水泵进行改造后，不但操作方便简单维护量少，而且有显著的节能效果，并且实现高度自动化调节，达到优质供热服务要求
3. 通用变频器中的专用 DSPs 控制器
自 1982 年美国德州仪器公司（ TI ）推出第一个数字信号处理器 DSPs （ DigitaI Signal Processors ）芯片 TMS32010 以来，随着超大规模集成电路 VLSI 技术和控制技术的迅速发展， DSPs 技术与产品不断更新换代， DSPs 芯片不仅在运算速度上有了很大的提高，而且在通用性和灵活性方面了极大地改进，性能价格比也大大提高，应用领域的不断扩大。目前 90 ％以上的产品出自四大 DSPs 厂商，即德州仪器公司 TI （ Texas lnstruments ）、朗讯技术公司 Lucent （ Lucent Technologies ）、模拟设备公司 AD （ Analog Devies ）和摩托罗拉公司 Motorola 。
其他的 DSPs 厂商还有 AT ＆ T 、 Fujitsu 、 Harris 、 IDT 、 INMOS 、 NEC 、 OKI 、 SamSung 等 80 余家，他们主要生产用于特殊功能的设备，如调制解调器、 MPEG 译码器、硬盘驱动器等。DSPs 芯片按执行速度可分为低执行速度产品，一般为 20 ～ 50MIPS ，能维持适量存储和功耗，提供了较好的性能价格比，适用于仪器仪表和精密控制等；中执行速度产品，一般为 100 ～ 150MIPS ，结构较为复杂，具有较高的处理速度和低的功耗，适用于无线电信设备和高速解调器等；高执行速度产品，一般为 1000MIPS 以上，处理速度很高，产品结构多样化，适用于图像技术和智能通信基站等三个档次。按其工作的数据格式将其分为两大类定点 DSPs 芯片和浮点 DSPs 芯片。定点 DSPs 品种最多，处理速度为 20 ～ 2400MIPS ，其最主要优点是功耗低，价格便宜，体积小，但运算精度不太高，一般是 16 位，片内 32 位。浮点 DSPs 处理速度为 40M ～ 1GFMPS ，特点是功耗大，价格高，体积也稍大，但运算精度高，一般是 32 位，片内是 40 位。
1 、数字信号处理器 DSPs 芯片的体系结构及其主要特点
DSPs 芯片是专为高速数字信号处理而设计的，由于采用了不同于普通单片机的体系结构，因而具有一些显著的特点。 DSPs 处理器和诸如英特尔、奔腾或 Power PC 的通用处理器 (GPPs) 有很大的区别，这些区别产生于 DSPs 的结构和指令是专门针对数字信号处理而设计和开发的， DSPs 除了具有高速的运算能力外还采取了一系列措施，包括改变集成电路结构、提高时钟频率、支持浮点运算、采用指令列排队方式以提高运行效率、集成了硬件乘法器使乘法运算也能在一个指令周期内完成等等，它具有以下特点。
1）哈佛结构
传统的 GPPs 使用冯诺伊曼（ Von—Neumann ）结构由于具有一个存储空间通过两条总线，一条地址总线和一条数据总线，连接到处理器内核，这种单一公用的数据和指令总线在高速运算时，往往在传输通道上会出现瓶颈效应。 DSPs 芯片内部一般采用哈佛（ Harvard ）结构，在哈佛结构中，有两个存储空间：程序存储空间和数据存储空间，处理器内核通过两套总线与这些存储空间相连，这种安排使处理器的带宽加倍。 DSPs 芯片内至少有四套总线：程序的数据总线与地址总线，数据的数据总线与地址总线。这种分离的程序总线和数据总线，可允许在一个机器周期内对存储器同时获取指令字（来自程序存储器）和操作数（来自数据存储器），从而提高了执行速度。
2）硬件乘法累加操作（ MACs ）
