变频器原理范文

导语：如何才能写好一篇变频器原理，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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交流变频调速技术发展概况纵观电力传动的发展过程，交、直流两种传动方式共存于各个生产领域，由于直流调速系统的性能指标优于交流调速系统，因此直流调速系统一直在调速领域内居首位。但由于直流电动机具有机械整流器和电刷，因而存在着维护保养工作量大、电动机安装环境受到限制和难以向大容量、高转速及高电压方向发展等缺点。随着电子技术和自动控制技术的迅速发展以及各种高性能电力电子元器件产品的出现，历来阻碍交流调速技术发展的一些因素相继被克服，原直流调速系统领先的一些技术性能，交流调速系统都能与直流调速系统相媲美。因此，交流调速在电气传动领域中越来越占有重要的地位，它已成为机电一体化的电气传动技术。

[关键词]

变频器

一、变频调速器的分类

可分为交-交变频器，即将工频交流直接变换成频率电压可调的交流，又称直接式变频器；交-直-交变频器，则是先把工频交流通过整流器变成直流，然后再把直流变换成频率电压可调的交流，又称间接式变频器，目前广泛采用交-直-交变频器。

二、变频调速的原理和实现算法变压变频的基本原理

根据电机学原理，异步电动机的转速为：n=60 f（1-s）/ p，在改变供电电源频率时，电机的同步转速也相应的改变。当电机在负载条件下运行时，电机转速低于电机的同步转速，两者的差值就是转差，转差的大小与电机的负载有关。

电机定子每相感应电动势的有效值为：Es=4.44fsNksΦm。

由异步电机T型等效电路图1-1可知异步电机端电压与感应电动势的关系式为： U1=E1+I1R1 其中，R1，I1分别为定子绕组阻抗及其流过的电流。在电机控制过程中，使每级磁通中Φm保持为额定值不变是关键的一环。磁通太弱，没有充分利用电机的铁芯，是一种浪费；若增大磁通，又会使铁芯饱和，从而导致过大的励磁电流，严重时会因绕组过热而损坏电机。在交流异步电机中，磁通Φm是定子和转子磁动势合成产生的，因此由式Es=4.44fsNksΦm 可知，只要同时协调控制Es和fs，就可以达到控制Φm并使之恒定的目的。对此，需要考虑额定频率以下和额定频率以上两种情况。

1.额定频率以下的调速，要保持Φm不变，当频率fs从额定值介向下调节时，必须同时降低Es，使：Φm=常数即采用恒电动势频率比的控制方式。然而，绕组中的感应电动势是难以直接控制的，当定子频率fs较高时感应电动势的值也增大，因此可以忽略定子阻抗压降，认为定子相电压Us= Es则得：Φm=K Us/fs=常数，这就是恒压频比（（V/F）的控制方式。低频时，Es和Us都较小，定子阻抗压降所占的比率就比较显著，不能再忽略，这时可以人为的对定子阻抗压降进行补偿，适当的提高逆变器的输出电压。

2.额定频率以上的调速： 在额定频率以上调速时，频率可以从额定值fsn往上提高，但是端电压Us不能继续上升，只能维持在额定值Usn，这将迫使磁通与频率成反比的下降，相当于直流电机的弱磁升速的情况。在整个电机调速范围内，异步电机的控制特性如图1-2所示。如果电机在不同转速下都具有额定电流，则电机都能在温升允许的条件下长期运行。这时电机转矩基本上随磁通变化，因此在额定频率以下为恒转矩调速，在额定频率以上为恒功率调速。

三、变频调速系统的硬件实现

主要由整流器、滤波环节、逆变器、检测环节和控制回路组成。系统主电路采用交-直-交电压型变频器结构，采用SPWM变频技术。

四、变频器的主电路

变频器是将工频交流电变为频率和电压可调的三相交流电的电器设备，用以驱动交流异步（同步）电动机进行变频调速，不但能满足不同生产工艺需要，而且节能效果显著。

过去传统的调速方式是晶闸管直流电动机传动系统，但直流电动机本身存在一些固有的缺点：直流电动机造价高、维护量大；受使用环境制约条件多；最高速度和容量都有一定限制等。而交流调速系统具有结构简单、成本低廉、节能、高精度和响应快速等突出优点。

异步电动机其转速为：，从上式可以看出，改变极对数p、转差率s和调节电源频率f都可以调速。对于同步电动机，运行中改变极对数p会引起失步，对于异步电动机，改变极对数p是有级调速，改变转差率s大部分是耗能调速，唯有改变频率调速是交流电动机较为理想的调速方式。但是只改变频率并不能使电动机得到经济可靠的运行，原因是异步电动机是铁磁结构。对于任何铁磁结构的设备，只有使它的磁通保持为额定磁通，才可使铁磁材料得到充分利用。对于异步电动机，有如下的关系式：U≈E =4.44fNKWφ。

式中，U ：定子电压；E ：定子电动势；f ：定子频率；N ：定子每相绕组的匝数；KW：绕组系数；φ：每极气隙磁通。在变频调速时，为了得到所需的电磁转矩，使电动机的铁磁材料得到充分利用，则应尽可能地使气隙磁通恒定为额定磁通。由U≈E =4.44fNKWφ式可知，为保持气隙磁通φ近似不变，在调节定子频率f时则必须同时改变定子电压U，即U/f =常数。为此，用于交流电动机变频调速的变频器实际上都是变压变频器，即VVVF。由于电机的电压不能超过额定电压，因此，在基频以上调频时，电压U只能保持在额定电压，当电压U一定时，电机的气隙磁通φ随着频率f的升高成比例下降，类似直流电机的弱磁调速，因此，基频以上的调速属恒功率调速。

参考文献：

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模拟电子（清华大学版）

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【关键词】变频技术；调速；节能

七十年代以前，在用到调速拖动的场合几乎全部使用的是直流电机。直流电机具有良好的调速性能，主要表现在调速范围广、稳定性好、过载能力强，但是其制作与维护十分繁杂，特别是电动机本身的换向器及电刷维护保养困难、寿命短等方面存在不足。异步电动机是可以解决换向器及其电刷的问题，可是交流电机调速存在着调速性能差，功率因数低等的缺点。随着交流变频技术的发展，变频技术控制交流电机能够较好的解决异步电机调速所存在的问题，从而逐步取代直流调速成为拖动调速的主流技术。

那么，什么是变频技术和变频器呢？通过改变交流电频率的方式实现交流电控制的技术就叫变频技术。在此技术上产生的变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。通常，把能将电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称为变频器。

1.变频调速原理

在拖动系统中，用变频器驱动电动机的目的就是实现调速，让电动机按照希望的方式运转。但不论系统是否采用调速，稳定运行是必须的，即要求系统在受到扰动时有自动恢复的能力。系统的负载特性不能依靠改变外加电气参数来改变，只能改变电动机自身的电气参数来实现。由于电动机机械特性曲线是由电动机本身多个电气参数决定的，通过改变这些电气参数，得到不同的人为机械特性，从而使新的人为机械特性曲线与负载特性曲线形成新的稳定交点，实现稳定速度调节，这就是引入变频器驱动电动机实现调速的基本原理。电动机械特性随电动机自身电气参数改变而改变，但由于系统转动惯量的存在，转速不能突变，一旦外部施加的电气参数改变，必然引起电动机电磁转矩的突变，从而破坏原来的转矩平衡关系而产生新的系统合转矩。该合转矩将对系统产生一个加速度，使系统加速或减速。当外部参数稳定之后，系统转速过渡到新的稳定状态，这个加速或减速过程就称为调速过程。

