变频技术论文范文
时间：2023-03-17 18:15:05
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篇1
2变频器过热
这几台使用不到一年的变频器，复位开车后还是可以正常的运行，只不过几个小时候又发生同样的故障，检查电动机没有发现问题，但注意到变频器的通风口风量很小，于是把变频器拆开检查，发现这几台变频器有的因为散热风扇烧坏，有的因为风扇保险烧坏，更换风机后，此类情况就没有在出现。4）过压和欠压。一台施耐德的变频器出现过压，总是在停机时跳“OU”，这个时候我们可以重点检查制动回路，测量放电电阻没有问题，测量制动管被击穿，把制动管换掉之后，便没有出现这个问题。出现欠压情况的DANFOSS变频器，在加负载后出现“DCLINKUNDERVOLT”，经过仔细检查问题不是特别的复杂，应该重点检查整流桥，经过检查整流桥发现有一路桥壁开路，更换后问题解决。
3故障出现的原因和应对方法
3.1不能调高频率的变频器
分析原因后得出结论，是因为电动机安装在外面，现场对于电动机保护不当，下雨时不能对电动机及时防雨，造成了电动机受潮，雨后也未能对电动机烘干，造成了电动机内部局部发生短路现象。这样的情况比较容易解决，只要做好对电动机的保护工作，增加电动机防雨系统，及时检查电动机，如有受潮的情况及时烘干。
3.2变频器频率上不去
变频器调频，发现频率调不上去时，首先看各项参数是否正常，如果参数问题排除，可以检查给定方式，如果都排除了，那么就知道是模拟量输出电路出现了问题，仔细检查模拟量输出电路，找出问题所在，排除问题。
3.3变频器过热
这个问题最终很显然是因为变频器的通风排热系统出现问题，散热风扇的质量过于粗制劣造，造成不必要的麻烦。应该选用正规厂家合格的有质量保证的变频器，及时的跟变频器厂家沟通散热排风扇的质量问题。
3.4过压和欠压
变频器过压和欠压是两个不同的故障，所以有不同的原因和应对方法。变频器过压报警，主要原因是因为减速的时间太短，或者制动单元出现了问题。变频器在减速的时候，电动机转子绕组切割旋转磁场的速度加快，转子的电流增大，电机从而处于发电的状态。这个时候，我们就要认真检查制动回路，发现问题，然后换掉出现问题的部分。欠压报警主要原因在于整流桥某一个部位的损坏，刚才也已经举了一个例子，是整流桥有一路桥臂开路。出现变频器欠压的问题，就要仔细检查整流桥，查看问题的部位并撤换掉。
3.5变频器的运行环境
在一些工厂内，空气中的粉尘和蒸汽含量很高，所以变频器一半在现场的控制柜中保护，为了更好的散热，就在控制柜上安装了冷却风扇[3]。变频器的各个部分的电缆都从控制柜的底部连接变频器，导致控制柜封闭不严，粉尘和蒸汽可以通过控制柜的底部进去到控制柜影响变频器。
4针对变频器出现故障的原因提出对策和建议
1）变频器的控制柜。建议把变频器的控制柜移到室内，把变频器的防护等级提高到IP54，防止粉尘和蒸汽进入到变频器内。2）变频器的选择。根据不同的负载选择恰当的变频器，保证变频器的正常运行。3）变频器电源柜的改变。可以把供电给变频器的电源柜改为馈电柜，从而可以避免操作人员对变频器进行多次强制复位，保护变频器不受人为破坏。4）关于长期不用的变频器和变频器电容器。长期用不到的变频器，要定期进行带电运行，这样可以对变频器内件进行充电式的保护。如果有时间和条件，对使用多年的变频器的电容器进行测试。
篇2
1.1对机械设备的危害与干扰
从机器自身结构来看，大部分空压机生产简单有明显的技术缺陷：输入的压力数大于一定值时，变频空压机会自动打开导致电动机空转，严重浪费电力资源并且损害机器本身，继而导致异步电动机的频繁启动和频繁暂停，降低电动机的使用寿命。变频空压机启动时需要很大的电流，对电网冲击较大，而且严重磨损了电器本身的转动轴承设备。电动机在运作的时候会产生很严重的噪音污染，电动机周围的工作环境比较恶劣，也对工作人员的健康产生不利影响，且以人为调节法来调节电动机的输出压力，运转效率低，严重浪费人力资源。
1.2对机械设备相关电器的危害
对变压器的危害表现在：加大铜损和铁损，使得变压器的温度升高，影响绝缘；引起电动机附加零件的发热，引发机器本身温度的额外升高；导致电容器组温度过热，增加中介电质的感应能力，严重的情况下可以损坏电力电容器组；对开关设备的危害，启动瞬间开关将会产生较大的电流变化，达到电压保险值直至绝缘体的破坏；在保护电气的时候，改变电器固有属性，引发电器动作紊乱；引发测量仪表的数据显示误差，降低数据精确度。
