變頻器原理范文

導語：如何才能寫好一篇變頻器原理，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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交流變頻調速技術發展概況縱觀電力傳動的發展過程，交、直流兩種傳動方式共存于各個生產領域，由于直流調速系統的性能指標優于交流調速系統，因此直流調速系統一直在調速領域內居首位。但由于直流電動機具有機械整流器和電刷，因而存在著維護保養工作量大、電動機安裝環境受到限制和難以向大容量、高轉速及高電壓方向發展等缺點。隨著電子技術和自動控制技術的迅速發展以及各種高性能電力電子元器件產品的出現，歷來阻礙交流調速技術發展的一些因素相繼被克服，原直流調速系統領先的一些技術性能，交流調速系統都能與直流調速系統相媲美。因此，交流調速在電氣傳動領域中越來越占有重要的地位，它已成為機電一體化的電氣傳動技術。

[關鍵詞]

變頻器

一、變頻調速器的分類

可分為交-交變頻器，即將工頻交流直接變換成頻率電壓可調的交流，又稱直接式變頻器；交-直-交變頻器，則是先把工頻交流通過整流器變成直流，然后再把直流變換成頻率電壓可調的交流，又稱間接式變頻器，目前廣泛采用交-直-交變頻器。

二、變頻調速的原理和實現算法變壓變頻的基本原理

根據電機學原理，異步電動機的轉速為：n=60 f（1-s）/ p，在改變供電電源頻率時，電機的同步轉速也相應的改變。當電機在負載條件下運行時，電機轉速低于電機的同步轉速，兩者的差值就是轉差，轉差的大小與電機的負載有關。

電機定子每相感應電動勢的有效值為：Es=4.44fsNksΦm。

由異步電機T型等效電路圖1-1可知異步電機端電壓與感應電動勢的關系式為： U1=E1+I1R1 其中，R1，I1分別為定子繞組阻抗及其流過的電流。在電機控制過程中，使每級磁通中Φm保持為額定值不變是關鍵的一環。磁通太弱，沒有充分利用電機的鐵芯，是一種浪費；若增大磁通，又會使鐵芯飽和，從而導致過大的勵磁電流，嚴重時會因繞組過熱而損壞電機。在交流異步電機中，磁通Φm是定子和轉子磁動勢合成產生的，因此由式Es=4.44fsNksΦm 可知，只要同時協調控制Es和fs，就可以達到控制Φm并使之恒定的目的。對此，需要考慮額定頻率以下和額定頻率以上兩種情況。

1.額定頻率以下的調速，要保持Φm不變，當頻率fs從額定值介向下調節時，必須同時降低Es，使：Φm=常數即采用恒電動勢頻率比的控制方式。然而，繞組中的感應電動勢是難以直接控制的，當定子頻率fs較高時感應電動勢的值也增大，因此可以忽略定子阻抗壓降，認為定子相電壓Us= Es則得：Φm=K Us/fs=常數，這就是恒壓頻比（（V/F）的控制方式。低頻時，Es和Us都較小，定子阻抗壓降所占的比率就比較顯著，不能再忽略，這時可以人為的對定子阻抗壓降進行補償，適當的提高逆變器的輸出電壓。

2.額定頻率以上的調速： 在額定頻率以上調速時，頻率可以從額定值fsn往上提高，但是端電壓Us不能繼續上升，只能維持在額定值Usn，這將迫使磁通與頻率成反比的下降，相當于直流電機的弱磁升速的情況。在整個電機調速范圍內，異步電機的控制特性如圖1-2所示。如果電機在不同轉速下都具有額定電流，則電機都能在溫升允許的條件下長期運行。這時電機轉矩基本上隨磁通變化，因此在額定頻率以下為恒轉矩調速，在額定頻率以上為恒功率調速。

三、變頻調速系統的硬件實現

主要由整流器、濾波環節、逆變器、檢測環節和控制回路組成。系統主電路采用交-直-交電壓型變頻器結構，采用SPWM變頻技術。

四、變頻器的主電路

變頻器是將工頻交流電變為頻率和電壓可調的三相交流電的電器設備，用以驅動交流異步（同步）電動機進行變頻調速，不但能滿足不同生產工藝需要，而且節能效果顯著。

過去傳統的調速方式是晶閘管直流電動機傳動系統，但直流電動機本身存在一些固有的缺點：直流電動機造價高、維護量大；受使用環境制約條件多；最高速度和容量都有一定限制等。而交流調速系統具有結構簡單、成本低廉、節能、高精度和響應快速等突出優點。

異步電動機其轉速為：，從上式可以看出，改變極對數p、轉差率s和調節電源頻率f都可以調速。對于同步電動機，運行中改變極對數p會引起失步，對于異步電動機，改變極對數p是有級調速，改變轉差率s大部分是耗能調速，唯有改變頻率調速是交流電動機較為理想的調速方式。但是只改變頻率并不能使電動機得到經濟可靠的運行，原因是異步電動機是鐵磁結構。對于任何鐵磁結構的設備，只有使它的磁通保持為額定磁通，才可使鐵磁材料得到充分利用。對于異步電動機，有如下的關系式：U≈E =4.44fNKWφ。

式中，U ：定子電壓；E ：定子電動勢；f ：定子頻率；N ：定子每相繞組的匝數；KW：繞組系數；φ：每極氣隙磁通。在變頻調速時，為了得到所需的電磁轉矩，使電動機的鐵磁材料得到充分利用，則應盡可能地使氣隙磁通恒定為額定磁通。由U≈E =4.44fNKWφ式可知，為保持氣隙磁通φ近似不變，在調節定子頻率f時則必須同時改變定子電壓U，即U/f =常數。為此，用于交流電動機變頻調速的變頻器實際上都是變壓變頻器，即VVVF。由于電機的電壓不能超過額定電壓，因此，在基頻以上調頻時，電壓U只能保持在額定電壓，當電壓U一定時，電機的氣隙磁通φ隨著頻率f的升高成比例下降，類似直流電機的弱磁調速，因此，基頻以上的調速屬恒功率調速。

參考文獻：

[1]

模擬電子（清華大學版）

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【關鍵詞】變頻技術；調速；節能

七十年代以前，在用到調速拖動的場合幾乎全部使用的是直流電機。直流電機具有良好的調速性能，主要表現在調速范圍廣、穩定性好、過載能力強，但是其制作與維護十分繁雜，特別是電動機本身的換向器及電刷維護保養困難、壽命短等方面存在不足。異步電動機是可以解決換向器及其電刷的問題，可是交流電機調速存在著調速性能差，功率因數低等的缺點。隨著交流變頻技術的發展，變頻技術控制交流電機能夠較好的解決異步電機調速所存在的問題，從而逐步取代直流調速成為拖動調速的主流技術。

那么，什么是變頻技術和變頻器呢？通過改變交流電頻率的方式實現交流電控制的技術就叫變頻技術。在此技術上產生的變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。通常，把能將電壓和頻率固定不變的交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的裝置稱為變頻器。

1.變頻調速原理

在拖動系統中，用變頻器驅動電動機的目的就是實現調速，讓電動機按照希望的方式運轉。但不論系統是否采用調速，穩定運行是必須的，即要求系統在受到擾動時有自動恢復的能力。系統的負載特性不能依靠改變外加電氣參數來改變，只能改變電動機自身的電氣參數來實現。由于電動機機械特性曲線是由電動機本身多個電氣參數決定的，通過改變這些電氣參數，得到不同的人為機械特性，從而使新的人為機械特性曲線與負載特性曲線形成新的穩定交點，實現穩定速度調節，這就是引入變頻器驅動電動機實現調速的基本原理。電動機械特性隨電動機自身電氣參數改變而改變，但由于系統轉動慣量的存在，轉速不能突變，一旦外部施加的電氣參數改變，必然引起電動機電磁轉矩的突變，從而破壞原來的轉矩平衡關系而產生新的系統合轉矩。該合轉矩將對系統產生一個加速度，使系統加速或減速。當外部參數穩定之后，系統轉速過渡到新的穩定狀態，這個加速或減速過程就稱為調速過程。