三相异步电动机的转速公式为：

n = n1 （1-s）=60f（1-s）/p （1）

式中： n ― 电机的转速，r/min n1 ― 同步转速，r/min p ― 磁极对数 ， s ― 转差率，% f ― 频率，Hz 由转速公式（1）可知， 我们可以通过改变极对数、转差率和频率的方法实现对异步电机的调速。前两种方法转差损耗大，效率低，对电机特性都有一定的局限性。变频调速是通过改变定子电源频率来改变同步频率实现电机调速的。在调速的整个过程中，从高速到低速可以保持有限的转差率，实际上仅仅改变电动机的频率并不能获得良好的变频特性，因为由异步电机的电势公式可知，外加电压近似与频率和磁通乘积成正比，即： U∝E=C1fΦ （2） 式（2）中，C1为常数，因此有： Φ∝E/f≈U/f （3）

若外加电压不变，则磁通Φ随频率而改变，如频率f下降，磁通Φ会增加，造成磁路过饱和，励磁电流增加，功率因数下降，铁心和线圈过热，显然这是不允许的。为此，要在降频的同时还要降压，这就要求频率与电压协调控制。此外，在许多场合，为了保持在调速时，电机产生最大转矩不变，需要维持磁通不变，这可由频率和电压协调控制来实现，故称为可变频率可变电压调速（VVVF），简称变频调速。

2.变频技术的优势

调速时平滑性好，效率高。低速时，相对稳定性好，调速范围较大，精度高；起动电流低，对系统及电网无冲击，节电效果明显；变频器体积小， 便于安装、调试、维修简便，易于实现过程自动化；必须有专用的变频电源，目前造价较高；在恒转矩调速时，低速段电动机的过载能力大为降低。

3.变频技术的应用

3.1 在节能方面的应用

在使用变频技术之后， 风机、泵类负载的节能效果最为明显， 节电率能够达到20%～60%，这是因为风机、水泵类负载的耗用功率与转速的三次方成正比，那么当所需要的流量较小时，其转速较低，所造成的耗用功率的降低是相当明显的。而传统的挡板或阀门进行流量调节时，对于耗用功率的影响并不大。

3.2 在控制电机运行方面的应用

首先是在控制电机的正、反转方面： 只需要更改变频器内部逆变管的开关顺序，就能够实现输出换向，而不会造成因换向不当而烧毁电机的现象。在加速、减速方面：因为变频器调速系统的起动一般都是从低速区开始，频率比较低。加、减速时间能够任意设定，那么就可以做到使加减速过程平稳，减小起动电流。在变频器调速系统制动时，变频器可以利用自己的制动回路，将机械负载的能量消耗在制动电阻上。另外，变频器还具有直流制动功能，在需要制动的时候，变频器给电动机施加一个相反的直流电压，进行制动，而不需要另外增加制动控制电路。

3.3 在提高产品质量和工艺水平方面的应用

变频器除了应用在泵类、风机等类型的负载上之外，还可以应用于传送、卷绕、起重、挤压、机床等各种机械设备的控制上，它能够提高产品质量，延长设备的正常工作周期和使用寿命，使操作和控制系统得以简化，从而提高整个设备的控制水平。

4.变频技术的发展趋势

在当代，电力电子器件的基片从Si（硅）发展成了SiC（碳化硅），从而使得电力电子器件能够更加耐高压、耐高温、低功耗，并且能够制造出体积更小、容量更大的驱动装置。永动磁铁电动机也在开发研制当中，IT技术的迅速普及，以及人们思维理念的变化，这些方面的发展，使得变频技术在以下几个方面得到发展。

4.1 高频控制智能化

智能化的变频器一经安装就可以使用，不必进行过多设定，而且能够进行故障自诊断、遥控诊断以及部件自动置换，从而确保变频器较长的使用寿命。同时，使用互联网能够实现多台变频器的联动，甚至是整个工厂范围变频器综合管理控制系统。

4.2 主控一体化

变频器的设计专门化，能够使得变频器在某一特定领域控制功能更强，比如风机、水泵专用变频器、起重机械专用变频器等等。此外，变频器还有与电机一体化设计的趋势，从而使变频器成为电机的一个部分，使设备体积更小， 控制更方便。

4.3 变频器的环保化

环保是当今社会的一个主题，21世纪的电力拖动装置应该着重考虑的是节能，而变频器能量转换过程中的低公害，使得变频器在使用过程中的噪声、电源谐波对电网的污染等问题减小到最低程度。

5.结语

交流变频调速传动装置已在我国各行业得到广泛应用，并已取得了极佳的经济节能效益。随着新型大功率半导体器件的推出，控制理论不断更新和发展，现今变频器向着大功率、高电压的方向发展，控制精确度和动态特性也越趋完善。大力发展变频调速技术，必需把我国变频调速技术提高到一个新水平，缩小与世界先进水平的差距，提高自主开发能力，满足国民经济重点工程建设和市场的需求。规范我国变频调速技术方面的标准，提高产品可靠性工艺水平，实现规模化、标准化生产。

参考文献：

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[关键词] 变频器；分类；安装规范。

中图分类号： TM411 文献标识码： A 文章编号：

一、变频器的定义

变频器是把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备，其中控制电路完成对变频器主电路的控制，整流电路将交流电变换成为直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆变成交流电。对于如矢量控制变频器这种需要大量运算的变频器来说，有时还需要一个进行转矩计算的CPU以及一些相应的电路。变频调速通过改变电机定子绕组供电的频率来达到调速的目的。

二、变频器的基本原理及分类

交流电动机的同步转速表达式位：

n＝60 f(1－s)/p

式中 n———电动机的转速；

f———电动机的频率；

s———电动机转差率；

p———电动机极对数。

由上式我们可以知道，转差率s不变，调节电动机电源频率f，电动机的转速n大致随之成正比变化。若要均匀地改变电动机电源频率f，则可平滑地改变电动机的转速，从而达到调节电动机转速的目的。

目前国内外变频器种类很多，具体可按以下几种方式进行分类。

按变换环节分类

交—直—交型变频器

交—直—交型变频器是首先将工频交流电整流成直流电，通过滤波转换成较为平滑的直流电，再将平滑的直流电逆变成频率连续可调的交流电。由于其整个过程较容易控制，以及调频后的电动机特性等方面都有明显的优势。因此这种变频器得到广泛使用。

2.交—交型变频器

交—交型变频器是把工频交流电直接转换成频率连续可调的交流电。其结构优点省去了中间环节，变换效率高；但其连续可调的频率范围窄，一般为额定频率的1/2以下，所以它主要用于低速大容量的调速控制系统中。

（二）按输入电压的相数分类

1.三相变频器

三相变频器的输入侧和输出侧都是三相交流电，目前绝大多数应用的都是三相变频器。

2.单相变频器

单相变频器的输入端是单相交流电，而输出侧是三相交流电。此类变频器的容量较小，常用于家用电器中对电动机的变频调速用。

（三）按输出电压的调制方式分类

1.脉幅调制 PAM

脉幅调制是通过调节输出脉冲的幅值来调节输出电压的一种方式。

2.脉宽调制 PWM

脉宽调制是通过改变输出脉冲的宽度和占空比来调节输出电压的一种方式。

（四）按滤波方式分类

1.电压型变频器

这种变频器适用于在不超过容量限度的情况下，可以驱动多台电动机并联运行，具有良好的通用性。

2.电流型变频器

在交—直—交变频器中，其中间电路采用串联大电感滤波时，直流回路中的电流波形比较平直，对负载来说基本上是一个恒流源，输出交流电流是矩形波或阶梯波，这叫做电流源变频器，或称电流型变频器。

（五）按电压等级分类

1.低压型变频器

此类变频器单相电压为220V~240V、三相电压为220V或380V~460V,容量为0.2~280KVA，多则达500kVA。因此，又把这类变频器称为中小容量变频器。

