一、音乐喷泉概述

音乐喷泉是一种为了娱乐而创造出来的可以活动的喷泉。它根据美学设计并且经常会产生3维的效果。这种效果是由于声波或光波或激光穿过水粒子而产生的。在此过程中，水流被操控、散射及折射光，然后一个3维的画面就产生了。音乐喷泉经过多年的改良已大大减低建造和维修的成本，电脑用在音乐喷泉上，使其的表演能更复杂和美丽。在水泵的控制上，变频器代替了阀门控制，让音乐喷泉能实现更多效果，使用成本更低。

伊朗喷泉中用的七喜变频器

二、音乐喷泉原理

所有这些音乐喷泉系统由音频控制系统、喷泉控制系统和灯光控制系统组成;根据音乐控制水柱高度，表达音乐的喜怒哀乐，达到与音乐同步的效果。水泵的转速跟频率成正比，变频器频率信号有多种来源，其中之一是来自音响系统的音源输出。该信号经过变换电路放大、滤波、限幅和检波，变成与音乐幅度的对数成比例的包络检波信号送到采集卡，信号一般为4～20mA，根据对大量乐曲音频信号的分析统计，信号实时变化，这样就可以实现水柱跟随音乐旋律变化。控制系统流程图如下图所示：

以前的音乐喷泉水柱变化用阀门来控制，通过控制阀门开启来实现水柱高低变化。这样产生的水柱，水型较生硬。同时，水泵的运行速度是恒定的，功耗是固定的，这样会有较大的能量损耗，给景观工程带来较大的使用成本。由于变频器控制可以避免水型的生硬，被引进喷泉系统中用于水泵的控制。后来发现，基于变频器的频率控制可以无级调速，使水柱按音乐节奏快慢相应高低起伏变化，让水更灵性，喷泉更具美感，从而使基于变频调速的水泵控制方式流行开来。

由流体力学和水泵特性可知，一般水泵：

P=Q×H×K/η

Q2/Q1=n2/n1

H2/H1=n2 2/n2 1

P2/P1=n3 2/n3 1

式中，Q——流量        H——扬程        η——泵的效率        P——泵轴功率        K——常数

由上式可知，流量跟转速成正比，扬程跟转速的平方成正比，功率跟转速的立方成正比。由此可见，相比阀门控制基于流量控制，变频器控制基于转速控制可大幅度降低轴功耗，实现节能效果，大大降低能耗，降低景观工程的使用成本。

广州七喜智能设备有限公司生产的七喜变频器HD700系列具有模拟量输入接口，可通过输入不同的模拟量来设定变频器的频率。用音乐信号间接控制模拟量的输入口，从而控制变频器的频率输出，进而控制水柱高度。另一种方法是数字方法，七喜变频器支持Modbus RTU总线，通过该总线，上位机根据乐曲计算好每台变频器在某一时刻的频率，直接发送频率指令给变频器，变频器根据指令输出。变频器控制水泵的拓扑方式，可一台变频器控制一台水泵，也可一台变频器同时控制多台水泵，亦可一台变频器分时控制多台水泵，根据实际情况而定，控制方式非常灵活。一个大型的音乐喷泉往往有几百台水泵(我们在伊朗某个城市的喷泉项目中，是300多台)，组成一条跑泉，通过七喜变频器的控制，形成一条高低起伏的长龙;也可组成变频矩阵，把不同高度的水柱组成多姿多彩的立体造型。这些控制方式中，要求水随曲动，变频器的跟随速度要求很高，加减速时间要求很小。在伊朗客户选用的七喜变频器HD700系列，加减速时间最低达到0.1s，完全满足客户的使用要求。

三、对变频器应用要求：

(1)响应快，能实时配合音乐的节奏变化转速;

(2)在线投切电机不跳闸;

(3)加减速时间快，0.3s完成0～45Hz变速;

四、七喜变频器HD700在音乐喷泉上的应用

参数设置

(1)双CPU设计，控制更精确，响应更快

(2)加减速性能好，能实时配合音乐的节奏，保证完美的喷泉效果

(3)IGBT设计裕量大，过载能力强

(4)多种保护功能，更好保护电机和变频器自身

(5)支持模拟量输入和总线通讯。

五、七喜变频器hd700系列应用特点

（1）双cpu设计，控制更精确，响应更快

（2）加减速性能好，能实时配合音乐的节奏，保证完美的喷泉效果

（3）igbt设计裕量大，过载能力强

（4）多种保护功能，更好保护电机和变频器自身

（5）支持模拟量输入和总线通讯。