三相異步電動機的轉速公式為：

n = n1 （1-s）=60f（1-s）/p （1）

式中： n ― 電機的轉速，r/min n1 ― 同步轉速，r/min p ― 磁極對數 ， s ― 轉差率，% f ― 頻率，Hz 由轉速公式（1）可知， 我們可以通過改變極對數、轉差率和頻率的方法實現對異步電機的調速。前兩種方法轉差損耗大，效率低，對電機特性都有一定的局限性。變頻調速是通過改變定子電源頻率來改變同步頻率實現電機調速的。在調速的整個過程中，從高速到低速可以保持有限的轉差率，實際上僅僅改變電動機的頻率并不能獲得良好的變頻特性，因為由異步電機的電勢公式可知，外加電壓近似與頻率和磁通乘積成正比，即： U∝E=C1fΦ （2） 式（2）中，C1為常數，因此有： Φ∝E/f≈U/f （3）

若外加電壓不變，則磁通Φ隨頻率而改變，如頻率f下降，磁通Φ會增加，造成磁路過飽和，勵磁電流增加，功率因數下降，鐵心和線圈過熱，顯然這是不允許的。為此，要在降頻的同時還要降壓，這就要求頻率與電壓協調控制。此外，在許多場合，為了保持在調速時，電機產生最大轉矩不變，需要維持磁通不變，這可由頻率和電壓協調控制來實現，故稱為可變頻率可變電壓調速（VVVF），簡稱變頻調速。

2.變頻技術的優勢

調速時平滑性好，效率高。低速時，相對穩定性好，調速范圍較大，精度高；起動電流低，對系統及電網無沖擊，節電效果明顯；變頻器體積小， 便于安裝、調試、維修簡便，易于實現過程自動化；必須有專用的變頻電源，目前造價較高；在恒轉矩調速時，低速段電動機的過載能力大為降低。

3.變頻技術的應用

3.1 在節能方面的應用

在使用變頻技術之后， 風機、泵類負載的節能效果最為明顯， 節電率能夠達到20%～60%，這是因為風機、水泵類負載的耗用功率與轉速的三次方成正比，那么當所需要的流量較小時，其轉速較低，所造成的耗用功率的降低是相當明顯的。而傳統的擋板或閥門進行流量調節時，對于耗用功率的影響并不大。

3.2 在控制電機運行方面的應用

首先是在控制電機的正、反轉方面： 只需要更改變頻器內部逆變管的開關順序，就能夠實現輸出換向，而不會造成因換向不當而燒毀電機的現象。在加速、減速方面：因為變頻器調速系統的起動一般都是從低速區開始，頻率比較低。加、減速時間能夠任意設定，那么就可以做到使加減速過程平穩，減小起動電流。在變頻器調速系統制動時，變頻器可以利用自己的制動回路，將機械負載的能量消耗在制動電阻上。另外，變頻器還具有直流制動功能，在需要制動的時候，變頻器給電動機施加一個相反的直流電壓，進行制動，而不需要另外增加制動控制電路。

3.3 在提高產品質量和工藝水平方面的應用

變頻器除了應用在泵類、風機等類型的負載上之外，還可以應用于傳送、卷繞、起重、擠壓、機床等各種機械設備的控制上，它能夠提高產品質量，延長設備的正常工作周期和使用壽命，使操作和控制系統得以簡化，從而提高整個設備的控制水平。

4.變頻技術的發展趨勢

在當代，電力電子器件的基片從Si（硅）發展成了SiC（碳化硅），從而使得電力電子器件能夠更加耐高壓、耐高溫、低功耗，并且能夠制造出體積更小、容量更大的驅動裝置。永動磁鐵電動機也在開發研制當中，IT技術的迅速普及，以及人們思維理念的變化，這些方面的發展，使得變頻技術在以下幾個方面得到發展。

4.1 高頻控制智能化

智能化的變頻器一經安裝就可以使用，不必進行過多設定，而且能夠進行故障自診斷、遙控診斷以及部件自動置換，從而確保變頻器較長的使用壽命。同時，使用互聯網能夠實現多臺變頻器的聯動，甚至是整個工廠范圍變頻器綜合管理控制系統。

4.2 主控一體化

變頻器的設計專門化，能夠使得變頻器在某一特定領域控制功能更強，比如風機、水泵專用變頻器、起重機械專用變頻器等等。此外，變頻器還有與電機一體化設計的趨勢，從而使變頻器成為電機的一個部分，使設備體積更小， 控制更方便。

4.3 變頻器的環保化

環保是當今社會的一個主題，21世紀的電力拖動裝置應該著重考慮的是節能，而變頻器能量轉換過程中的低公害，使得變頻器在使用過程中的噪聲、電源諧波對電網的污染等問題減小到最低程度。

5.結語

交流變頻調速傳動裝置已在我國各行業得到廣泛應用，并已取得了極佳的經濟節能效益。隨著新型大功率半導體器件的推出，控制理論不斷更新和發展，現今變頻器向著大功率、高電壓的方向發展，控制精確度和動態特性也越趨完善。大力發展變頻調速技術，必需把我國變頻調速技術提高到一個新水平，縮小與世界先進水平的差距，提高自主開發能力，滿足國民經濟重點工程建設和市場的需求。規范我國變頻調速技術方面的標準，提高產品可靠性工藝水平，實現規模化、標準化生產。

參考文獻：

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[關鍵詞] 變頻器；分類；安裝規范。

中圖分類號： TM411 文獻標識碼： A 文章編號：

一、變頻器的定義

變頻器是把工頻電源(50Hz或60Hz)變換成各種頻率的交流電源，以實現電機的變速運行的設備，其中控制電路完成對變頻器主電路的控制，整流電路將交流電變換成為直流電，直流中間電路對整流電路的輸出進行平滑濾波，逆變電路將直流電再逆變成交流電。對于如矢量控制變頻器這種需要大量運算的變頻器來說，有時還需要一個進行轉矩計算的CPU以及一些相應的電路。變頻調速通過改變電機定子繞組供電的頻率來達到調速的目的。

二、變頻器的基本原理及分類

交流電動機的同步轉速表達式位：

n＝60 f(1－s)/p

式中 n———電動機的轉速；

f———電動機的頻率；

s———電動機轉差率；

p———電動機極對數。

由上式我們可以知道，轉差率s不變，調節電動機電源頻率f，電動機的轉速n大致隨之成正比變化。若要均勻地改變電動機電源頻率f，則可平滑地改變電動機的轉速，從而達到調節電動機轉速的目的。

目前國內外變頻器種類很多，具體可按以下幾種方式進行分類。

按變換環節分類

交—直—交型變頻器

交—直—交型變頻器是首先將工頻交流電整流成直流電，通過濾波轉換成較為平滑的直流電，再將平滑的直流電逆變成頻率連續可調的交流電。由于其整個過程較容易控制，以及調頻后的電動機特性等方面都有明顯的優勢。因此這種變頻器得到廣泛使用。

2.交—交型變頻器

交—交型變頻器是把工頻交流電直接轉換成頻率連續可調的交流電。其結構優點省去了中間環節，變換效率高；但其連續可調的頻率范圍窄，一般為額定頻率的1/2以下，所以它主要用于低速大容量的調速控制系統中。

（二）按輸入電壓的相數分類

1.三相變頻器

三相變頻器的輸入側和輸出側都是三相交流電，目前絕大多數應用的都是三相變頻器。

2.單相變頻器

單相變頻器的輸入端是單相交流電，而輸出側是三相交流電。此類變頻器的容量較小，常用于家用電器中對電動機的變頻調速用。

（三）按輸出電壓的調制方式分類

1.脈幅調制 PAM

脈幅調制是通過調節輸出脈沖的幅值來調節輸出電壓的一種方式。

2.脈寬調制 PWM

脈寬調制是通過改變輸出脈沖的寬度和占空比來調節輸出電壓的一種方式。

（四）按濾波方式分類

1.電壓型變頻器

這種變頻器適用于在不超過容量限度的情況下，可以驅動多臺電動機并聯運行，具有良好的通用性。

2.電流型變頻器

在交—直—交變頻器中，其中間電路采用串聯大電感濾波時，直流回路中的電流波形比較平直，對負載來說基本上是一個恒流源，輸出交流電流是矩形波或階梯波，這叫做電流源變頻器，或稱電流型變頻器。