2变频技术在机电控制方面的策略
2.1基本思路
在世纪工业过程中对变频技术进行较为尖端的的软件和硬件设计，先根据传统空压机电动机的特点，全方位分析其耗能原因和工作特性，从而设计出变频技术调速、空气技术压缩、压力传感技术提升等控制方式，根据控制电路进行变频器的确定以及电器初始化的设计，控制方式要用矢量控制，详细分析矢量控制原理，对变频矢量进行仿真检查，科学地改变变频器的运行参数。另一方面，变换变频器的控斜参数。通过复合信号控制变频器的输入与输出，可以在容器的进口处增加电器使用流量信号记录，容器上增加电器压力信号，这样可以减少对机械设备的危害。
2.2具体策略
首先在系统线路中建立安装滤波器，过滤掉高次谐波的干扰信号。其次是屏蔽干扰源，这是抵御干扰行之有效的方法之一，具体做法是用钢管来屏蔽输出线路。再次是将电机正确接地，接地时要与其他的动力电器设备接地点分开。然后是对线路进行合理布局，电动机设备的信号线和电源线应该尽量避开变频器的输入和输出线，而其他设备的电源线和信号线也同样要避开变频器的输入和输出线，进行平行铺设。最后是合理使用电抗器，交流电抗器中的串联电路减弱了输入电路中电流对变频器的打击，而直流电抗器减弱了输入电流中的高次谐波。在设置之前，电动机电网中的高次谐波含量已达到40％，而安装了滤波器之后，高次谐波的含量降到了20.6％，特别是三到八次过后，已经低于标准含量值了。在变频器选择方面，需要学会优先考虑谐波含量低且携带滤波器和电抗器的变频工具。变压机电动机安装时，控制信号电缆和本身的动力电缆要有属于各自的架构线路的电缆结构，做好及屏蔽措施，禁止线路交叉或者架构紊乱，安装时两者要保持距离以及设立必要的防护措施，综合达到既发展工业经济又节能减耗的“双赢”效果。值得我们借鉴的是，国际上针对变频空压机电动机重新设计了空压机，将电机由传统意义上的单相电改为三相交流电，并且具有良好的调速性能。我国目前大量生产和应用的空压机电动机，如果要持续发展就必须要开发出单相电机的变频器。最后对改造之后的空压机电动机进行相关的数据计算，并进行成本分析，验证是否能够让改造后的空压机更加有效地节省能源。
篇3
在《SPWM变频调速应用技术》中第226页中7.1.2关于恒压供水主方案的讨论一节中原文摘录如下：
7．1．2关于恒压供水主体方案的讨论
通常，在同一路供水系统中，设置两台常用泵，供水量大时开2台，供水量少时开1台。在采用变频调速进行恒压供水时，存在着一个用1台变频器还是2台变频器的问题，讨论如下：
1．1台泵的变频调速方案这也是应用得较为普遍的方案。其控制过程是：用水少时，由变频器控制1号泵，进行恒压供水控制。当用水量逐渐增加，1号泵的工作频率达到50Hz时，将其电动机切换成由工频电源供电。同时，将变频器切换到2号泵上，由2号泵进行补充供水。反之，当用水量逐渐减少，即使2号泵的工作频率已降到0Hz，而供水压力仍偏大时，则关掉1号泵，同时迅速升高2号泵的工作频率，并进行恒压控制。
此方案的主要特点是：
（1）只用1台变频器，故设备投资少。
（2）如果用水量恰巧在1台泵全速供水量的上下变动时，将会出现供水系统来回切换的状态。为了避免这种现象的发生，可设置压力控制的“切换死区”。举例说明如下：
设所需供水压力为200Pa，则可设定切换死区范围为200Pa～250Pa，控制的方式是，当1号泵的工作频率上升至50Hz时，如压力低于200Pa，则进行切换，使1号泵全速运行，2号泵进行补充。当用水量减少，2号泵已完全停止，但压力仍超过200Pa时，先暂不切换，直至压力超过250Pa时，再行切换。
（3）本方案取用电功率的计算举例如下：
设每台泵的拖动电动机容量为PMN=100KW，全速时的供水流量为QN。泵的空载损耗为P0=0.1×100KW=10KW，且设在调速过程中，P0≈Const，则全速时实际用于泵水的功率为Pp=(100-110)KW=90KW。
又设每天的平均总供水流量为140%QN，则1号泵为全速，其平均取用功率为
PM1=PMN=100KW
2号泵的平均转速为额定转速的40%，其平均取用功率为
PM2=(10+0.43×90)KW=15.8KW