2.高（中）压型变频器

高（中）压型变频器通常是指电压等级在1kV以上的大容量型变频器，其容量多为500kVA以上。

三、变频器及设备的选择

（一）变频器选型

1、按照变频器内部直流电源的性质分为两种。电流型变频器适用于频繁急加减速的大容量电动机的传动控制，并在主电路不附加任何设备的情况下就可实现电动机的再生发电制动；电压型变频器则适用于多台电动机并联运行的传动控制，但需要在电源侧附加反并联逆变器，才可以实现电动机的再生发电制动。

2、可根据受控电动机功率及现场安装条件选用合适的类型。一种是固定式，功率一般在37kW以下；第二种是书本型，功率为0.2~37kW，占用空间相对较小，安装时可紧密排列；第三种是装机/装柜型，功率为45~200kW，需要附加电路及整体固定壳体，体积较为庞大；第四种为柜型，控制功率为45~1500kW，具备装机/装柜型的特点，且占用空间很大。

3、从变频器的电压等级来看，有单相AC230V,也有三相AC 208~230V、380~460V、500~575V、660~690V等多个等级，应根据电动机的额定电压进行选择。

4、变频器的防护等级分为IP10、IP20、IP30、IP40，分别能防止Φ50，Φ12，Φ2.5，Φ1固体物进入。应根据变频器使用场所来选择相应的防护等级，以防止鼠害、异物等进入。

5、从变频器的最高输出频率来看，有50Hz/60Hz、120 Hz、240 Hz或更高，应根据电动机的调速最大值进行选择。

6、使用变频器驱动高速电机时，由于高速电机电抗小，高次谐波增加导致输出电流值增大。因此在高速电机的变频器选型时，其容量要稍大于普通的电机。

7、对于一些特殊应用场合，如在高温，高海拔的条件下时，可能会引起变频器的降容，变频器容量要放大一挡。

变频器在选型时，除兼顾上述几点要求外，还应综合考虑负载特性和生产现场的实际情况，才能正确选择合适的型式。

变频器设备的选择

变频器的设备是用来构成更好的调速或节能系统，选用设备通常是为了提高系统的安全性和可靠性，增加对变频器和电动机的保护，减少变频器对其他设备的不利影响。

变频器设备主要有：输入变压器、空气断路器、交流接触器、交流电抗器、滤波器、直流电抗器、制动电阻等。结合我厂实际工作情况，需要技术人员确定设备参数、设计原理图及二次控制图的主要设备有低压断路器、交流接触器。

四、变频器接线规范及其安装、使用中的注意事项

（一）变频器接线规范

1、信号线与动力线须分开走线：使用模拟量信号进行远程控制变频器时，为减少模拟量受来自变频器和其它设备的干扰，请将控制变频器的信号线与强电回路分开走线，且距离应在30cm以上。即使在控制柜内，同样要保持这样的接线规范。该信号与变频器之间的控制回路线最长不得超过50m。

2、信号线与动力线须分别放置在不同的金属管道或软管内：放置信号线的金属管一直要延伸到变频器的控制端子处，确保信号线与动力线彻底分开。模拟量控制信号线应使用双股绞合屏蔽线，规格为0.75mm2。在接线时要注意，电缆剥线时要尽可能短（5-7mm左右），同时对剥线以后的屏蔽层要用绝缘胶布包裹起来，以防止屏蔽线与其它设备的接触引入干扰。

(二) 变频器安装要求及实际使用问题的解决办法

1、变频器在控制柜内的安装方式

在变频器的实际应用中，小功率的变频器有需要将多台安装在同一控制柜内，为减少相互热影响，一般建议横向并列放置，如要求必须上下纵向安装时，为降低散热造成的不利影响，应在变频器之间加入隔板。

2、温度要求。一般要求为 0～55℃，但为了保证变频器工作时的安全可靠，使用时最好控制在40℃以下。周围温度的下限值多为0℃或–10℃,以不结露为前提条件。在控制柜中，变频器一般安装在柜体的上部，严格遵守产品说明书中的安装要求，绝不允许把发热元件或易发热元件紧靠在变频器的底部安装。当周围环境温度变化较大时，变频器内部易出现结露现象，导致其绝缘性能降低，甚至可能引发短路事故。必要时，在控制柜中加入干燥剂和加热器。较大功率的变频器还需要在控制柜内加装风扇，其风道要求设计合理，所有进风口要设置防尘网，排风通畅，避免在柜中形成涡流，造成灰尘堆积；根据变频器说明书的通风量来选择匹配的风扇，其安装要注意防震问题。

3、抗振动和冲击。变频器控制柜受到机械振动或冲击时，会引起电气接触不良。尽量提高控制柜的机械强度、远离冲击源，必要时使用抗震橡皮垫固定控制柜内电磁开关类可能产生振动的元器件。

4、抗电磁波干扰。变频器控制柜内的仪表和电子系统应选用金属外壳，屏蔽变频器对仪表的电磁干扰。所有元器件可靠接地，除此之外，各电气元件、仪表之间的连线应选用屏蔽控制线，母线与动力线要保持不少于100mm的距离。

5、防护要求

1）防水：如果变频器放在现场，需要注意变频器控制柜上方不能有管道法兰或其他漏水点，在其附近不能有喷溅水流，且变频器柜柜体防护等级要在IP43以上。

2）防尘：所有进风口要设置防尘网阻隔絮状物进入，防尘网应为可拆卸式，以方便清理。防尘网网格根据现场的具体情况确定，防尘网四周与控制柜的结合处要处理严密。

6、变频器的接地

正确的接地是提高系统稳定性的重要手段。变频器接地端子的接地电阻越小越好，接地导线截面积不小于4mm2，长度不超过5m。变频器的接地应和动力设备的接地点分开，不共地。

六、总结

目前变频器在工业、民建等诸多行业应用较为广泛，国内外变频器的品牌型号种类繁多，价格也相差较大。例如国外有ABB、西门子、施耐德等知名品牌，国内有英威腾、四方、青岛立邦达等多个品牌，国内变频器价位较国外要低很多，同等功率可能相差一倍甚至更多。在一般情况下，变频器品牌根据甲方用户的要求进行选取，工业用户多用国外品牌。主要是依据图纸设计意图，对所选用的变频器参数和设备是否合理进行分析，如需按招标方要求进行转型时，再查找相关厂家资料，以求得和原图纸型号中功能相一致的替代产品，使得自身在投标过程中能取得一定优势，有利于企业在行业中的发展壮大。

[参考文献]

[1] 《低压开关柜安装、调试、运行与维护手册》

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[关键词]变频器 控制方式 工作原理

中图分类号： TN773 文献标识码： A 文章

0前言

近年来，随着电力电子技术、微电子技术及大规模集成电路的发展，生产工艺的改进及功率半导体器件价格的降低，变频调速越来越被工业上所采用。如何选择性能好的变频其应用到工业控制中，是我们专业技术人员共同追求的目标。下面结合作者的实际经验谈谈变频器的工作原理和控制方式。

1 变频器的工作原理

交流电动机的同步转速表达式：

n=60f（1-s）/p （1）

式中：n――异步电动机的转速；

f――异步电动机的频率；

s――电动机转差率；

p――电动机极对数。

由式（1）可知，转速n与频率f成正比，只要改变频率f即可改变电动机的转速，当频率f在0～50Hz 的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的，是一种理想的高效率、高性能的调速手段。

2 变频器控制方式

低压通用变频输出电压为380～650V，输出功率为0.75～400kW，工作频率为0～400Hz，它的主电路都采用交―直―交电路。其控制方式经历了以下四代。

2.1 U/f=C 的正弦脉宽调制（SPWM）控制方式

这种方式的特点是控制电路结构简单、成本较低，机械特性硬度也较好，能够满足一般传动的平滑调速要求，已在产业的各个领域得到广泛应用。但是，这种控制方式在低频时，由于输出电压较低，转矩受定子电阻压降的影响比较显著，使输出最大转矩减小。另外，其机械特性终究没有直流电动机硬，动态转矩能力和静态调速性能都还不尽如人意，且系统性能不高、控制曲线会随负载的变化而变化，转矩响应慢、电机转矩利用率不高，低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能下降，稳定性变差等。