（五）按電壓等級分類

1.低壓型變頻器

此類變頻器單相電壓為220V~240V、三相電壓為220V或380V~460V,容量為0.2~280KVA，多則達500kVA。因此，又把這類變頻器稱為中小容量變頻器。

2.高（中）壓型變頻器

高（中）壓型變頻器通常是指電壓等級在1kV以上的大容量型變頻器，其容量多為500kVA以上。

三、變頻器及設備的選擇

（一）變頻器選型

1、按照變頻器內部直流電源的性質分為兩種。電流型變頻器適用于頻繁急加減速的大容量電動機的傳動控制，并在主電路不附加任何設備的情況下就可實現電動機的再生發電制動；電壓型變頻器則適用于多臺電動機并聯運行的傳動控制，但需要在電源側附加反并聯逆變器，才可以實現電動機的再生發電制動。

2、可根據受控電動機功率及現場安裝條件選用合適的類型。一種是固定式，功率一般在37kW以下；第二種是書本型，功率為0.2~37kW，占用空間相對較小，安裝時可緊密排列；第三種是裝機/裝柜型，功率為45~200kW，需要附加電路及整體固定殼體，體積較為龐大；第四種為柜型，控制功率為45~1500kW，具備裝機/裝柜型的特點，且占用空間很大。

3、從變頻器的電壓等級來看，有單相AC230V,也有三相AC 208~230V、380~460V、500~575V、660~690V等多個等級，應根據電動機的額定電壓進行選擇。

4、變頻器的防護等級分為IP10、IP20、IP30、IP40，分別能防止Φ50，Φ12，Φ2.5，Φ1固體物進入。應根據變頻器使用場所來選擇相應的防護等級，以防止鼠害、異物等進入。

5、從變頻器的最高輸出頻率來看，有50Hz/60Hz、120 Hz、240 Hz或更高，應根據電動機的調速最大值進行選擇。

6、使用變頻器驅動高速電機時，由于高速電機電抗小，高次諧波增加導致輸出電流值增大。因此在高速電機的變頻器選型時，其容量要稍大于普通的電機。

7、對于一些特殊應用場合，如在高溫，高海拔的條件下時，可能會引起變頻器的降容，變頻器容量要放大一擋。

變頻器在選型時，除兼顧上述幾點要求外，還應綜合考慮負載特性和生產現場的實際情況，才能正確選擇合適的型式。

變頻器設備的選擇

變頻器的設備是用來構成更好的調速或節能系統，選用設備通常是為了提高系統的安全性和可靠性，增加對變頻器和電動機的保護，減少變頻器對其他設備的不利影響。

變頻器設備主要有：輸入變壓器、空氣斷路器、交流接觸器、交流電抗器、濾波器、直流電抗器、制動電阻等。結合我廠實際工作情況，需要技術人員確定設備參數、設計原理圖及二次控制圖的主要設備有低壓斷路器、交流接觸器。

四、變頻器接線規范及其安裝、使用中的注意事項

（一）變頻器接線規范

1、信號線與動力線須分開走線：使用模擬量信號進行遠程控制變頻器時，為減少模擬量受來自變頻器和其它設備的干擾，請將控制變頻器的信號線與強電回路分開走線，且距離應在30cm以上。即使在控制柜內，同樣要保持這樣的接線規范。該信號與變頻器之間的控制回路線最長不得超過50m。

2、信號線與動力線須分別放置在不同的金屬管道或軟管內：放置信號線的金屬管一直要延伸到變頻器的控制端子處，確保信號線與動力線徹底分開。模擬量控制信號線應使用雙股絞合屏蔽線，規格為0.75mm2。在接線時要注意，電纜剝線時要盡可能短（5-7mm左右），同時對剝線以后的屏蔽層要用絕緣膠布包裹起來，以防止屏蔽線與其它設備的接觸引入干擾。

(二) 變頻器安裝要求及實際使用問題的解決辦法

1、變頻器在控制柜內的安裝方式

在變頻器的實際應用中，小功率的變頻器有需要將多臺安裝在同一控制柜內，為減少相互熱影響，一般建議橫向并列放置，如要求必須上下縱向安裝時，為降低散熱造成的不利影響，應在變頻器之間加入隔板。

2、溫度要求。一般要求為 0～55℃，但為了保證變頻器工作時的安全可靠，使用時最好控制在40℃以下。周圍溫度的下限值多為0℃或–10℃,以不結露為前提條件。在控制柜中，變頻器一般安裝在柜體的上部，嚴格遵守產品說明書中的安裝要求，絕不允許把發熱元件或易發熱元件緊靠在變頻器的底部安裝。當周圍環境溫度變化較大時，變頻器內部易出現結露現象，導致其絕緣性能降低，甚至可能引發短路事故。必要時，在控制柜中加入干燥劑和加熱器。較大功率的變頻器還需要在控制柜內加裝風扇，其風道要求設計合理，所有進風口要設置防塵網，排風通暢，避免在柜中形成渦流，造成灰塵堆積；根據變頻器說明書的通風量來選擇匹配的風扇，其安裝要注意防震問題。

3、抗振動和沖擊。變頻器控制柜受到機械振動或沖擊時，會引起電氣接觸不良。盡量提高控制柜的機械強度、遠離沖擊源，必要時使用抗震橡皮墊固定控制柜內電磁開關類可能產生振動的元器件。

4、抗電磁波干擾。變頻器控制柜內的儀表和電子系統應選用金屬外殼，屏蔽變頻器對儀表的電磁干擾。所有元器件可靠接地，除此之外，各電氣元件、儀表之間的連線應選用屏蔽控制線，母線與動力線要保持不少于100mm的距離。

5、防護要求

1）防水：如果變頻器放在現場，需要注意變頻器控制柜上方不能有管道法蘭或其他漏水點，在其附近不能有噴濺水流，且變頻器柜柜體防護等級要在IP43以上。

2）防塵：所有進風口要設置防塵網阻隔絮狀物進入，防塵網應為可拆卸式，以方便清理。防塵網網格根據現場的具體情況確定，防塵網四周與控制柜的結合處要處理嚴密。

6、變頻器的接地

正確的接地是提高系統穩定性的重要手段。變頻器接地端子的接地電阻越小越好，接地導線截面積不小于4mm2，長度不超過5m。變頻器的接地應和動力設備的接地點分開，不共地。

六、總結

目前變頻器在工業、民建等諸多行業應用較為廣泛，國內外變頻器的品牌型號種類繁多，價格也相差較大。例如國外有ABB、西門子、施耐德等知名品牌，國內有英威騰、四方、青島立邦達等多個品牌，國內變頻器價位較國外要低很多，同等功率可能相差一倍甚至更多。在一般情況下，變頻器品牌根據甲方用戶的要求進行選取，工業用戶多用國外品牌。主要是依據圖紙設計意圖，對所選用的變頻器參數和設備是否合理進行分析，如需按招標方要求進行轉型時，再查找相關廠家資料，以求得和原圖紙型號中功能相一致的替代產品，使得自身在投標過程中能取得一定優勢，有利于企業在行業中的發展壯大。

[參考文獻]

[1] 《低壓開關柜安裝、調試、運行與維護手冊》

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[關鍵詞]變頻器 控制方式 工作原理

中圖分類號： TN773 文獻標識碼： A 文章

0前言

近年來，隨著電力電子技術、微電子技術及大規模集成電路的發展，生產工藝的改進及功率半導體器件價格的降低，變頻調速越來越被工業上所采用。如何選擇性能好的變頻其應用到工業控制中，是我們專業技術人員共同追求的目標。下面結合作者的實際經驗談談變頻器的工作原理和控制方式。

1 變頻器的工作原理

交流電動機的同步轉速表達式：

n=60f（1-s）/p （1）

式中：n――異步電動機的轉速；

f――異步電動機的頻率；

s――電動機轉差率；

p――電動機極對數。

由式（1）可知，轉速n與頻率f成正比，只要改變頻率f即可改變電動機的轉速，當頻率f在0～50Hz 的范圍內變化時，電動機轉速調節范圍非常寬。變頻器就是通過改變電動機電源頻率實現速度調節的，是一種理想的高效率、高性能的調速手段。