两台泵取用的总平均功率P∑为
P∑=(100+15.8)KW=115.8KW
2．2台泵的变频调速方案2台水泵的电动机都由变频器控制，或用2台变频器分别控制2台电动机，或用1台容量较大的变频器同时控制2台电动机。后者控制较为简单，但前者的机动性较强，即使一台变频器出了故障，另一台仍可使用，转为1台泵的变频调速方案。
采用2台泵的变频调速方案的设备费用较高，但运行时的节能效果却要好得多。仍以上面的例子为例，计算如下。
采用2台泵的变频调速方案时，供水流量可由2台水泵平均分担，则每台的平均供水流量为70%QN，每台电动机的取用电功率为
PM1=(10+0.73×90)KW=40.9KW
2台水泵共用功率为
P∑=40.9×2KW=81.8KW
2商榷分析
2．1基本相似关系
当一台泵抽同一种液体仅转速不同时，可得出所谓“比例律”公式，即
Q1／Q2=n1／n2---------------------------------------------1
H1／H2=(n1／n2)2----------------------------------------2
N1／N2=(n1／n2)3----------------------------------------3
式中N1、N2指水泵轴功率，此功率已包含了水泵的容积损失功率、机械效率损失功率、水力损失功率等。
当水泵的转速改变后，水泵的其它工作参数也随着改变，一般来讲，水泵不允许在额定转速的基础上作升速运行，但降速运行是可以的，但也不应在临界转速之下长期运行。一般来讲降速范围在（60%--100%）额定转速范围内运行是安全稳定的，“比例律”也是准确的。
已知转速为n的某泵Q—H性能曲线，如果把水泵的转速降至n1时,按比例律公式1与2可绘出Q1—H1曲线，但在运用比例律公式时应注意，它们仅适用于同一条相似工况抛物线上的不同点。所以，当已知A1点(Q1H1)及n时，首先要求出通过A1点(Q1H1)工况的相似抛物线，此抛物线也通过转速为n1的A2点(Q2H2)，按比例律公式进行计算求相似工况点的方法如下：
根据比例律公式可得出
H1／Q12＝H／Q2＝K
H＝KQ2
若已知A1点(Q1H1)，则可求出K值，在Q--H曲线图上假定几个流量，就可作出H＝KQ2的相似工况抛物线，此曲线不但通过A1点(Q1H1)，而且与水泵转速为n1的性能曲线相交于A2点(Q2H2)。但管道特性曲线与相似工况抛物线不是一回事，两者重合的可能性很小，故在实际应用时一定要注意概念的区分，以免发生错误。
当Q—H需不变时，即某工程系统净扬程为H净，管道已确定时，见图一所示，其在不同转速下的运行工况点应为点A3(对应转速为n1)、点A1(对应转速为n)，但点A1与A3由于工况不相似，故不能用相似律公式计算。点A3(对应转速为n1)与点A4(对应转速为n)才是相似的工况点，如果水泵在转速为n1下运行时，A3点是否在稳定运行区，要看对应的相似点A4是否在稳定运行区，如果A4点是水泵的稳定运行区，则A3点就是稳定运行区，否则就不是，在工程中选择设备时一定要注意运行工况范围，所选水泵的工况范围区间应包含A1和A4点，这样系统运行是稳定的、安全的和可靠的。不然就会使工程不能充分发挥效益，甚至造成不必要的浪费。
图一水泵及管道性能曲线
2.2边界条件分析
在《SPWM变频调速应用技术》中的恒压供水主方案的讨论，对设置一台变频器与二台变频器系统所需的轴功率计算，忽略了边界条件，其边界条件是管道特性与工况相似抛物线完全重合的特殊情况，且系统不是恒压供水系统，应是图二所示的水平供水系统，当管道末端所需流量小时系统压力也小，管道末端所需流量大时系统压力也大的输水系统，且系统的净水位差为零，即管道特性曲线必须经过零流量点。在这样的前提下，书中的计算结果才是正确的，但书中的结论还不确切。
2.3书中计算误区
书中例子假如每天平均总供水流量为140%QN，则1号泵为全速，其平均取用功率为PM1=PMN=100KW，此刻的100KW为拖动电动机的容量，而不是水泵运行所消耗的轴功率，不能以此进行相似律的计算。参见图一，2号泵的平均转速为额定转速的40%，其所需功率不是15.8KW，因为消耗15.8KW功率所对应的工况点为水泵全速运行的工况点A1(Q1H1)的相似抛物线上对应的40%运行工况点A2(Q2H2)，而对应40%额定流量下恒压运行的工况点应该是工况点A5(Q2H1)，此点消耗的功率要比15.8KW大。恒压运行各转速下的工况点是压力为某一给定的数值，即水泵运行的点为一平行于Q轴的过A1(Q1H1)线上的点，而不能用管道特性曲线上的点或相似抛物线上的点来对应关系。