2.2 电压空间矢量（SVPWM）控制方式

这种控制方式是以三相波形整体生成效果为前提，以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的，一次生成三相调制波形，以内切多边形逼近圆的方式进行控制的。经实践使用后又有所改进，即引入频率补偿，能消除速度控制的误差；通过反馈估算磁链幅值，消除低速时定子电阻的影响；将输出电压、电流闭环，以提高动态的精度和稳定度。但控制电路环节较多，且没有引入转矩的调节，所以系统性能没有得到根本改善。

2.3 矢量控制（VC）方式

矢量控制变频调速的做法是将异步电动机在三相坐标系下的定子电流Ia、Ib、Ic ，通过三相-二相变换，等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia11b1再通过按转子磁场定向旋转变换，等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1 ，It1（Im1相当于直流电动机的励磁电流；It1相当于与转矩成正比的电枢电流），然后模仿直流电动机的控制方法，求得直流电动机的控制量，经过相应的坐标反变换，实现对异步电动机的控制。其实质是将交流电动机等效为直流电动机，分别对速度，磁场两个分量进行独立控制。通过控制转子磁链，然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量，经坐标变换，实现正交或解耦控制。矢量控制方法的提出具有划时代的意义。然而在实际应用中，由于转子磁链难以准确观测，系统特性受电动机参数的影响较大，且在等效直流电动机控制过程中所用矢量旋转变换较复杂，使得实际的控制效果难以达到理想分析的结果。

2.4 直接转矩控制（DTC）方式

1985年，德国鲁尔大学的DePenbrock教授首次提出了直接转矩控制变频技术。该技术在很大程度上解决了上述矢量控制的不足，并以新颖的控制思想、简洁明了的系统结构、优良的动静态性能得到了迅速发展。目前，该技术已成功地应用在电力机车牵引的大功率交流传动上。

直接转矩控制直接在定子坐标系下分析交流电动机的数学模型，控制电动机的磁链和转矩。它不需要将交流电动机等效为直流电动机，因而省去了矢量旋转变换中的许多复杂计算；它不需要模仿直流电动机的控制，也不需要为解耦而简化交流电动机的数学模型。

2.5 矩阵式交―交控制方式

VVVF 变频、矢量控制变频、直接转矩控制变频都是交―直―交变频中的一种。其共同缺点是输入功率因数低，谐波电流大，直流电路需要大的储能电容，再生能量又不能反馈回电网，即不能进行四象限运行。为此，矩阵式交―交变频应运而生。由于矩阵式交―交变频省去了中间直流环节，从而省去了体积大、价格贵的电解电容。 它能实现功率因数为l，输入电流为正弦且能四象限运行，系统的功率密度大。该技术目前虽尚未成熟，但仍吸引着众多的学者深入研究。其实质不是间接的控制电流、磁链等量，而是把转矩直接作为被控制量来实现的。具体方法是：

（1）控制定子磁链引入定子磁链观测器，实现无速度传感器方式；

（2）自动识别（ID）依靠精确的电机数学模型， 对电机参数自动识别；

（3）算出实际值对应定子阻抗、互感、磁饱和因素、惯量等算出实际的转矩、定子磁链、转子速度进行实时控制；

（4）实现Band ―Band 控制按磁链和转矩的Band ―Band 控制产生PWM 信号，对逆变器

开关状态进行控制。

矩阵式交―交变频具有快速的转矩响应（

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关键词：变频空调器 变频原理 发展方向

一、变频与定频

所谓的变频空调器是与传统的定频空调器相比较而产生的概念。我国的电网电压为220V、50Hz，在这种条件下工作的空调称之为定频空调器。由于供电频率不能改变，传统的定频空调器的压缩机转速基本不变，依靠其不断地开、停压缩机来调整室内温度，其开、停之间容易造成室温忽冷忽热，并消耗较多电能。与之相比，变频空调器通过改变压缩机的转速，从而改变制冷（热）量，使其对空气调节的能力始终保持最佳状态。变频空调器可以根据环境温度自动选择制热、制冷和除湿等运转方式，使居室在短时间内迅速达到所需要的温度，并在低转速、低能耗状态下以较小的温差波动实现、快速、节能和舒适控温效果。变频空调器的核心是变频器，它通过对电流的转换来实现电动机转速的自动调节，把50Hz的固定电网频率改为30―130Hz的变化频率。同时，还使电源电压范围达到142―270V，彻底解决了由于电网电压的不稳定而造成空调器不能正常工作的难题。变频空调器每次开始使用时，通常是让空调以最大功率、最大风量进行制热或制冷，迅速接近所设定的温度。变频空调器通过提高压缩机工作频率的方式，增大了在低温时的制热能力，最大制热量可达到同品牌、同级别空调器的1.5倍，低温下仍能保持良好的制热效果。此外，一般的分体机只有四档风速可供调节，而变频空调器的室内风机自动运行时，转速会随压缩机转速的改变在12档风速范围内变化，风机的转速与空调器的能力配合较为合理，实现了低噪音的宁静运行。当空调高功率运转，迅速接近所设定的温度后，压缩机便在低转速、低能耗状态运转，仅以所需的功率维持设定的温度。这样不但温度稳定，而且避免了压缩机频繁地开开停停所造成的空调器寿命的衰减，并且耗电量大大降低，实现了高效节能。

二、变频原理

变频空调器按工作原理可以分为交流变频和直流变频两种方式。自从1997年中国第一台变频空调器诞生，此间变频空调器的变频方式经历了从交流变频到直流变频的技术革新历程。

（一）交流变频

1.交流变频原理

交流变频依据原理：n=60f（1-s）/p

n―电机的转速（r/min）；s―转差率（%）；f―频率（Hz）；p―磁极对数。

从上式可以看出，交流变频是通过改变变频压缩机的供电频率，在p与s不变的情况下，压缩机的转速会随频率的变化而变化。

交流变频原理如图1所示，是把220V、50HZ工频交流电转换为310V直流电源，并把它送到逆变器（大功率晶体管开关组合），又称功率模块，为其提供工作电压；同时根据室温和设定温度的温差，通过微处理器运算，产生一个控制信号（PWM脉冲信号），也送入逆变器；然后由三相逆变器将直流电转变为频率可调的三相交流电（合成波形近似正弦波），驱动变频压缩机运转，使压缩机电机的转速随电源频率的变化做相应地变化，从而调节制冷（热）量。

2.变频器的结构与原理

（1）PWM控制，又称电压、频率比例调制方式。在调节频率的同时，不改变脉冲电压幅度的大小，而是改变脉冲的占空比，可以实现变频也变压的效果。这种方法称为PWM（Pule Width Modulation）调制，PWM调制可以直接在逆变器中完成电压与频率的同时变化，控制电路比较简单。

（2）逆变器。这一部分指的是完成直流到交流的逆变过程，用于驱动变频压缩机运转的三相逆变器。如图2所示，变频空调通常采用6个绝缘栅极晶体管构成大功率晶体管开关组合，又称功率模块。6个晶体管的状态决定了电机绕组中电流的方向，而开关动作的快慢决定了通入电机绕组中电流的频率；开关脉冲依次控制它们通断，切换一次后，电机就转动一周；如果每秒钟切换100次，则电机的转速就是100r/s。在实际应用中，多采用变频模块加上的电路（如开关电源电路）组成。