2 變頻器控制方式

低壓通用變頻輸出電壓為380～650V，輸出功率為0.75～400kW，工作頻率為0～400Hz，它的主電路都采用交―直―交電路。其控制方式經歷了以下四代。

2.1 U/f=C 的正弦脈寬調制（SPWM）控制方式

這種方式的特點是控制電路結構簡單、成本較低，機械特性硬度也較好，能夠滿足一般傳動的平滑調速要求，已在產業的各個領域得到廣泛應用。但是，這種控制方式在低頻時，由于輸出電壓較低，轉矩受定子電阻壓降的影響比較顯著，使輸出最大轉矩減小。另外，其機械特性終究沒有直流電動機硬，動態轉矩能力和靜態調速性能都還不盡如人意，且系統性能不高、控制曲線會隨負載的變化而變化，轉矩響應慢、電機轉矩利用率不高，低速時因定子電阻和逆變器死區效應的存在而性能下降，穩定性變差等。

2.2 電壓空間矢量（SVPWM）控制方式

這種控制方式是以三相波形整體生成效果為前提，以逼近電機氣隙的理想圓形旋轉磁場軌跡為目的，一次生成三相調制波形，以內切多邊形逼近圓的方式進行控制的。經實踐使用后又有所改進，即引入頻率補償，能消除速度控制的誤差；通過反饋估算磁鏈幅值，消除低速時定子電阻的影響；將輸出電壓、電流閉環，以提高動態的精度和穩定度。但控制電路環節較多，且沒有引入轉矩的調節，所以系統性能沒有得到根本改善。

2.3 矢量控制（VC）方式

矢量控制變頻調速的做法是將異步電動機在三相坐標系下的定子電流Ia、Ib、Ic ，通過三相-二相變換，等效成兩相靜止坐標系下的交流電流Ia11b1再通過按轉子磁場定向旋轉變換，等效成同步旋轉坐標系下的直流電流Im1 ，It1（Im1相當于直流電動機的勵磁電流；It1相當于與轉矩成正比的電樞電流），然后模仿直流電動機的控制方法，求得直流電動機的控制量，經過相應的坐標反變換，實現對異步電動機的控制。其實質是將交流電動機等效為直流電動機，分別對速度，磁場兩個分量進行獨立控制。通過控制轉子磁鏈，然后分解定子電流而獲得轉矩和磁場兩個分量，經坐標變換，實現正交或解耦控制。矢量控制方法的提出具有劃時代的意義。然而在實際應用中，由于轉子磁鏈難以準確觀測，系統特性受電動機參數的影響較大，且在等效直流電動機控制過程中所用矢量旋轉變換較復雜，使得實際的控制效果難以達到理想分析的結果。

2.4 直接轉矩控制（DTC）方式

1985年，德國魯爾大學的DePenbrock教授首次提出了直接轉矩控制變頻技術。該技術在很大程度上解決了上述矢量控制的不足，并以新穎的控制思想、簡潔明了的系統結構、優良的動靜態性能得到了迅速發展。目前，該技術已成功地應用在電力機車牽引的大功率交流傳動上。

直接轉矩控制直接在定子坐標系下分析交流電動機的數學模型，控制電動機的磁鏈和轉矩。它不需要將交流電動機等效為直流電動機，因而省去了矢量旋轉變換中的許多復雜計算；它不需要模仿直流電動機的控制，也不需要為解耦而簡化交流電動機的數學模型。

2.5 矩陣式交―交控制方式

VVVF 變頻、矢量控制變頻、直接轉矩控制變頻都是交―直―交變頻中的一種。其共同缺點是輸入功率因數低，諧波電流大，直流電路需要大的儲能電容，再生能量又不能反饋回電網，即不能進行四象限運行。為此，矩陣式交―交變頻應運而生。由于矩陣式交―交變頻省去了中間直流環節，從而省去了體積大、價格貴的電解電容。 它能實現功率因數為l，輸入電流為正弦且能四象限運行，系統的功率密度大。該技術目前雖尚未成熟，但仍吸引著眾多的學者深入研究。其實質不是間接的控制電流、磁鏈等量，而是把轉矩直接作為被控制量來實現的。具體方法是：

（1）控制定子磁鏈引入定子磁鏈觀測器，實現無速度傳感器方式；

（2）自動識別（ID）依靠精確的電機數學模型， 對電機參數自動識別；

（3）算出實際值對應定子阻抗、互感、磁飽和因素、慣量等算出實際的轉矩、定子磁鏈、轉子速度進行實時控制；

（4）實現Band ―Band 控制按磁鏈和轉矩的Band ―Band 控制產生PWM 信號，對逆變器

開關狀態進行控制。

矩陣式交―交變頻具有快速的轉矩響應（

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關鍵詞：變頻空調器 變頻原理 發展方向

一、變頻與定頻

所謂的變頻空調器是與傳統的定頻空調器相比較而產生的概念。我國的電網電壓為220V、50Hz，在這種條件下工作的空調稱之為定頻空調器。由于供電頻率不能改變，傳統的定頻空調器的壓縮機轉速基本不變，依靠其不斷地開、停壓縮機來調整室內溫度，其開、停之間容易造成室溫忽冷忽熱，并消耗較多電能。與之相比，變頻空調器通過改變壓縮機的轉速，從而改變制冷（熱）量，使其對空氣調節的能力始終保持最佳狀態。變頻空調器可以根據環境溫度自動選擇制熱、制冷和除濕等運轉方式，使居室在短時間內迅速達到所需要的溫度，并在低轉速、低能耗狀態下以較小的溫差波動實現、快速、節能和舒適控溫效果。變頻空調器的核心是變頻器，它通過對電流的轉換來實現電動機轉速的自動調節，把50Hz的固定電網頻率改為30―130Hz的變化頻率。同時，還使電源電壓范圍達到142―270V，徹底解決了由于電網電壓的不穩定而造成空調器不能正常工作的難題。變頻空調器每次開始使用時，通常是讓空調以最大功率、最大風量進行制熱或制冷，迅速接近所設定的溫度。變頻空調器通過提高壓縮機工作頻率的方式，增大了在低溫時的制熱能力，最大制熱量可達到同品牌、同級別空調器的1.5倍，低溫下仍能保持良好的制熱效果。此外，一般的分體機只有四檔風速可供調節，而變頻空調器的室內風機自動運行時，轉速會隨壓縮機轉速的改變在12檔風速范圍內變化，風機的轉速與空調器的能力配合較為合理，實現了低噪音的寧靜運行。當空調高功率運轉，迅速接近所設定的溫度后，壓縮機便在低轉速、低能耗狀態運轉，僅以所需的功率維持設定的溫度。這樣不但溫度穩定，而且避免了壓縮機頻繁地開開停停所造成的空調器壽命的衰減，并且耗電量大大降低，實現了高效節能。

二、變頻原理

變頻空調器按工作原理可以分為交流變頻和直流變頻兩種方式。自從1997年中國第一臺變頻空調器誕生，此間變頻空調器的變頻方式經歷了從交流變頻到直流變頻的技術革新歷程。

（一）交流變頻

1.交流變頻原理

交流變頻依據原理：n=60f（1-s）/p

n―電機的轉速（r/min）；s―轉差率（%）；f―頻率（Hz）；p―磁極對數。

從上式可以看出，交流變頻是通過改變變頻壓縮機的供電頻率，在p與s不變的情況下，壓縮機的轉速會隨頻率的變化而變化。

交流變頻原理如圖1所示，是把220V、50HZ工頻交流電轉換為310V直流電源，并把它送到逆變器（大功率晶體管開關組合），又稱功率模塊，為其提供工作電壓；同時根據室溫和設定溫度的溫差，通過微處理器運算，產生一個控制信號（PWM脈沖信號），也送入逆變器；然后由三相逆變器將直流電轉變為頻率可調的三相交流電（合成波形近似正弦波），驅動變頻壓縮機運轉，使壓縮機電機的轉速隨電源頻率的變化做相應地變化，從而調節制冷（熱）量。