同样采用2台变频调速的方案，则平均每台供水流量为70%Qr，则每台水泵所需功率
图二输水系统示意图
不是40.9KW，2台水泵共用功率也不是81.8KW了。
2.4列例说明
我们讨论问题的前提是恒压供水系统，在此前提下必须是恒压控制，那么在这种条件下选择一台变频还是两台变频，其节能效果确如书上所计算的那样吗？其经济技术的合理性到底怎样呢？同样我们以例子进行计算分析。系统各流量下水泵所需轴功率进行了计算，见表一。
Q总（m3/s）
1.1Qr
1.2Qr
1.3Qr
1.4Qr
1.5Qr
1.6Qr
1.7Qr
1.8Qr
1.9Qr
一一
台台
变工
频频
变
频
泵
Q
0.023
0.046
0.069
0.092
0.115
0.138
0.161
0.184
0.207
H
45
45
45
45
45
45
45
45
45
η
20%
42%
58%
71%
76%
81%
83%
83%
82%
P
50.8
48.3
52.5
57.7
66.8
75.2
85.6
97.9
111.4
二台泵P轴(KW)
176.2
173.7
177.9
182.6
192.2
200.6
211
223.3
236.8
二
台
变
频
Q
0.1265
0.138
0.1495
0.161
0.1725
0.184
0.1955
0.207
0.2185
H
45
45
45
45
45
45
45
45
45
η
79%
81%
82%
83%
83%
83%
82%
82%
82%
P
55.8
75.2
80.5
85.6
91.7
97.9
105.2
111.4
117.6
二台泵P轴(KW)
111.6
150.4
161
171.2
183.4
195.8
210.4
222.8
235.2
二台变频较一台变频对比节能（KW）
64.6
23.3
11.9
11.4
8.8
4.8
0.6
0.5
1.6
经
济
比
较
每天运行10小时计消耗电能（KWh）
646
233
119
114
88
48
6
5
16
每度电按0.8元计每年耗电费（万元）
18.86
6.8
3.47
3.33
2.57
1.4
0.18
0.15
0.47
一台变频控制装置设备价格（万元）
20
20
20
20
20
20
20
20
20
预计收回成本年限
1
3
6
6
8
14
111
133
43
表一设置一台和二台变频器的技术经济比较表
假设系统设二台12sh-9A泵，以此为例对恒压供水主体方案进行计算分析讨论，以更为直观地使大家判断出选择几台变频控制设备更为合理。设每台水泵在额定工况下Hr=45m
Qr=0.23m3/sη水=81%P轴=125.4KW配套电动机P电动机=160KWn=1470r/min恒压变频控制压力整定为H=45m，分别对系统所需流量为1.1Qr、1.2Qr、1.3Qr、1.4Qr、1.5Qr、1.6Qr、1.7Qr、1.8Qr、1.9Qr进行计算水泵所需轴功率。
当系统所需流量为1.1Qr即0.253m3/s时，分别对设置一台变频器、二台变频器方案进行计算。
i）当设置一台变频器时，即一台工频运行，一台变频运行。变频运行的泵的流量为0.023m3/s，此时水泵扬程为Hr=45mη水=20%P轴=50.8KW，二台泵的轴功率为176.2KW。
ii）当设置二台变频器时，则二台泵同时进行变频运行。每台变频运行的泵的流量为0.1265m3/s，此时水泵扬程为Hr=45mη水=73%P轴=76.5KW，二台泵的轴功率为153KW。其节能23.2KW。
篇4
二、变频技术的应用
(一)变频技术的具体方法
科学家在实践中总结，变频技术有利于充分利用资源，与传统的技术相比，变频技术在实践中取得重大效果，不但有效减少资源的浪费，而且利于我国科学研究。变频技术在人们日常生活中非常常见，变频技术广泛应用于电力行业、机械行业和其他多个行业。在生产中，变频技术有显著的节能效果，因此受到各个业界的广泛应用。变频技术在矿产开发的过程中，节能效果更为显著。在矿产开发过程中良好利用变频技术，利于资源合理开发，从而为资源的可持续利用做出贡献。