（二）直流变频

1.直流变频原理

我们把采用无刷直流电机作为压缩机电机的空调器称为“直流变频空调”，这样称呼从概念上来说是不确切的，因为直流变频空调器的变频方式与交流变频一样，也采用的是交―直―交方式，供给压缩机的电压还是交流电，但人们已经习惯将采用无刷直流电机的变频空调器称为直流变频空调器。直流变频空调器关键在于采用了无刷直流电机作为压缩机电动机。直流变频空调器分为两类：一类是只有压缩机电机采用无刷直流电机；另一类是不只压缩机，室内风机、室外风机都采用了无刷直流电机，这就是全直流变频空调器。所以，直流变频空调器相对与交流变频空调器而言，具有更大的节能优势。

直流电机转速公式n=U/Cφ

上式中：n为电机的转速（r/min）；C为电极常数，与电机构造有关；U为定子输入电压（V）；φ为磁极磁通。

从上式可以看出，直流变频空调器通过改变压缩机的供电电压，从而改变压缩机的转速，进而改变制冷（热）量。如图3所示，直流变频空调器控制原理与交流变频空调器基本一样，所不同的是交流变频技术调节的是频率，而直流变频技术调节的是电压。

2.变频器的结构与原理

直流与交流变频主电路差别不大，变频模块之前电路完全相同；如图4所示不同之处在于交流变频压缩机无反馈控制信号，而直流变频压缩机有三相转速反馈控制信号。

三、变频技术发展方向

目前变频控制技术由PWM（脉宽调制）向PAM（脉幅调制）方向发展。采用PWM控制方式的电机转速受到上限转速的限制。如对压缩机来讲，一般不超过7000r/min。而采用PAM控制方式的压缩机转速可提高1.5倍左右，这样大大提高了快速制冷和制热能力。同时，由于PAM在调整电压时具有对电流波形的整形作用，因而可以获得比PWM更高的效率。此外，在抗干扰方面PAM也有着PWM无法比拟的优越性，可抑制高次谐波的生成，减小对电网的污染。

近年来带驱动和保护电路的智能功率模块（IPM）相继面市。IPM是将三相逆变器、驱动电路及保护电路集成在一块芯片上，它的出现推动了变频家电市场的启动和发展。

参考文献：

［1］张少利，何应俊.制冷设备原理与维修实训.北京：人民邮电出版社，2008.10.

篇6

[关键词]变频器；电气部分；节能

[中图分类号]TP273 [文献标识码]A [文章编号]1005-6432（2013）6-0027-02

1 引 言

本文首先介绍了变频驱动水泵的节能原理，然后结合集中供热现场的实际情况，设计了一套PLC控制的换热站变频调速自动控制系统用于采暖系统。该系统能自动调节换热站的二次供水设定温度、循环泵的流量及补水泵的补水量。现场运行表明，系统运行可靠、稳定性好、节能效果显著、操作方便、监控及时，整个系统的启动性能也得到了有效地改善。

2 变频驱动供热站节能机理

采用水暖方式的供暖系统中，离心泵是用来传送热水或补充热媒的机械。这些设备都是按最大负荷设计和选型的，而实际运行时，大部分时间轻载运行，负荷并没有达到设计要求，为了保证生产平稳，原来老式换热站都是通常采用阀门控制流量，这样浪费了大量电能。因此在换热站电气节能中，研究循环泵和补水泵的优化运行具有重要的理论意义和实际意义。根据流体力学理论可知，离心水泵的转速与流量、扬程、轴功率之间有如下相似关系：

以上公式说明，当水泵的转速改变时，水泵的流量、扬程和轴功率也随之改变，即流量与转速成正比，扬程与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比。由这些关系可知，采用改变转速调节流量可以大大减少轴功率，从而起到降低损耗的作用。从实际统计情况来看，节能效果可达30%～40%。这也是变频调速驱动水泵节能的关键之所在。

3 控制系统设计

3.1 系统整体设计及控制原理

以天福换热站设计为例，站内配置了三台75kW的循环泵和两台2.2kW的补水泵。由于实际热负荷大于设计热负荷和热负荷随气温变化较大，因此需要及时调节供热量。根据供热的实际情况和用户的要求，系统采用质量双调的控制方式，即同时控制换热站的二次供水设定温度、循环泵的流量，其中量调的节能效果最为显著。再者，系统运行过程中，管网失水是不可避免的，因此需要控制补水泵的补水量以保证系统的稳定运行，电气部分的设计都是全部独立运行、PLC程序控制调节流量和电动调节阀调节温度的闭环管理系统。

3.2 二次供水设定温度的控制

由于供热系统的最终目标是保持热用户的室内温度稳定，但由于热用户均没有室温调节装置，且对数以万计的热用户的室温不可能形成闭环控制，为了做到既经济运行又保证供热质量，最有效的方法是控制换热站的二次供水温度。根据稳态条件下，系统的供热量、散热器的散热量及用户的耗热量相等的规律，可以得到稳态条件下二次供水温度：

3.3 循环泵的流量控制

由于换热站循环泵的额定流量和电机功率是按照该换热小区最大供热面积配备的，而实际上大多数换热站的供热面积并非一开始就达到设计能力，而是逐步发展用户增加供热面积；另外，也很难选到恰好符合该管网特性流量和扬程的水泵，这就应调节水泵的流量，以满足不同情况的需要。循环水流量减少太多时会使热用户产生垂直失调，因此循环泵流量变化应遵循一定的规律，这一规律是由供热系统的性质和供热质量的要求决定的。由于热用户室内采暖系统采用的都是上供下回式单管供热系统，从供热理论可知，单管供热系统最佳调节工况应为质和量的综合调节。由式（4）可以看出，随着室外温度tw的变化，不但要及时调整二次供水温度t2g，而且还应相应调整循环水流量g，只有这样热用户室内采暖系统才不会产生垂直失调。而采用变频调速技术控制水泵的流量（变频器的输入由PLC根据室外温度和二次供回水的温度计算给出），无疑是最高效、节能的方法，其节能原理前面已经详细介绍，在此不再赘述。经过计算公式的粗略计算，在循环水泵采用变频变流量调节时，当平均运行流量是设计流量的80%时，节电49%；平均运行流量是设计流量的70%时，节电66%，可见节电效果相当可观。

3.4 补水泵的定压控制

热水供热系统在运行中管网失水是不可避免的，如果不及时补水，不仅会造成管网压力降低，还会使管网及汽—水换热器内的水汽化，造成整个供热系统不能正常运行甚至停止运行。补水泵定压就是通过补水泵间断或不间断地向系统补水，保证供热系统在规定的压力下运行。以往老式换热站的设计方案有两种：一是采用间断性补水，这种系统在热网回水管上安装一块电接点压力表，利用电接点压力表的微动触点开关，根据管网压力的上下限整定值来自动控制补水泵的起、停。这一控制为位式控制，系统压力只能在一区间内波动，补水泵的起、停频繁，在启动的瞬间，会造成管网局部压力突然升高从而造成补水泵误停车，且电动机启动电流一般为其工作电流的7倍左右，极易造成电器元件和设备的损坏；二是采用自力式压力调节阀进行不间断补水。此方法是依靠自力式压力调节阀调节回水管的流量控制补水量，缺点是白白消耗大量能量，而且调节效果要依赖调节阀的质量和使用的好坏。鉴于上述的缺点，本系统采用了变频调速技术，利用恒压供水的原理控制补水泵，此方法是利用压力传感器（压力传感器质量的好坏和安装位置的不同，直接影响系统恒压的实现，通过运行实践发现，压力传感器安装在回水母管直线段最为理想。）在线监测系统压力作为反馈信号传送给PLC，与给定压力值相比较，如低于此值则加大补水流量，反之，则减少流量，如此恰到好处地补充失水量，保证系统压力恒定。在PLC里通过编程实现，此方法的定压误差远小于上述两种方法，节约了电能，且减少了电机启动时大电流对电机定子绕组电动力的作用。