2.變頻器的結構與原理

（1）PWM控制，又稱電壓、頻率比例調制方式。在調節頻率的同時，不改變脈沖電壓幅度的大小，而是改變脈沖的占空比，可以實現變頻也變壓的效果。這種方法稱為PWM（Pule Width Modulation）調制，PWM調制可以直接在逆變器中完成電壓與頻率的同時變化，控制電路比較簡單。

（2）逆變器。這一部分指的是完成直流到交流的逆變過程，用于驅動變頻壓縮機運轉的三相逆變器。如圖2所示，變頻空調通常采用6個絕緣柵極晶體管構成大功率晶體管開關組合，又稱功率模塊。6個晶體管的狀態決定了電機繞組中電流的方向，而開關動作的快慢決定了通入電機繞組中電流的頻率；開關脈沖依次控制它們通斷，切換一次后，電機就轉動一周；如果每秒鐘切換100次，則電機的轉速就是100r/s。在實際應用中，多采用變頻模塊加上的電路（如開關電源電路）組成。

（二）直流變頻

1.直流變頻原理

我們把采用無刷直流電機作為壓縮機電機的空調器稱為“直流變頻空調”，這樣稱呼從概念上來說是不確切的，因為直流變頻空調器的變頻方式與交流變頻一樣，也采用的是交―直―交方式，供給壓縮機的電壓還是交流電，但人們已經習慣將采用無刷直流電機的變頻空調器稱為直流變頻空調器。直流變頻空調器關鍵在于采用了無刷直流電機作為壓縮機電動機。直流變頻空調器分為兩類：一類是只有壓縮機電機采用無刷直流電機；另一類是不只壓縮機，室內風機、室外風機都采用了無刷直流電機，這就是全直流變頻空調器。所以，直流變頻空調器相對與交流變頻空調器而言，具有更大的節能優勢。

直流電機轉速公式n=U/Cφ

上式中：n為電機的轉速（r/min）；C為電極常數，與電機構造有關；U為定子輸入電壓（V）；φ為磁極磁通。

從上式可以看出，直流變頻空調器通過改變壓縮機的供電電壓，從而改變壓縮機的轉速，進而改變制冷（熱）量。如圖3所示，直流變頻空調器控制原理與交流變頻空調器基本一樣，所不同的是交流變頻技術調節的是頻率，而直流變頻技術調節的是電壓。

2.變頻器的結構與原理

直流與交流變頻主電路差別不大，變頻模塊之前電路完全相同；如圖4所示不同之處在于交流變頻壓縮機無反饋控制信號，而直流變頻壓縮機有三相轉速反饋控制信號。

三、變頻技術發展方向

目前變頻控制技術由PWM（脈寬調制）向PAM（脈幅調制）方向發展。采用PWM控制方式的電機轉速受到上限轉速的限制。如對壓縮機來講，一般不超過7000r/min。而采用PAM控制方式的壓縮機轉速可提高1.5倍左右，這樣大大提高了快速制冷和制熱能力。同時，由于PAM在調整電壓時具有對電流波形的整形作用，因而可以獲得比PWM更高的效率。此外，在抗干擾方面PAM也有著PWM無法比擬的優越性，可抑制高次諧波的生成，減小對電網的污染。

近年來帶驅動和保護電路的智能功率模塊（IPM）相繼面市。IPM是將三相逆變器、驅動電路及保護電路集成在一塊芯片上，它的出現推動了變頻家電市場的啟動和發展。

參考文獻：

［1］張少利，何應俊.制冷設備原理與維修實訓.北京：人民郵電出版社，2008.10.

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[關鍵詞]變頻器；電氣部分；節能

[中圖分類號]TP273 [文獻標識碼]A [文章編號]1005-6432（2013）6-0027-02

1 引 言

本文首先介紹了變頻驅動水泵的節能原理，然后結合集中供熱現場的實際情況，設計了一套PLC控制的換熱站變頻調速自動控制系統用于采暖系統。該系統能自動調節換熱站的二次供水設定溫度、循環泵的流量及補水泵的補水量。現場運行表明，系統運行可靠、穩定性好、節能效果顯著、操作方便、監控及時，整個系統的啟動性能也得到了有效地改善。

2 變頻驅動供熱站節能機理

采用水暖方式的供暖系統中，離心泵是用來傳送熱水或補充熱媒的機械。這些設備都是按最大負荷設計和選型的，而實際運行時，大部分時間輕載運行，負荷并沒有達到設計要求，為了保證生產平穩，原來老式換熱站都是通常采用閥門控制流量，這樣浪費了大量電能。因此在換熱站電氣節能中，研究循環泵和補水泵的優化運行具有重要的理論意義和實際意義。根據流體力學理論可知，離心水泵的轉速與流量、揚程、軸功率之間有如下相似關系：

以上公式說明，當水泵的轉速改變時，水泵的流量、揚程和軸功率也隨之改變，即流量與轉速成正比，揚程與轉速的平方成正比，軸功率與轉速的立方成正比。由這些關系可知，采用改變轉速調節流量可以大大減少軸功率，從而起到降低損耗的作用。從實際統計情況來看，節能效果可達30%～40%。這也是變頻調速驅動水泵節能的關鍵之所在。

3 控制系統設計

3.1 系統整體設計及控制原理

以天福換熱站設計為例，站內配置了三臺75kW的循環泵和兩臺2.2kW的補水泵。由于實際熱負荷大于設計熱負荷和熱負荷隨氣溫變化較大，因此需要及時調節供熱量。根據供熱的實際情況和用戶的要求，系統采用質量雙調的控制方式，即同時控制換熱站的二次供水設定溫度、循環泵的流量，其中量調的節能效果最為顯著。再者，系統運行過程中，管網失水是不可避免的，因此需要控制補水泵的補水量以保證系統的穩定運行，電氣部分的設計都是全部獨立運行、PLC程序控制調節流量和電動調節閥調節溫度的閉環管理系統。

3.2 二次供水設定溫度的控制

由于供熱系統的最終目標是保持熱用戶的室內溫度穩定，但由于熱用戶均沒有室溫調節裝置，且對數以萬計的熱用戶的室溫不可能形成閉環控制，為了做到既經濟運行又保證供熱質量，最有效的方法是控制換熱站的二次供水溫度。根據穩態條件下，系統的供熱量、散熱器的散熱量及用戶的耗熱量相等的規律，可以得到穩態條件下二次供水溫度：

3.3 循環泵的流量控制

由于換熱站循環泵的額定流量和電機功率是按照該換熱小區最大供熱面積配備的，而實際上大多數換熱站的供熱面積并非一開始就達到設計能力，而是逐步發展用戶增加供熱面積；另外，也很難選到恰好符合該管網特性流量和揚程的水泵，這就應調節水泵的流量，以滿足不同情況的需要。循環水流量減少太多時會使熱用戶產生垂直失調，因此循環泵流量變化應遵循一定的規律，這一規律是由供熱系統的性質和供熱質量的要求決定的。由于熱用戶室內采暖系統采用的都是上供下回式單管供熱系統，從供熱理論可知，單管供熱系統最佳調節工況應為質和量的綜合調節。由式（4）可以看出，隨著室外溫度tw的變化，不但要及時調整二次供水溫度t2g，而且還應相應調整循環水流量g，只有這樣熱用戶室內采暖系統才不會產生垂直失調。而采用變頻調速技術控制水泵的流量（變頻器的輸入由PLC根據室外溫度和二次供回水的溫度計算給出），無疑是最高效、節能的方法，其節能原理前面已經詳細介紹，在此不再贅述。經過計算公式的粗略計算，在循環水泵采用變頻變流量調節時，當平均運行流量是設計流量的80%時，節電49%；平均運行流量是設計流量的70%時，節電66%，可見節電效果相當可觀。