(二)变频技术应用的必要性
我国矿产资源在世界排名居先，但人口压力过大，人均矿产资源占有量排名落后，因此只有合理的矿产资源才能适应我国国情。近年来，矿产资源过度开采，致使矿产资源的总量飞速减少［2］。我国经济飞速发展，使用矿产资源的公司日益加大，企业间的竞争激烈，对矿产资源的开发力度加大，但企业在开发过程中忽视资源的合理开发，造成资源浪费。变频技术能实现节能，在矿产资源开发过程中使用变频技术，从而实现对矿产资源有效节约。变频技术还可以降低矿产开采时造成的污染，这不但为我国环保事业做出贡献，更利于企业可持续发展。
(三)变频技术的使用意义
矿产资源在开发过程中的资源浪费是最严重的开采问题之一，资源浪费影响矿业发展，对能源可持续利用和企业发展造成严重危害，威胁国民经济发展，矿产资源开采主要问题是资源浪费，通过变频技术降低矿产开发时造成的矿产资源浪费，保证开发生产的顺利进行，提高了矿业生产效率，促进国民经济增长，合理的矿业开发也有效提高开发质量，避免资源浪费。我国作为人口大国，资源的合理利用非常关键。人是推动社会发展的核心，在生产和生活中只有提高人的主观能动性，才能为企业带来利润。科学的变频技术增强员工对矿产资源开发的热情，员工对工作的内容有认同感，提高员工工作积极性，有效提高生产力。矿产资源的是我国经济发展命脉，只有良好合理的矿产开发才能推动经济发展［3］。
篇5
2竹节丝性能及单丝截面参数
2.1丝条物理机械性能
从表3可以看出，三种粘胶竹节丝的变频技术平均线密度都比设计基准值低，这与计量泵电机转速达不到设计基准值有关;丝条强度低于常规丝，伸长率特别是湿伸率较高，说明其纤维素大分子结构不紧密，分子间作用力较小。竹节丝物理指标的均匀性明显比常规丝差，这表明其纤维结构不均匀。从表4看出，当竹节倍数(C)一定时，随着节长(L)的增加，丝条线密度、伸长增加，强度下降，各CV值增加;当节长(L)一定时，随着竹节倍数(C)的增加，丝条线密度、强度、伸长都下降，各CV值增加。说明分别提高竹节倍数与节长，都有利于竹节丝结构特点的体现，但提高节长效果显得更加明显。
2.2单丝纤度和直径
从表5的测试结果可以看出，竹节丝轴向单丝纤度CV值随着竹节倍数与节长的增加而加大，但其极值远没有达到设计要求。这是由于竹节丝在纺丝成形时单丝的纤度存在“均化效应”。产生“均化效应”的原因主要有以下几个方面:(1)计量泵自身的脉冲与变频产生的脉冲的叠加;(2)机械传动部分的间隙造成的反应滞后与转速传递效率的损失;(3)粘胶细流的粘弹性;(4)计量泵之后粘胶管道的阻力作用。随着竹节倍数与节长的增加，竹节丝轴向单丝纤度波动幅度加大，进一步说明这是计量泵自身脉冲叠加作用的结果;当竹节倍数一定时，竹节周期变化基本与设计相吻合，并随着节长的增加竹节丝“时粗时细”的结构特点表现得更加鲜明;当节长一定时，随着竹节倍数的增加单丝纤度提高、节长延长，说明“均化效应”较强。从表6的测试结果可以看出，竹节丝轴向单丝直径基本与单丝纤度相吻合，且轴向单丝直径波动幅度随着竹节倍数与节长增加而加大。
2.3单丝截面积
从表7所示竹节丝的单丝截面积比较可以看出，粘胶竹节丝的单丝截面积明显不均匀，随着竹节倍数与节长的增加，单丝截面积的极值差异加大，说明竹节结构特点表现得愈发突出;2.5/2规格的竹节丝单丝截面积的CV值为最大。
篇6
引言
随着电力电子、计算机技术的迅速发展，交流调速取代直流调速已成为发展趋势。变频调速以其优异的调速和启、制动性能被国内外公认为是最有发展前途的调速方式。变频技术是交流调速的核心技术，电力电子和计算机技术又是变频技术的核心，而电力电子器件是电力电子技术的基础。电力电子技术是近几年迅速发展的一种高新技术，广泛应用于机电一体化、电机传动、航空航天等领域，现已成为各国竞相发展的一种高新技术。专家预言，在21世纪高度发展的自动控制领域内，计算机技术与电力电子技术是两项最重要的技术。
一、电力电子器件的发展过程