3.5 系统主要功能及软件实现

根据集中供热现场的实际需求，本系统选用ABB 变频器；选用西门子区域供热专用的ACS800控制器，用来控制运行泵和备用泵之间的运行逻辑，改变调节器的参数。并具有可选的通讯模块和带液晶显示的操作面板。编程灵活，功能强大，非常适用于小型控制场合。由于供热系统是一个要求高可靠性的系统，因此本系统还备有手动控制部分，防止自动控制出现故障时系统瘫痪。系统的自动运行由程序控制器来控制，主要实现启动、加泵、减泵、热备、故障自动切换等功能，首先所有泵的启动都采用变频启动，在一台泵工作时，若温度没有达到设定值，而变频器的输出频率已经达到了上限，则自动切换本泵为工频运行，投入第二台泵为变频运行；在两台泵工作时，若温度达到了要求，而变频器的输出频率低于设定频率，则停变频泵，将工频泵投变频运行。其次，系统设置了热备功能（我们没使用），在两台泵都无故障的前提下，一台单独运行8h后，将自动切换另一台泵。最后，故障自切换功能保证了在有备用泵的前提下，在运行泵出现故障时可以自动切换到备用泵，从而防止停泵后水锤对热网设备和用户系统造成破坏。此外系统还具有频率、电流、电压、管网压力、温度等监视功能，压力、温度异常报警及变频器、电机故障报警等功能。

4 变频器电磁干扰问题

变频器在运行过程能产生功率较大的谐波，由于功率较大，成为一个强有力的干扰源，通过辐射、传导等途径，对电网及周围电子设备产生严重影响。切断、消除或削弱耦合路径是控制变频器干扰的主要或几乎唯一的手段，也是变频器在工程应用中的主要抗电磁干扰措施。通常变频器本身有铁壳屏蔽，防止电磁干扰泄漏；输出线最好用钢管屏蔽，特别是以外部信号控制变频器时，采用双芯屏蔽线且尽可能短（一般为20m以内），并与主电路线（AC380V）及控制线（AC220V）完全分离，绝不能放于同一配管或线槽内，周围电子敏感设备线路也要求屏蔽。为使屏蔽有效，屏蔽罩必须可靠接地。电源线要采用隔离变压器或电源滤波器以避免传导干扰，为减少电动机的电磁噪声和损耗可以配置输出滤波器，欲减少对电源的污染可配置输入滤波器或零序电感。

篇7

婚礼前，谈小姐向亲朋好友们发去的不是请柬，而是一条投票请求。她参加了一场“最美新人”的评选活动，成为人气冠军后便可以拿到一枚价值上万元的钻石戒指。为此，她几乎天天睡不好觉，“好不容易拉下脸面发动所有亲朋好友为我投票，但是一觉醒来，却又被别人领先了上百票。在那一个礼拜里，我几乎每天都想放弃，感觉朋友们的礼金都要被我磨光了。”最后，谈小姐拿到了这枚钻石戒指，然而却是通过朋友介绍的“非常手段”：刷票！

“大家都在刷票，有时候一分钟内就有人追上了上百票。瞬间觉得自己向亲朋好友一个个拉票是多么天真的行为，花钱就可以。”谈小姐无奈地说道。

原本想要分享结婚的喜悦，是一件甜蜜而美好的事，如今却因为刷票变了味道。

交199元会费微信淘宝一起刷

在搜索引擎中输入“微信刷单”，一长串刷手团队在堂而皇之地做着推广，如果这不是一门赚钱的生意，何以承担高昂的推广费用。

两周以来，《IT时报》记者以菜鸟刷手的身份加入了一个刷票公会，试图揭开这些刷手是如何被圈进了这场“阴谋”中。

记者通过一个微信刷单QQ群找到了一家刷票公会，立刻就有一位“接待”询问，记者表明想当刷手的意向后，便被推荐给了一位客服，对方一开口便先介绍业务佣金：微信刷票佣金为每单0.2-5元，淘宝刷单佣金为每单3-20元。

入会之前都有一道门槛——入会费，有三种会员收费标准：普通会员需要一次性缴纳押金119元，微信单和淘宝单只能二选一，不退押金；钻石会员需要一次性缴纳押金199元，既可以接微信单，也可以接淘宝单，还提供了晋升为客服和培训老师的通道；至尊会员则需要一次性缴纳押金299元，可以优先提拔为公会管理。

怎么证明你已成功入会成为一名微信刷手呢？就凭一张给财务微信转账的截图。客服确认收到钱后，便送了5个“微信多开”(微信分身)的下载链接，一一对应输入注册码，便成了微信投手的赚钱工具。微信多开在淘宝上公开售卖，5元一个。

接着，培训老师发来一份文档，解释如何用一个手机号申请多个微信号，然后，老师撂下一句话：“注册好5个微信号以后再来找我，我把你拉进任务群。”

注册完微信号以后，便可以接单了。用大号创建一个群聊，把自己的小号全部拉进去，接下任务后将投票链接扔到群里，用微信分身同时投票，然后将截图发给主持，结米(佣金)通过微信红包方式发放。

从缴会费到完成第一笔刷单，整个过程记者只花了一个小时左右。刷票过程中，你只需要注意，偶尔用你的小号去几条朋友圈，或是将小号互加好友，防止微信封号。

对此微信称，已采取技术手段、人工审查、用户举报等方式，对公众平台刷赞、蓄意刷粉等行为进行遏制，但不因为部分用户“做坏事”影响正常的产品刚需和体验。

“记者调查”

1小时速成微信刷手

“我们已经有上万的刷手啦！”

在成为一名刷手的路上，接待、客服、财务、培训老师陆续登场，他们都是不拿固定工资的公会管理者，基本上4个人就可以组成一个接单小组，酬金按人头结算。拿客服来说，为一位119元的会员讲解可以拿到12元的提成，199元的会员可以拿到20元，299元的会员可以拿到30元。4人小组的抽成占了四成，大头被公会的管理者抽走，以上万的刷手来计数，公会管理者可以收到上百万的入会费。

记者体验了几天的微信刷票后，发现底层刷手的收入是微薄的，一般来说，投一票的佣金只有0.15元，要有7个微信分身，才能每笔赚1元。询问了几家微信刷单公会后，发现对客户的收费一般是每票0.3元，如果限制地区就要收0.5元。也就是说，接单的一半收益被四人小组平分。

“我也是从几毛钱做起，做了两年，现在做客服每个月可以赚2000块。”公会里的一位客服透露。

除了会费和接单收入外，公会还有其他的赚钱门路。

在淘宝上，记者花了1块钱拍下了一件宝贝，那就是被拉进4个微信互赞群的资格。在这些群里，每天刷屏的都是萌宝大赛、百变辣妈等投票链接，或者是超级女声、中国好声音等比赛拉票。

对群主来说，这是一门来钱容易的生意。记者进群不到半天时间里，4个群的总人数就增加了近100人，也就是说，平均每天进账200元。这位群主向记者透露，他手里有不下20个群。在记者下单的淘宝店铺上可以看到，有1008人付款，而这只是他其中的一个店铺。

记者从主持发来的任务中发现了“猫腻”，先后接到了三四个不同公众号上的任务，但刷的都是同一个宝贝比赛的投票，原来这几个公众号的注册公司是同一家，注册时间前后相差一个星期左右。

记者联系的几家公会，除了刷票之外，基本都做着类似的生意，出售已有粉丝积累的公众号或是为公众号加粉。卖家强调这些都是僵尸粉，加了以后就不会再取消关注，一个僵尸粉卖0.8元，500个起卖。这些僵尸粉的来源便是旗下刷手通过注册微信分身时批量生产的。

更大的风险：

刷手的资料被甩卖

对公会来说，微信单赚的只是零头，淘宝单更为赚钱。

在记者成为微信投手一天后，客服表示可以马上学习淘宝单，只要填完一份入会登记资料便可。在这份资料里，记者需要填写自己的真实姓名、手机号、支付宝账号、淘宝账号、IP地址、家庭住址、父母电话等，最重要的是提供身份证正反面照片和手持身份证的自拍照。