3.4 補水泵的定壓控制

熱水供熱系統在運行中管網失水是不可避免的，如果不及時補水，不僅會造成管網壓力降低，還會使管網及汽—水換熱器內的水汽化，造成整個供熱系統不能正常運行甚至停止運行。補水泵定壓就是通過補水泵間斷或不間斷地向系統補水，保證供熱系統在規定的壓力下運行。以往老式換熱站的設計方案有兩種：一是采用間斷性補水，這種系統在熱網回水管上安裝一塊電接點壓力表，利用電接點壓力表的微動觸點開關，根據管網壓力的上下限整定值來自動控制補水泵的起、停。這一控制為位式控制，系統壓力只能在一區間內波動，補水泵的起、停頻繁，在啟動的瞬間，會造成管網局部壓力突然升高從而造成補水泵誤停車，且電動機啟動電流一般為其工作電流的7倍左右，極易造成電器元件和設備的損壞；二是采用自力式壓力調節閥進行不間斷補水。此方法是依靠自力式壓力調節閥調節回水管的流量控制補水量，缺點是白白消耗大量能量，而且調節效果要依賴調節閥的質量和使用的好壞。鑒于上述的缺點，本系統采用了變頻調速技術，利用恒壓供水的原理控制補水泵，此方法是利用壓力傳感器（壓力傳感器質量的好壞和安裝位置的不同，直接影響系統恒壓的實現，通過運行實踐發現，壓力傳感器安裝在回水母管直線段最為理想。）在線監測系統壓力作為反饋信號傳送給PLC，與給定壓力值相比較，如低于此值則加大補水流量，反之，則減少流量，如此恰到好處地補充失水量，保證系統壓力恒定。在PLC里通過編程實現，此方法的定壓誤差遠小于上述兩種方法，節約了電能，且減少了電機啟動時大電流對電機定子繞組電動力的作用。

3.5 系統主要功能及軟件實現

根據集中供熱現場的實際需求，本系統選用ABB 變頻器；選用西門子區域供熱專用的ACS800控制器，用來控制運行泵和備用泵之間的運行邏輯，改變調節器的參數。并具有可選的通訊模塊和帶液晶顯示的操作面板。編程靈活，功能強大，非常適用于小型控制場合。由于供熱系統是一個要求高可靠性的系統，因此本系統還備有手動控制部分，防止自動控制出現故障時系統癱瘓。系統的自動運行由程序控制器來控制，主要實現啟動、加泵、減泵、熱備、故障自動切換等功能，首先所有泵的啟動都采用變頻啟動，在一臺泵工作時，若溫度沒有達到設定值，而變頻器的輸出頻率已經達到了上限，則自動切換本泵為工頻運行，投入第二臺泵為變頻運行；在兩臺泵工作時，若溫度達到了要求，而變頻器的輸出頻率低于設定頻率，則停變頻泵，將工頻泵投變頻運行。其次，系統設置了熱備功能（我們沒使用），在兩臺泵都無故障的前提下，一臺單獨運行8h后，將自動切換另一臺泵。最后，故障自切換功能保證了在有備用泵的前提下，在運行泵出現故障時可以自動切換到備用泵，從而防止停泵后水錘對熱網設備和用戶系統造成破壞。此外系統還具有頻率、電流、電壓、管網壓力、溫度等監視功能，壓力、溫度異常報警及變頻器、電機故障報警等功能。

4 變頻器電磁干擾問題

變頻器在運行過程能產生功率較大的諧波，由于功率較大，成為一個強有力的干擾源，通過輻射、傳導等途徑，對電網及周圍電子設備產生嚴重影響。切斷、消除或削弱耦合路徑是控制變頻器干擾的主要或幾乎唯一的手段，也是變頻器在工程應用中的主要抗電磁干擾措施。通常變頻器本身有鐵殼屏蔽，防止電磁干擾泄漏；輸出線最好用鋼管屏蔽，特別是以外部信號控制變頻器時，采用雙芯屏蔽線且盡可能短（一般為20m以內），并與主電路線（AC380V）及控制線（AC220V）完全分離，絕不能放于同一配管或線槽內，周圍電子敏感設備線路也要求屏蔽。為使屏蔽有效，屏蔽罩必須可靠接地。電源線要采用隔離變壓器或電源濾波器以避免傳導干擾，為減少電動機的電磁噪聲和損耗可以配置輸出濾波器，欲減少對電源的污染可配置輸入濾波器或零序電感。

篇7

婚禮前，談小姐向親朋好友們發去的不是請柬，而是一條投票請求。她參加了一場“最美新人”的評選活動，成為人氣冠軍后便可以拿到一枚價值上萬元的鉆石戒指。為此，她幾乎天天睡不好覺，“好不容易拉下臉面發動所有親朋好友為我投票，但是一覺醒來，卻又被別人領先了上百票。在那一個禮拜里，我幾乎每天都想放棄，感覺朋友們的禮金都要被我磨光了。”最后，談小姐拿到了這枚鉆石戒指，然而卻是通過朋友介紹的“非常手段”：刷票！

“大家都在刷票，有時候一分鐘內就有人追上了上百票。瞬間覺得自己向親朋好友一個個拉票是多么天真的行為，花錢就可以。”談小姐無奈地說道。

原本想要分享結婚的喜悅，是一件甜蜜而美好的事，如今卻因為刷票變了味道。

交199元會費微信淘寶一起刷

在搜索引擎中輸入“微信刷單”，一長串刷手團隊在堂而皇之地做著推廣，如果這不是一門賺錢的生意，何以承擔高昂的推廣費用。

兩周以來，《IT時報》記者以菜鳥刷手的身份加入了一個刷票公會，試圖揭開這些刷手是如何被圈進了這場“陰謀”中。

記者通過一個微信刷單QQ群找到了一家刷票公會，立刻就有一位“接待”詢問，記者表明想當刷手的意向后，便被推薦給了一位客服，對方一開口便先介紹業務傭金：微信刷票傭金為每單0.2-5元，淘寶刷單傭金為每單3-20元。

入會之前都有一道門檻——入會費，有三種會員收費標準：普通會員需要一次性繳納押金119元，微信單和淘寶單只能二選一，不退押金；鉆石會員需要一次性繳納押金199元，既可以接微信單，也可以接淘寶單，還提供了晉升為客服和培訓老師的通道；至尊會員則需要一次性繳納押金299元，可以優先提拔為公會管理。

怎么證明你已成功入會成為一名微信刷手呢？就憑一張給財務微信轉賬的截圖。客服確認收到錢后，便送了5個“微信多開”(微信分身)的下載鏈接，一一對應輸入注冊碼，便成了微信投手的賺錢工具。微信多開在淘寶上公開售賣，5元一個。

接著，培訓老師發來一份文檔，解釋如何用一個手機號申請多個微信號，然后，老師撂下一句話：“注冊好5個微信號以后再來找我，我把你拉進任務群。”

注冊完微信號以后，便可以接單了。用大號創建一個群聊，把自己的小號全部拉進去，接下任務后將投票鏈接扔到群里，用微信分身同時投票，然后將截圖發給主持，結米(傭金)通過微信紅包方式發放。

從繳會費到完成第一筆刷單，整個過程記者只花了一個小時左右。刷票過程中，你只需要注意，偶爾用你的小號去幾條朋友圈，或是將小號互加好友，防止微信封號。

對此微信稱，已采取技術手段、人工審查、用戶舉報等方式，對公眾平臺刷贊、蓄意刷粉等行為進行遏制，但不因為部分用戶“做壞事”影響正常的產品剛需和體驗。

“記者調查”

1小時速成微信刷手

“我們已經有上萬的刷手啦！”

在成為一名刷手的路上，接待、客服、財務、培訓老師陸續登場，他們都是不拿固定工資的公會管理者，基本上4個人就可以組成一個接單小組，酬金按人頭結算。拿客服來說，為一位119元的會員講解可以拿到12元的提成，199元的會員可以拿到20元，299元的會員可以拿到30元。4人小組的抽成占了四成，大頭被公會的管理者抽走，以上萬的刷手來計數，公會管理者可以收到上百萬的入會費。

記者體驗了幾天的微信刷票后，發現底層刷手的收入是微薄的，一般來說，投一票的傭金只有0.15元，要有7個微信分身，才能每筆賺1元。詢問了幾家微信刷單公會后，發現對客戶的收費一般是每票0.3元，如果限制地區就要收0.5元。也就是說，接單的一半收益被四人小組平分。