上世纪50年代末晶闸管在美国问世，标志着电力电子技术就此诞生。第一代电力电子器件主要是可控硅整流器(SCR)，我国70年代将其列为节能技术在全国推广。然而，SCR毕竟是一种只能控制其导通而不能控制关断的半控型开关器件，在交流传动和变频电源的应用中受到限制。70年代以后陆续发明的功率晶体管(GTR)、门极可关断晶闸管(GTO)、功率MOS场效应管(PowerMOSFET)、绝缘栅晶体管(IGBT)、静电感应晶体管(SIT)和静电感应晶闸管(SITH)等，它们的共同特点是既控制其导通，又能控制其关断，是全控型开关器件，由于不需要换流电路，故体积、重量较之SCR有大幅度下降。当前，IGBT以其优异的特性已成为主流器件，容量大的GTO也有一定地位[1][2][3]。
许多国家都在努力开发大容量器件，国外已生产6000V的IGBT。IEGT(injectionenhancedgatethyristor)是一种将IGBT和GTO的优点结合起来的新型器件，已有1000A/4500V的样品问世。IGCT(integratedgateeommutatedthyristor)在GTO基础上采用缓冲层和透明发射极，它开通时相当于晶闸管，关断时相当于晶体管，从而有效地协调了通态电压和阻断电压的矛盾，工作频率可达几千赫兹[2][3]。瑞士ABB公司已经推出的IGCT可达4500一6000V，3000一3500A。MCT因进展不大而引退而IGCT的发展使其在电力电子器件的新格局中占有重要的地位。与发达国家相比，我国在器件制造方面比在应用方面有更大的差距。高功率沟栅结构IGBT模块、IEGT、MOS门控晶闸管、高压砷化稼高频整流二极管、碳化硅(SIC)等新型功率器件在国外有了最新发展。可以相信，采用GaAs、SiC等新型半导体材料制成功率器件，实现人们对“理想器件”的追求，将是21世纪电力电子器件发展的主要趋势。
高可靠性的电力电子积木(PEBB)和集成电力电子模块(IPEM)是近期美国电力电子技术发展新热点。GTO和IGCT，IGCT和高压IGBT等电力电子新器件之间的激烈竞争，必将为21世纪世界电力电子新技术和变频技术的发展带来更多的机遇和挑战。
二、变频技术的发展过程
变频技术是应交流电机无级调速的需要而诞生的。电力电子器件的更新促使电力变换
技术的不断发展。起初,变频技术只局限于变频不能变压。20世纪70年代开始,脉宽调制变压变频(PWM-VVVF)调速研究引起了人们的高度重视。20世纪80年代,作为变频技术核心的PWM模式优化问题吸引着人们的浓厚兴趣,并得出诸多优化模式,如:调制波纵向分割法、同相位载波PWM技术、移相载波PWM技术、载波调制波同时移相PWM技术等。
VVVF变频器的控制相对简单,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,由于输出电压较小,受定子电阻压降的影响比较显著,故造成输出最大转矩减小。
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交流电流Ia、Ib、Ic通过三相——二相变换,等效成同步旋转坐标系下的直流电流Iml、Itl,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。
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化成等效直流电动机,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。
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,直流回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。
三、变频技术与家用电器
20世纪70年代,家用电器开始逐步变频化,出现了电磁烹任器、变频照明器具、变频空调、变频微波炉、变频电冰箱、IH(感应加热)饭堡、变频洗衣机等[4]。
20世纪末期期,家用电器则依托变频技术,主要瞄准高功能和省电。
首先是电冰箱,由于它处于全天工作,采用变频制冷后,压缩机始终处在低速运行状态,可以彻底消除因压缩机起动引的噪声,节能效果更加明显。其次,空调器使用变频后,扩大了压缩机的工作范围,不需要压缩机在断续状态下运行就可实现冷、暖控制,达到降低电力消耗,消除由于温度变动而引起的不适感。近年来,新式的变频冷藏库不但耗电量减少、实现静音化,而且利用高速运行能实现快速冷冻。