“每个入会的刷手都需要填这些资料，为的是防止我们的刷手给商家恶意差评，公会可以根据这些资料找到你负责。”客服说明了原因，并十分吊诡地说道，“如果你害怕资料被卖，可以在拍照时用一张纸条写上‘信息禁止转让售卖’。”

篇8

关 键 词：训练与竞赛；耐力训练；自变频；振动；气动；游泳运动员

中图分类号：G861.1 文献标识码：A 文章编号：1006-7116(2012)05-0113-05

Effects of endurance training with vibrating strength pneumatically loaded by automatic frequency conversion on the strength level of male swimmers

LI Xiao-pu

（School of Physical Education，South Chin University of Technology，Guangzhou 510640，China）

Abstract: By using a patented new training device with vibrating strength pneumatically loaded by automatic fre-quency conversion, the author carried out 8-week vibrating and pneumatically loaded dynamic strength training on 12 class 1 male swimmers, acquired such indexes as maximum moving speed, maximum dynamic strength (1RM), maximum strength power, dynamic strength endurance (nRM) and maximum isometric strength and upper arm cir-cumference before and after the experiment by means of measurements identical to training modes, and drew the following conclusions by analyzing the results: both vibrating and traditional strength training methods can enhance dynamic strength endurance, and their effects are equivalent; as compared with traditional strength training, vibrating strength training is better in developing maximum dynamic strength, quick strength and moving speed.

Key words: training and competition；endurance training；automatic frequency conversion；pneumatic；swimmer

俄国教练Nazarov等[1]1987年首次运用振动法辅助运动员进行静力性和柔韧性的练习，发现振动训练可使柔韧性迅速提高，1994年以来许多专家研究发现振动训练不仅可以迅速提高人体柔韧性而且可以在较短的时间内较大幅度地提高肌肉最大等长力量[2-3]、最大动态力量(1RM)[2，4]、快速力量[3，5-6]和爆发力量[5-9]，不仅体现在未经力量训练的男女年轻人中[6，8，10]，同样对一些专项运动员也有效，如柔道、摔跤、举重、体操、田径、拳击、排球[3，5-6，11-13]，甚至在老年人中也表现出力量的增长效果[9]。Schlumberger[14]认为振动可以用次大负荷强度在相对较短的时间内获得最大力量和快速力量的提高。但研究文献中对力量耐力训练的报道较少。Samuelson[9]发现振动与非振动训练后，两者最大等长蹬伸力量相同，而振动的最大等长力量的持续时间在降低，暗示着振动力量训练不利于力量耐力的发展。另一方面，航天医学的研究结果显示，振动力量训练可以防止人体因失重引起的力量损失，原因是长时间失重下产生肌肉萎缩，血流速度减小，血流量减少，肌肉从Ⅰ型肌纤维向Ⅱ型纤维转化，肌肉纤维类型构成比发生变化[15-16]，反向思维，振动则可对Ⅰ型肌纤维产生良好的作用。研究显示振动可以提高心血管机能以及肌肉的血流速率、血流量[17]，表明振动对力量耐力具有潜在的训练效果。由上述文献可见振动力量耐力研究结果存在着矛盾之处，因此本研究采用获专利的新型自变频气动加载振动力量训练器对男子游泳运动员进行为期8周的动态力量耐力训练，试图探究振动力量耐力训练对动态力量耐力(nRM)、最大等长力量、最大动态力量等指标的影响，充实振动力量训练方法学的理论，为振动力量训练安全有效使用提供参考。

1 研究对象和方法

篇9

【关键词】变频器；原理；应用

引言

自十九世纪第一台电动机发明以来，已经过去了近200年！在这长达两个世纪的漫长时间里，形形"各种各样的电动机进入人们的视线，作为人们对于电能应用的一个主要分支，在人类社会生产和生活领域发挥着重大作用！就调速性能而言，电动机大体上经历了三个阶段，即直流电机"异步电机和变频交流电机！从时间上看，一直到 ！ 20世纪70年代前直流电机都占据着电动机的统治地位！直流电动机调速性能具有调速范围广"稳定性好"过载能力强的优点！但生产工艺复杂，后期维护成本高，使用时限较短等问题给直流电机应用造成很大负面影响！特别是电动机本身的换向器及电刷使用寿命严重不足，是直流电机的最大缺陷！针对这个问题，人们开发出了异步电动机，电动机换向器和电刷的问题基本解决，但异步电机使用交流电，调速性能差是其主要缺点！第三个阶段是变频技术的出现！应用变频技术的交流电动机可以较为妥善的解决异步电动机的调速问题，从而逐步取代直流调速成为拖动调速的主流技术！所谓变频技术，顾名思义是指通过对交流电的频率进行调整，从而达到控制交流电机控制的方法！应用变频原理，使用电力半导体器件通过对电路的通断控制实现对工频电源频率的改变的设备就是变频器！日常工作中，变频器的作用主要是将固定电压和频率的

交流电源转变为可变电压和频率的交流电源！

变频器的工作原理

所谓"变频"的意思就是改变机器的频率，而针对异步电动机来说，就是使轴的转动速度发生相应的变化，使轴能够以合适的速度运转；交流电动机的转速计算中，如果是同步转速，要依据以下的公式对转速进行计算，公式为：异步电动机转速=6Ox异步电动机频率x（1一电动机转差率）/电动机极对数。一般来说，异步电动机的转速用字母n表示，异步电动机频率用字母f表示电动机转差率用g表示，电动机极对数用p表示，为了分析的方便，我们用字母表示同步转速计算公式：=1160xfx（1一、）、p；通过公式，可以明确各个部分之间的关系，首先，同步转速n步电动机的频率f成正相关关系的，也就是说频率越高，转速越快；根据电动机的既定标准，当异电动机的频率在五十赫兹以内发生变动时，转速可以在一个相对较广的范围之内发生变动，变频器的作用就是通过调节电源的频率从而作用于转速，因此调整速度的效果是非常明显的，同时调节的效率也是非常高的，因此得到了普遍的适用。

变频器的应用

1变频器的特点

如今变频器的应用已经十分的广泛，因为其自身所具有的特点有利于工业、工程等方面的应用。首先是变频器维护简单，而且一旦投入运行，故障率通常情况下很少，只需要有规律的

巡检、定期更换易损元件以及清扫即可。有规律的巡检以及清扫是为了防止灰尘引起放热与短路，从而保障了变频器的正常运行。而更换易损元件则是担心电子元器件的使用寿命耗尽 引起不必要的事故。其次则是起动性能好。变频器的起动是无级进行的，电压与频率逐渐升高，直到达到给定值。这个更有利于调节起动时间和加减速时间，以及通过调节给定信号的斜坡函数发生器的参数，使其能够更加平滑的起动。再者就是变频器的调速性能好，调速性能好坏的指标有两个，一个是调速范围，另一个就是机械特性。由于变频器的种类繁多，对于不同的负载都有着不同的变频器与之对应。例如：对于恒转矩负载则需要选择过载能力大的变频器；而对于恒功率负载，由于转速与转矩成反比例关系，则需要解决低转速阶段转矩问题；对于位能性负载则要求可四象限运行的变频器即可。变压变频是异步电动机变频调速的基本控制方式，在基频以下采用恒压频比的控制方式，基本上保持磁通在各级转速上恒定，机械特性随转速下降而平行下移，硬度好。变频器的保护功能十分齐全，其内部建有电流闭环，能够严格控制电流，并且能够 很容易的通过设定保护电流以实现过电流和过载保护。甚至有的变频器还提供绝缘检测功能，能够检测逆变回路、电源以及电机的绝缘情况，进而能够及时发出警报并且发出跳闸信号。除此之外，有的变频器还提供试验和诊断功能，进一步确保变频器的安全运行。

2 变频器的应用

随着社会的不断进步，不同场合用到的电机种类各不相同，为此变频器的种类也是各种各样的。现如今使用无刷电动机作为压缩机电机的空调器采用交 - 直 - 交方式，并且分为两类，一类只有压缩机电机采用无刷直流电机，另一类则是不仅仅有压缩机，室内风机、室外风机都采用无刷直流电机，即全直流变频空调器。这些仅仅是变频其在空调方面的应用。而变频器在电厂等重要场合中还需要注意一些事项，例如：安装处的工作温度、腐蚀性气体、震动与冲击以及电磁波干扰。为此在选择变频器时则需要注意选择变频器的目的、变频器的负载类型以及变频器是否与负载匹配等等，无论哪种因素都可能造成变频器的不正常工作，这就使得选择正确的变频器尤为重要。

参考文献：

[1] 李艳丽 . 变频器的基本原理与应用 [J]. 城市建设理论研

究 ，2012，（13）：10-13.