“我也是從幾毛錢做起，做了兩年，現在做客服每個月可以賺2000塊。”公會里的一位客服透露。

除了會費和接單收入外，公會還有其他的賺錢門路。

在淘寶上，記者花了1塊錢拍下了一件寶貝，那就是被拉進4個微信互贊群的資格。在這些群里，每天刷屏的都是萌寶大賽、百變辣媽等投票鏈接，或者是超級女聲、中國好聲音等比賽拉票。

對群主來說，這是一門來錢容易的生意。記者進群不到半天時間里，4個群的總人數就增加了近100人，也就是說，平均每天進賬200元。這位群主向記者透露，他手里有不下20個群。在記者下單的淘寶店鋪上可以看到，有1008人付款，而這只是他其中的一個店鋪。

記者從主持發來的任務中發現了“貓膩”，先后接到了三四個不同公眾號上的任務，但刷的都是同一個寶貝比賽的投票，原來這幾個公眾號的注冊公司是同一家，注冊時間前后相差一個星期左右。

記者聯系的幾家公會，除了刷票之外，基本都做著類似的生意，出售已有粉絲積累的公眾號或是為公眾號加粉。賣家強調這些都是僵尸粉，加了以后就不會再取消關注，一個僵尸粉賣0.8元，500個起賣。這些僵尸粉的來源便是旗下刷手通過注冊微信分身時批量生產的。

更大的風險：

刷手的資料被甩賣

對公會來說，微信單賺的只是零頭，淘寶單更為賺錢。

在記者成為微信投手一天后，客服表示可以馬上學習淘寶單，只要填完一份入會登記資料便可。在這份資料里，記者需要填寫自己的真實姓名、手機號、支付寶賬號、淘寶賬號、IP地址、家庭住址、父母電話等，最重要的是提供身份證正反面照片和手持身份證的自拍照。

“每個入會的刷手都需要填這些資料，為的是防止我們的刷手給商家惡意差評，公會可以根據這些資料找到你負責。”客服說明了原因，并十分吊詭地說道，“如果你害怕資料被賣，可以在拍照時用一張紙條寫上‘信息禁止轉讓售賣’。”

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關 鍵 詞：訓練與競賽；耐力訓練；自變頻；振動；氣動；游泳運動員

中圖分類號：G861.1 文獻標識碼：A 文章編號：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

俄國教練Nazarov等[1]1987年首次運用振動法輔助運動員進行靜力性和柔韌性的練習，發現振動訓練可使柔韌性迅速提高，1994年以來許多專家研究發現振動訓練不僅可以迅速提高人體柔韌性而且可以在較短的時間內較大幅度地提高肌肉最大等長力量[2-3]、最大動態力量(1RM)[2，4]、快速力量[3，5-6]和爆發力量[5-9]，不僅體現在未經力量訓練的男女年輕人中[6，8，10]，同樣對一些專項運動員也有效，如柔道、摔跤、舉重、體操、田徑、拳擊、排球[3，5-6，11-13]，甚至在老年人中也表現出力量的增長效果[9]。Schlumberger[14]認為振動可以用次大負荷強度在相對較短的時間內獲得最大力量和快速力量的提高。但研究文獻中對力量耐力訓練的報道較少。Samuelson[9]發現振動與非振動訓練后，兩者最大等長蹬伸力量相同，而振動的最大等長力量的持續時間在降低，暗示著振動力量訓練不利于力量耐力的發展。另一方面，航天醫學的研究結果顯示，振動力量訓練可以防止人體因失重引起的力量損失，原因是長時間失重下產生肌肉萎縮，血流速度減小，血流量減少，肌肉從Ⅰ型肌纖維向Ⅱ型纖維轉化，肌肉纖維類型構成比發生變化[15-16]，反向思維，振動則可對Ⅰ型肌纖維產生良好的作用。研究顯示振動可以提高心血管機能以及肌肉的血流速率、血流量[17]，表明振動對力量耐力具有潛在的訓練效果。由上述文獻可見振動力量耐力研究結果存在著矛盾之處，因此本研究采用獲專利的新型自變頻氣動加載振動力量訓練器對男子游泳運動員進行為期8周的動態力量耐力訓練，試圖探究振動力量耐力訓練對動態力量耐力(nRM)、最大等長力量、最大動態力量等指標的影響，充實振動力量訓練方法學的理論，為振動力量訓練安全有效使用提供參考。

1 研究對象和方法

篇9

【關鍵詞】變頻器；原理；應用

引言

自十九世紀第一臺電動機發明以來，已經過去了近200年！在這長達兩個世紀的漫長時間里，形形"各種各樣的電動機進入人們的視線，作為人們對于電能應用的一個主要分支，在人類社會生產和生活領域發揮著重大作用！就調速性能而言，電動機大體上經歷了三個階段，即直流電機"異步電機和變頻交流電機！從時間上看，一直到 ！ 20世紀70年代前直流電機都占據著電動機的統治地位！直流電動機調速性能具有調速范圍廣"穩定性好"過載能力強的優點！但生產工藝復雜，后期維護成本高，使用時限較短等問題給直流電機應用造成很大負面影響！特別是電動機本身的換向器及電刷使用壽命嚴重不足，是直流電機的最大缺陷！針對這個問題，人們開發出了異步電動機，電動機換向器和電刷的問題基本解決，但異步電機使用交流電，調速性能差是其主要缺點！第三個階段是變頻技術的出現！應用變頻技術的交流電動機可以較為妥善的解決異步電動機的調速問題，從而逐步取代直流調速成為拖動調速的主流技術！所謂變頻技術，顧名思義是指通過對交流電的頻率進行調整，從而達到控制交流電機控制的方法！應用變頻原理，使用電力半導體器件通過對電路的通斷控制實現對工頻電源頻率的改變的設備就是變頻器！日常工作中，變頻器的作用主要是將固定電壓和頻率的

交流電源轉變為可變電壓和頻率的交流電源！

變頻器的工作原理

所謂"變頻"的意思就是改變機器的頻率，而針對異步電動機來說，就是使軸的轉動速度發生相應的變化，使軸能夠以合適的速度運轉；交流電動機的轉速計算中，如果是同步轉速，要依據以下的公式對轉速進行計算，公式為：異步電動機轉速=6Ox異步電動機頻率x（1一電動機轉差率）/電動機極對數。一般來說，異步電動機的轉速用字母n表示，異步電動機頻率用字母f表示電動機轉差率用g表示，電動機極對數用p表示，為了分析的方便，我們用字母表示同步轉速計算公式：=1160xfx（1一、）、p；通過公式，可以明確各個部分之間的關系，首先，同步轉速n步電動機的頻率f成正相關關系的，也就是說頻率越高，轉速越快；根據電動機的既定標準，當異電動機的頻率在五十赫茲以內發生變動時，轉速可以在一個相對較廣的范圍之內發生變動，變頻器的作用就是通過調節電源的頻率從而作用于轉速，因此調整速度的效果是非常明顯的，同時調節的效率也是非常高的，因此得到了普遍的適用。

變頻器的應用

1變頻器的特點

如今變頻器的應用已經十分的廣泛，因為其自身所具有的特點有利于工業、工程等方面的應用。首先是變頻器維護簡單，而且一旦投入運行，故障率通常情況下很少，只需要有規律的

巡檢、定期更換易損元件以及清掃即可。有規律的巡檢以及清掃是為了防止灰塵引起放熱與短路，從而保障了變頻器的正常運行。而更換易損元件則是擔心電子元器件的使用壽命耗盡 引起不必要的事故。其次則是起動性能好。變頻器的起動是無級進行的，電壓與頻率逐漸升高，直到達到給定值。這個更有利于調節起動時間和加減速時間，以及通過調節給定信號的斜坡函數發生器的參數，使其能夠更加平滑的起動。再者就是變頻器的調速性能好，調速性能好壞的指標有兩個，一個是調速范圍，另一個就是機械特性。由于變頻器的種類繁多，對于不同的負載都有著不同的變頻器與之對應。例如：對于恒轉矩負載則需要選擇過載能力大的變頻器；而對于恒功率負載，由于轉速與轉矩成反比例關系，則需要解決低轉速階段轉矩問題；對于位能性負載則要求可四象限運行的變頻器即可。變壓變頻是異步電動機變頻調速的基本控制方式，在基頻以下采用恒壓頻比的控制方式，基本上保持磁通在各級轉速上恒定，機械特性隨轉速下降而平行下移，硬度好。變頻器的保護功能十分齊全，其內部建有電流閉環，能夠嚴格控制電流，并且能夠 很容易的通過設定保護電流以實現過電流和過載保護。甚至有的變頻器還提供絕緣檢測功能，能夠檢測逆變回路、電源以及電機的絕緣情況，進而能夠及時發出警報并且發出跳閘信號。除此之外，有的變頻器還提供試驗和診斷功能，進一步確保變頻器的安全運行。