GPPs 起初并不是为繁重的乘法操作设计的，把 DSPs 同早期的 CPPs 区别开来的第一个重大技术改进就是添加了能够进行单周期乘法操作的专门硬件和明确的 MAC 指令。数字信号处理中最重要的一个基本运算是乘法累加运算，也是最主要和最耗时的运算，因此，单周期的硬件乘法器（ MUL ）是 DSPs 芯片实现快速运算的保证。 DSPs 芯片可以单周期完成乘法累加运算，大大提高了运算速度。而 DSPs 芯片的指令基本上都是单周期指令，因此单周期指令执行时间可以作为衡量 DSPs 芯片性能的一个主要指标。现代高性能的 DSPs 芯片甚至具有两个以上的硬件乘法器用以提高运算速度，数据宽度也从 16 位增加到 32 位。
3）多个并行处理单元
DSPs 内部一般都集成了多个处理单元，如硬件乘法器（ MUL ）、累加器（ ACC ）、算术逻辑单元（ ALU ）、辅助算术单元（ ARAU ）以及 DMA 控制器等。它们都可以并行地在同一个周期内执行不同的任务，例如辅助算术单元能为下一次的运算做好准备，适合于完成连续的乘加运算。 DSPs 芯片内部还包括有其他总线，如 DMA 总线等，可实现数据的后台传输而几乎不影响主 CPU 的性能的有 FFT 的位反转寻址，语音的 A 律， μ 律算法等。
为了提高并行处理能力，现代 DSPs 芯片通常采用单指令多数据流结构（ SIMD ）、超长指令字结构（ VLIW ）、超标量体系结构、多 DSP 核体系结构和 DSP ／ MCU 混合结构，这些并行处理机制大大提高了 DSPs 芯片的性能。
4）执行时间的可预测姓
大多数 DSPs 应用都具有硬性实时要求，在每种情况下所有处理工作都必须在指定时间内完成。这种实时限制要求程序设计者确定每个样本究竞需要多少时间或者在最坏情况下至少用去多少时间。 DSPs 执行程序的进程对程序员来说是透明的，因此很容易预测处理每项工作的执行时间。但是，对于高性能 GPPs 来说，由于大量超高速数据和程序缓存的使用，动态分配程序，因此执行时间的预测变得复杂和困难。
5）片上存储器
外部存储器一般不能适应高性能 DSP 核的处理速度，因此在片上设置较大的程序／数据存储器以减少对外部存储器中程序／数据的访问次数，充分发挥 DSP 核的高性能。目前高性能 DSPs 芯片上的可配置程序／数据 RAM 高达 7MB 。采用大的片子存储器可以减少外部存储器接口的引脚，甚至省略外部存储器接口，而且也减小了芯片的封装体积。
6）多种外设和接口
为了加强 DSPs 芯片的通用性， DSP 芯片上增加了许多外设，可能包括的外设有多路 DMA 通道、外部主机接口、外部存储器接口、芯片间高速链接口、外部中断、通信串口、 Iink 口、定时器、可编程锁相环、 A ／ D 转换器、 JTAG 接口等。
7）特殊寻址模式
为了满足 FFT 积等数字信号处理的特殊要求， DSP 芯片大多包含专门的硬件地址产生器，它能产生信号处理算法需要的特殊寻址，如循环寻址和位翻转寻址。循环寻址对应于流水 HR 滤波算法，位翻转寻址对应于 FFT 算法，并在软件上设置了相应的指令。
8）零消耗稻环控制
数字信号处理的一大特点是大部分处理时间花在了较小循环的少量核心代码上。大部分 DSPs 芯片具有零消耗循环控制的专门硬件，可以省去循环计数器的测试指令，从而提高了代码效率，减少了执行时间。零消耗循环是指处理器不用花时间测试循环计数器的值就能执行一组指令的循环，硬件完成循环跳转和循环计数器的衰减。有些 DSPs 还通过一条指令的超高速缓存实现高速的单指令循环。
9） JTAG 接口
由于 DSPs 芯片结构的复杂化、工作速度的提高、外部引脚的增多、封装面积减小而导致的引脚排列密集等原因，传统的并行仿真方式已不适合于 DSPs 芯片的发展和应用开发。 1991 年公布的 JTAG 接口标准满足了 IC 制造商和用户的要求， 1993 年 JTAG 接口标准修订为 5 线接口。芯片 JTAG 接口为 DSPs 芯片的测试和仿真提供了很大的便利。
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