一、音樂噴泉概述

音樂噴泉是一種為了娛樂而創造出來的可以活動的噴泉。它根據美學設計并且經常會產生3維的效果。這種效果是由于聲波或光波或激光穿過水粒子而產生的。在此過程中，水流被操控、散射及折射光，然后一個3維的畫面就產生了。

圖1：音樂噴泉

音樂噴泉起源于1930年，德國發明家奧圖皮士特先生首先帶出噴泉的概念，起初他只在百貨商店和餐館建造小型噴泉，及后經過多年的發展，其音樂噴泉的設計及構造已變得更大型及復雜。根德皮斯特域先生在十二歲已跟隨父親設計及建造噴泉，1952年的夏天，西柏林的工業展覽中，一個美國人看到音樂噴泉的表演，把它帶回紐約電臺音樂會堂。1953年1月15日音樂噴泉在美國首次表演，表演期間超過一百五十萬人觀看。現在根德皮斯特域先生繼續改善其音樂噴泉，并推向全世界。多年的改良已大大減低建造和維修的成本，電腦用在音樂噴泉上，使其的表演能更復雜和美麗。在水泵的控制上，變頻器代替了閥門控制，讓音樂噴泉能實現更多效果，使用成本更低。

音樂噴泉將水的靈性、音樂的美感和燈光的色彩完美結合在一起，給人以賞心悅目的感覺。音樂噴泉系統以聲、光、水、色結合的獨特效果成為城市景觀建設的重要組成部分。七喜變頻器以其可靠的品質、優良的技術性能和較高的性價比，不只在國內音樂噴泉中獲得應用，還走出國門，給傳統封閉的伊朗城市帶來更絢麗的色彩。

圖2：伊朗噴泉中用的七喜變頻器

圖3：伊朗噴泉

二、音樂噴泉原理

所有這些音樂噴泉系統由音頻控制系統、噴泉控制系統和燈光控制系統組成；根據音樂控制水柱高度，表達音樂的喜怒哀樂，達到與音樂同步的效果。水泵的轉速跟頻率成正比，變頻器頻率信號有多種來源，其中之一是來自音響系統的音源輸出。該信號經過變換電路放大、濾波、限幅和檢波，變成與音樂幅度的對數成比例的包絡檢波信號送到采集卡，信號一般為4～20mA，根據對大量樂曲音頻信號的分析統計，信號實時變化，這樣就可以實現水柱跟隨音樂旋律變化。控制系統流程圖如下圖所示：

以前的音樂噴泉水柱變化用閥門來控制，通過控制閥門開啟來實現水柱高低變化。這樣產生的水柱，水型較生硬。同時，水泵的運行速度是恒定的，功耗是固定的，這樣會有較大的能量損耗，給景觀工程帶來較大的使用成本。由于變頻器控制可以避免水型的生硬，被引進噴泉系統中用于水泵的控制。后來發現，基于變頻器的頻率控制可以無級調速，使水柱按音樂節奏快慢相應高低起伏變化，讓水更靈性，噴泉更具美感，從而使基于變頻調速的水泵控制方式流行開來。

由流體力學和水泵特性可知，一般水泵：

P=Q×H×K/η

Q2/Q1=n2/n1

H2/H1=n22/n21

P2/P1=n32/n31

式中，

Q——流量

H——揚程

η——泵的效率

P——泵軸功率

K——常數

由上式可知，流量跟轉速成正比，揚程跟轉速的平方成正比，功率跟轉速的立方成正比。由此可見，相比閥門控制基于流量控制，變頻器控制基于轉速控制可大幅度降低軸功耗，實現節能效果，大大降低能耗，降低景觀工程的使用成本。

廣州七喜智能設備有限公司生產的七喜變頻器HD700系列具有模擬量輸入接口，可通過輸入不同的模擬量來設定變頻器的頻率。用音樂信號間接控制模擬量的輸入口，從而控制變頻器的頻率輸出，進而控制水柱高度。另一種方法是數字方法，七喜變頻器支持ModbusRTU總線，通過該總線，上位機根據樂曲計算好每臺變頻器在某一時刻的頻率，直接發送頻率指令給變頻器，變頻器根據指令輸出。變頻器控制水泵的拓撲方式，可一臺變頻器控制一臺水泵，也可一臺變頻器同時控制多臺水泵，亦可一臺變頻器分時控制多臺水泵，根據實際情況而定，控制方式非常靈活。一個大型的音樂噴泉往往有幾百臺水泵（我們在伊朗某個城市的噴泉項目中，是300多臺），組成一條跑泉，通過七喜變頻器的控制，形成一條高低起伏的長龍；也可組成變頻矩陣，把不同高度的水柱組成多姿多彩的立體造型。這些控制方式中，要求水隨曲動，變頻器的跟隨速度要求很高，加減速時間要求很小。在伊朗客戶選用的七喜變頻器HD700系列，加減速時間最低達到0.1s，完全滿足客戶的使用要求。

三、對變頻器應用要求：

（1）響應快，能實時配合音樂的節奏變化轉速；

（2）在線投切電機不跳閘；

（3）加減速時間快，0.3s完成0～45Hz變速；

四、七喜變頻器HD700在音樂噴泉上的應用

參數設置

五、七喜變頻器HD700系列應用特點

（1）雙CPU設計，控制更精確，響應更快

（2）加減速性能好，能實時配合音樂的節奏，保證完美的噴泉效果

（3）IGBT設計裕量大，過載能力強

（4）多種保護功能，更好保護電機和變頻器自身

  (5)支持模擬量輸入和總線通訊。