2 變頻器的應用

隨著社會的不斷進步，不同場合用到的電機種類各不相同，為此變頻器的種類也是各種各樣的。現如今使用無刷電動機作為壓縮機電機的空調器采用交 - 直 - 交方式，并且分為兩類，一類只有壓縮機電機采用無刷直流電機，另一類則是不僅僅有壓縮機，室內風機、室外風機都采用無刷直流電機，即全直流變頻空調器。這些僅僅是變頻其在空調方面的應用。而變頻器在電廠等重要場合中還需要注意一些事項，例如：安裝處的工作溫度、腐蝕性氣體、震動與沖擊以及電磁波干擾。為此在選擇變頻器時則需要注意選擇變頻器的目的、變頻器的負載類型以及變頻器是否與負載匹配等等，無論哪種因素都可能造成變頻器的不正常工作，這就使得選擇正確的變頻器尤為重要。

參考文獻：

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

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[3] 李淑梅 . 淺析變頻器的工作原理和控制方式 [J]. 科協論

壇 ，2009，（1）：9-12.

篇10

關鍵詞：蒸汽鍋爐 補水泵 變頻器 PID調節

中圖分類號：TM402 文獻標識碼：A 文章編號：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

蒸汽鍋爐一般根據鍋爐水位控制補水泵的起停，以保證鍋筒內的水位在要求的范圍之內。采用變頻器驅動補水泵以控制蒸汽鍋爐水位在上世紀九十年代就已有應用。文獻[1]介紹了補水泵采用變頻調速控制時的控制原理及節能分析，并給出了控制原理框圖，但無具體電路，不夠詳細。文獻[2]至[6]針對熱水鍋爐補水泵介紹了變頻器驅動的控制方法，雖然與蒸汽鍋爐補水泵的控制有所不同，但也有共同之處，可以借鑒。但這些文章要么只有控制原理框圖，要么只有簡圖，電路不夠具體。蒸汽鍋爐補水泵采用變頻調速控制的主要目的是確保鍋爐水位恒定，其次是節能。為了實現這一目的，本文采用水位傳感器、數字顯示儀表和變頻器來控制補水泵的補水量，并給出了具體電路及變頻器參數設置。

2 工藝要求

蒸汽鍋爐鍋筒與補水泵的連接原理圖如圖1所示。鍋爐在燃燒過程中，鍋內的水變成了水蒸汽供用戶使用。鍋筒內水位下降，通過水位傳感器測出鍋筒內的水位，并通過顯示儀表顯示。為了確保鍋筒內不缺水，以免影響蒸汽供應甚至鍋爐的安全，補水泵應能根據水位的變化及時進行補水。

3 控制原理

為了減小鍋爐水位的變化，確保在蒸汽用量變化時鍋爐的水位變化很小甚至不變，對補水泵采用變頻調速控制。隨著蒸汽用量的變化，調節變頻器的輸出頻率，從而改變補水泵的轉速，隨之改變補水泵的補水量，確保鍋筒水位穩定。圖2為實現上述功能的原理框圖。采用閉環調節的方式進行控制時，利用了變頻器自身的PID調節功能。圖中虛線內部分為變頻器內部電路。水位給定通過變頻器外接電位器完成，水位傳感器測得水位后送入變頻器，與給定進行比較，經PID調節器調節后控制變頻器的輸出電壓和頻率，從而控制補水泵的轉速，使鍋爐鍋筒水位在設定的值上。

4 補水泵電氣電路

蒸汽鍋爐補水泵一般采用多用一備的方式，對于小型蒸汽鍋爐，多為一用一備。下面以后者為例進行介紹。圖3為兩臺補水泵的電氣主電路。圖中QS為空氣開關，KM0為變頻器進線接觸器，KM1與KM3為1號和2號補水泵電動機變頻運行切換接觸器，可以通過控制電路的選擇開關進行選擇。KM2與KM4為1號和2號補水泵電動機工頻運行接觸器，當變頻器故障時吸合運行。FR1和FR2為熱繼電器。

與圖3主電路相對應的控制電路如圖4所示。圖中QF為控制電路電源開關，SW為轉換開關，用于切換補水泵的工作狀態，當打到左側時為工頻運行，當打到右側時為變頻運行，通過按鈕起動或停止相應的補水泵。工頻與變頻之間設置了相應的互鎖，確保二者不同時驅動，以免損壞變頻器。用于接通變頻器與1號、2號補水泵的接觸器KM1和KM3也設置了互鎖，避免變頻器同時驅動兩臺補水泵。

5 變頻器及儀表的選擇及參數設置

變頻器選用西門子風機水泵專用變頻器MM430系列產品，電源進線接變頻器的L1、L2、L3端，電動機接觸器KM1、KM3接變頻器輸出端U、V、W端，控制端接線圖如圖5所示。圖中，外接電位器DW為給定電位器，反饋信號為水位傳感器輸出的4～20mA信號。由于給定采用電壓信號，反饋采用電流信號，需要對變頻器上的狀態顯示板SDP進行設置，AIN1搬向下方，AIN2搬向上方。變頻器參數設置如下：

P0304：380V，電動機額定電壓；

P0305：電動機額定電流，按照補水泵電機銘牌設定；

P0307：電動機額定功率，根據補水泵電機功率設定；

P0310：50Hz，電動機額定頻率；

P0311：電動機額定速度，按照補水泵電機銘牌設定；

P0700：選擇命令源，設為2，由端子排輸入；

P0701：數字輸入1（DIN1）的功能，設為1，接通正轉；

P1120：斜坡上升時間，根據電動機功率和現場具體情況設定；

P1121：斜坡下降時間，根據電動機功率和現場具體情況設定；

P2200：允許PID控制器投入，設為1；

P2253：PID設定值信號源，設為755，由模擬輸入1（AIN1）設定；

P2264：PID反饋信號，設為755.1，由模擬輸入2（AIN2）接入；

P2271：PID傳感器的反饋形式，設為0，如果反饋信號低于設定值，PID控制器將增加輸出頻率；

P2274：PID微分時間，設為0，微分不起作用；

P2280：PID比例增益系數，根據現場情況設置；

P2285：PID比例積分時間，根據現場情況設置。

其他參數采用變頻器出廠確認值。

儀表及水位傳感器選用SZD-K型液位控制儀，該儀表包含了水位測量與顯示兩部分。檢測水位的傳感器為電感式浮球傳感器，能夠將液位信號轉換成一個線性的電壓信號，該信號送入數字顯示儀表后一方面進行顯示，另一方面變換輸出一個4～20mA信號。這個信號送入變頻器的AIN2模擬量輸入端，作為PID調節器的反饋信號。

6 結語

蒸汽鍋爐補水泵采用變頻調速控制后，在蒸汽用量發生變化時鍋筒內的水位基本保持不變，達到了預期效果。經某礦區鍋爐房2臺20噸蒸汽鍋爐半年的運行證明，效果良好，令人滿意，可以推廣。

參考文獻

[1]李潔，王臣.蒸汽鍋爐補水泵變頻調速原理及節能分析.自動化與信息工程，2000年第2期.

[2]郭榮祥，弓小龍.采暖鍋爐定壓控制裝置的變頻調速改造.自動化與儀表，1999年第5期.

[3]金光龍，李英俊，金英碩.采暖鍋爐定壓控制裝置的改造.自動化與儀表，2002年第3期.

[4]劉洪臣.微機自動控制變頻補水系統.電氣時代，2003年第11期.

[5]賈琨，張建等.變頻調速在采暖熱水鍋爐控制中的應用.自動化與儀表，2002年第2期.