在洗衣机方面,过去使用变频实现可变速控制,提高洗净性能,新流行的洗衣机除了节能和静音化外,还在确保衣物柔和洗涤等方面推出新的控制内容;电磁烹任器利用高频感应加热使锅子直接发热,没有燃气和电加热的炽热部分,因此不但安全,还大幅度提高加热效率,其工作频率高于听觉之上,从而消除了饭锅振动引起的噪声。
四、电力电子装置带来的危害及对策
电力电子装置中的相控整流和不可控二极管整流使输入电流波形发生严重畸变,不但大大降低了系统的功率因数,还引起了严重的谐波污染。
另外,硬件电路中电压和电流的急剧变化,使得电力电子器件承受很大的电应力,并给周围的电气设备及电波造成严重的电磁干扰(EM1),而且情况日趋严重。许多国家都已制定了限制谐波的国家标准,国际电气电子工程师协会(IEEE)、国际电工委员会(IEC)和国际大电网会议(CIGRE)纷纷推出了自己的谐波标准。我国政府也制定了限制谐波的有关规定[5]。
（一）谐波与电磁干扰的对策
1、谐波抑制
为了抑制电力电子装置产生的谐波,一种方法是进行谐波补偿,即设置谐波补偿装置,使输入电流成为正弦波[3]。
传统的谐波补偿装置是采用IC调谐滤波器,它既可补偿谐波,又可补偿无功功率。其缺点是,补偿特性受电网阻抗和运行状态影响,易和系统发生并联谐振,导致谐波放大,使LC滤波器过载甚至烧毁。此外,它只能补偿固定频率的谐波,效果也不够理想。
电力电子器件普及应用之后,运用有源电力滤波器进行谐波补偿成为重要方向。其原理是,从补偿对象中检测出谐波电流,然后产生一个与该谐波电流大小相等极性相反的补偿电流,从而使电网电流只含有基波分量。这种滤波器能对频率和幅值都变化的谐波进行跟踪补偿,且补偿特性不受电网阻抗的影响。
大容量变流器减少谐波的主要方法是采用多重化技术:将多个方波叠加以消除次数较低的谐波,从而得到接近正弦的阶梯波。重数越多,波形越接近正弦,但电路结构越复杂。小容量变流器为了实现低谐波和高功率因数,一般采用二极管整流加PWM斩波,常称之为功率因数校正(PEC)。典型的电路有升压型、降压型、升降压型等。
2、电磁干扰抑制
解决EMI的措施是克服开关器件导通和关断时出现过大的电流上升率di/dt和电压上升率du/dt,目前比较引入注目的是零电流开关(ZCS)和零电压开关(ZVS)电路。方法是:
(1)开关器件上串联电感,这样可抑制开关器件导通时的di/dt,使器件上不存在电压、电流重叠区,减少了正关损耗;
(2)开关器件上并联电容,当器件关断后抑制du/dt上升,器件上不存在电压、电流重叠区,减少了开关损耗;
(3)器件上反并联二极管,在二极管导通期间,开关器件呈零电压、零电流状态,此时驱动器件导通或关断能实现ZVS、ZCS动作。
目前较常用的软件开关技术有部分谐振PWM和无损耗缓冲电路。
（二）功率因数补偿
早期的方法是采用同步调相机,它是专门用来产生无功功率的同步电机,利用过励磁和欠励磁分别发出不同大小的容性或感性无功功率。然而,由于它是旋转电机,噪声和损耗都较大,运行维护也复杂,响应速度慢。因此,在很多情况下已无法适应快速无功功率补偿的要求。
另一种方法是采用饱和电抗器的静止无功补偿装置。它具有静止型和响应速度快的优点,但由于其铁心需磁化到饱和状态,损耗和噪声都很大,而且存在非线性电路的一些特殊问题,又不能分相调节以补偿负载的不平衡,所以未能占据静止无功补偿装置的主流。
随着电力电子技术的不断发展,使用SCR、GTO和IGBT等的静止无功补偿装置得到了长足发展,其中以静止无功发生器最为优越。它具有调节速度快、运行范围宽的优点,而且在采取多重化、多电平或PWM技术等措施后,可大大减少补偿电流中谐波含量。更重要的是,静止无功发生器使用的抗器和电容元件小,大大缩小装置的体积和成本。静止无功发生器代表着动态无功补偿装置的发展方向。
五、结束语
我们相信，电力电子技术将成为21世纪重要的支柱技术之一，变频技术在电力电子技术领域中占有重要的地位，近年来在中压变频调速和电力牵引领域中的发展引人注目。随着全球经济一体化及我国加人世界贸易组织，我国电力电子技术及变频技术产业将出现前所未有的发展机遇。
参考文献:
[1]周明宝.电力电子技术[M].北京:机制工业出版社,1985.
[2]陈坚.电力电子学－电力电子变换和控制技术.北京：高等教育出版社,2002.