[2] 李 治 和 . 变 频 器 的 工 作 原 理 和 控 制 方 式 [J]. 煤 炭 技

术 ，2009，28（8）：8-12.

[3] 李淑梅 . 浅析变频器的工作原理和控制方式 [J]. 科协论

坛 ，2009，（1）：9-12.

篇10

关键词：蒸汽锅炉 补水泵 变频器 PID调节

中图分类号：TM402 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）02-0015-02

Abstract：The paper details that the frequency speed control in the small pump of steam boiler and PID regulation，Select？the instrument measuring？water level of boiler， give the maincircuit and the control circuit and set the？parameters of inverter. The result of running this system shows that the equipment can have a long-term stable operation and achieve the desired effect， is worth promoting the application.

Key Words： steam boiler small pump inverter PID regulation

1 引言

蒸汽锅炉一般根据锅炉水位控制补水泵的起停，以保证锅筒内的水位在要求的范围之内。采用变频器驱动补水泵以控制蒸汽锅炉水位在上世纪九十年代就已有应用。文献[1]介绍了补水泵采用变频调速控制时的控制原理及节能分析，并给出了控制原理框图，但无具体电路，不够详细。文献[2]至[6]针对热水锅炉补水泵介绍了变频器驱动的控制方法，虽然与蒸汽锅炉补水泵的控制有所不同，但也有共同之处，可以借鉴。但这些文章要么只有控制原理框图，要么只有简图，电路不够具体。蒸汽锅炉补水泵采用变频调速控制的主要目的是确保锅炉水位恒定，其次是节能。为了实现这一目的，本文采用水位传感器、数字显示仪表和变频器来控制补水泵的补水量，并给出了具体电路及变频器参数设置。

2 工艺要求

蒸汽锅炉锅筒与补水泵的连接原理图如图1所示。锅炉在燃烧过程中，锅内的水变成了水蒸汽供用户使用。锅筒内水位下降，通过水位传感器测出锅筒内的水位，并通过显示仪表显示。为了确保锅筒内不缺水，以免影响蒸汽供应甚至锅炉的安全，补水泵应能根据水位的变化及时进行补水。

3 控制原理

为了减小锅炉水位的变化，确保在蒸汽用量变化时锅炉的水位变化很小甚至不变，对补水泵采用变频调速控制。随着蒸汽用量的变化，调节变频器的输出频率，从而改变补水泵的转速，随之改变补水泵的补水量，确保锅筒水位稳定。图2为实现上述功能的原理框图。采用闭环调节的方式进行控制时，利用了变频器自身的PID调节功能。图中虚线内部分为变频器内部电路。水位给定通过变频器外接电位器完成，水位传感器测得水位后送入变频器，与给定进行比较，经PID调节器调节后控制变频器的输出电压和频率，从而控制补水泵的转速，使锅炉锅筒水位在设定的值上。

4 补水泵电气电路

蒸汽锅炉补水泵一般采用多用一备的方式，对于小型蒸汽锅炉，多为一用一备。下面以后者为例进行介绍。图3为两台补水泵的电气主电路。图中QS为空气开关，KM0为变频器进线接触器，KM1与KM3为1号和2号补水泵电动机变频运行切换接触器，可以通过控制电路的选择开关进行选择。KM2与KM4为1号和2号补水泵电动机工频运行接触器，当变频器故障时吸合运行。FR1和FR2为热继电器。

与图3主电路相对应的控制电路如图4所示。图中QF为控制电路电源开关，SW为转换开关，用于切换补水泵的工作状态，当打到左侧时为工频运行，当打到右侧时为变频运行，通过按钮起动或停止相应的补水泵。工频与变频之间设置了相应的互锁，确保二者不同时驱动，以免损坏变频器。用于接通变频器与1号、2号补水泵的接触器KM1和KM3也设置了互锁，避免变频器同时驱动两台补水泵。

5 变频器及仪表的选择及参数设置

变频器选用西门子风机水泵专用变频器MM430系列产品，电源进线接变频器的L1、L2、L3端，电动机接触器KM1、KM3接变频器输出端U、V、W端，控制端接线图如图5所示。图中，外接电位器DW为给定电位器，反馈信号为水位传感器输出的4～20mA信号。由于给定采用电压信号，反馈采用电流信号，需要对变频器上的状态显示板SDP进行设置，AIN1搬向下方，AIN2搬向上方。变频器参数设置如下：

P0304：380V，电动机额定电压；

P0305：电动机额定电流，按照补水泵电机铭牌设定；

P0307：电动机额定功率，根据补水泵电机功率设定；

P0310：50Hz，电动机额定频率；

P0311：电动机额定速度，按照补水泵电机铭牌设定；

P0700：选择命令源，设为2，由端子排输入；

P0701：数字输入1（DIN1）的功能，设为1，接通正转；

P1120：斜坡上升时间，根据电动机功率和现场具体情况设定；

P1121：斜坡下降时间，根据电动机功率和现场具体情况设定；

P2200：允许PID控制器投入，设为1；

P2253：PID设定值信号源，设为755，由模拟输入1（AIN1）设定；

P2264：PID反馈信号，设为755.1，由模拟输入2（AIN2）接入；

P2271：PID传感器的反馈形式，设为0，如果反馈信号低于设定值，PID控制器将增加输出频率；

P2274：PID微分时间，设为0，微分不起作用；

P2280：PID比例增益系数，根据现场情况设置；

P2285：PID比例积分时间，根据现场情况设置。

其他参数采用变频器出厂确认值。

仪表及水位传感器选用SZD-K型液位控制仪，该仪表包含了水位测量与显示两部分。检测水位的传感器为电感式浮球传感器，能够将液位信号转换成一个线性的电压信号，该信号送入数字显示仪表后一方面进行显示，另一方面变换输出一个4～20mA信号。这个信号送入变频器的AIN2模拟量输入端，作为PID调节器的反馈信号。

6 结语

蒸汽锅炉补水泵采用变频调速控制后，在蒸汽用量发生变化时锅筒内的水位基本保持不变，达到了预期效果。经某矿区锅炉房2台20吨蒸汽锅炉半年的运行证明，效果良好，令人满意，可以推广。

参考文献

[1]李洁，王臣.蒸汽锅炉补水泵变频调速原理及节能分析.自动化与信息工程，2000年第2期.

[2]郭荣祥，弓小龙.采暖锅炉定压控制装置的变频调速改造.自动化与仪表，1999年第5期.

[3]金光龙，李英俊，金英硕.采暖锅炉定压控制装置的改造.自动化与仪表，2002年第3期.

[4]刘洪臣.微机自动控制变频补水系统.电气时代，2003年第11期.

[5]贾琨，张建等.变频调速在采暖热水锅炉控制中的应用.自动化与仪表，2002年第2期.