篇7
2变频技术在洗衣机上的应用
2.1变频洗衣机的分类
随着经济的发展，人们生活水平的不断提高,越来越多的家庭开始选择变频家电产品,刺激该种商品的市场发展。各种品牌的变频洗衣机新品层出不穷。从其应用的电机来划分,大体可分为两大类:由异步电机驱动的三相感应变频洗衣机(又称“交流变频洗衣机”)和由永磁同步电机（永磁直流无刷电机）驱动的永磁同步变频洗衣机(又称“直流变频洗衣机”)。其中根据传动方式的不同,永磁同步变频洗衣机又分为直驱式、间接驱动式和皮带轮式两种。上文我们说到的几种变频洗衣机，各有各的优势与不足之处,我们很难断定哪一种款式是最好的一种。在滚筒洗衣机中,皮带轮式直流变频洗衣机效率最高,交流变频洗衣机技术最成熟、噪声也最小。在波轮洗衣机中，直流无刷电机+直驱式离合器效率最高，结构最简单，故障率低，可维修性高；直流无刷电机+减速离合器兼顾效率、噪音和价格，性价比最高。
2.2几种变频策略在洗衣机上的应用
现在很多洗衣机中普遍使用的控制策略主要有以下几种：恒压频比控制(VVVF)、矢量控制(FOC)、直接转矩控制(DTC)等控制策略。波轮洗衣机通常应用VVVF和FOC,而滚筒洗衣机中FOC和DTC应用较为普遍。这是因为:波轮洗衣机转轴在竖直方向上,主要依靠电机频繁正反转所产生的水流效果洗涤衣物,难点在于快速起停(通常一个洗涤节拍在1到3秒之间,加速度要求在1000rpm/s左右),运行中负载转矩的变化不大,FOC控制和低成本的VVVF控制都可以基本满足控制要求;对于滚筒洗衣机,转轴在水平方向上,工作时主要依靠衣物在筒内做抛物运行产生的摔打效果洗涤。筒在一个机械周期(旋转一周)内负载的变化规律。在现阶段的日常生活中，我们最常用的变频洗衣机中，最主要的控制方式就是VVVF和FOC。其中FOC控制在直流变频或交流变频的波轮洗衣机和滚筒洗衣机中都适用,而VVVF控制主要用于直流变频波轮洗衣机中,在交流变频洗衣机中较少采用。这是因为:VVVF控制自身存在动态响应慢的缺陷。永磁电机的外特性较硬,在整个调速范围内都可以实现较理想的运行效率和电磁转矩,VVVF控制也能满足电机的应用要求;感应电机的外特性相对较软,尤其是在低速下的运行效率和电磁转矩不㎡,VVVF控制在感应电机上应用难以取得理想效果。
篇8
2腈纶生产线
纺丝的工艺复杂，工位多，要求张力控制，有的要求位置控制。大庆腈纶厂95年对其引进美国CHEMTEX公司采用美国ACC工艺技术的年产5万吨腈纶生产线进行了变频PLC改造。我们采用了“同步运行方式”，设置“无张力控制环节”、“松紧架同步装置”、“总线速度控制方式”、“转矩矢量控制”等技术，使整条生产线20个丝束处理单元同步运行，平稳可靠，牵伸倍率由1.04到1.4，年增产达382吨，故障降低、节省维修费57.5万元，年提高产品质量、提高等级合格率经济效益达325万元，年节电58万kW。97年该项目通过中国石化总公司鉴定，专家结论达到90年代国际先进水平。
兰化化学纤维厂是我国1965年从英国考陶尔茨(Courtaulds)引进的第一套8000t/a腈纶生产装置，生产工艺采用硫氰酸钠一步法。
腈纶生产过程是一种相当精细的生产过程，调速精度要求非常高。除纤维的成型和后处理以及毛条加工直接依赖调速外，纺前准备和原液系统的液位、压力、流量控制以及生产的平稳性、丝束质量、能耗、物耗等都与调速性能有直接或间接的关系。该纺丝生产线长达170m，各道工序丝束的运行速度都是根据工艺要求来设定的。原设计速度控制系统全部采用滑差电机、直流电机及与其配套的电子系统来实现，但由于原英国装置已运行20多年，设备严重老化、故障率高，加上设备本身复杂，维修量大，生产上往往一处波动都会引起全线波动，甚至造成全线停车，生产稳定性差，非计划停车次数多，产品质量难以保证。
1995年对纺丝生产线的调速系统及主要调速设备进行了全面改造。三条纺丝生产线共安装变频调速器113台，全部淘汰了滑差电机和直流电机，生产稳定性明显提高，非计划停车次数逐步减少，废丝、废胶量明显降低，产品质量有了显著的提高。
采用变频调速技术后，1995年产量达到16000t/a，把原设计能力翻了一番。这一成绩的取得，除设备改造更新后，积极大胆广泛地采用变频调速技术也是关键因素，仅增加产量一项，每年即可创效益近500万元以上。
变频调速技术因其稳定性好，可靠性高，大大提高了设备的运行周期，使过去由于电气仪表原因造成的非计划停车次数大幅度下降，每年可增加产量近150吨，增加效益近百万元。产品质量有了明显提高，废丝、废胶率逐年下降，NaSCN等原料的单耗亦下降，生产成本降低。
1995年与1993年相比，减少废丝294.004吨，废胶450.151吨，增加利润89.49万元;节约NaSCN320.16吨，增加利润192.096万元，节约材料费近30万元。合计增加效益311.50万元。
从表1可知，节电效果显著，经实测，当用变频调速器协调控制时，电机使用功率平均比原来下降50%以上。
该厂目前有200台电动机使用了变频调速器，其使用变频器前电动机功率总和为828.4kW，使用后功率总和为467.61kW。每台电动机按设计一年运行8000小时，(实际上大于8000小时)则每年可节电288万kW.h，每度电按0.21元计，每年可节约60万元左右。200台变频器投资约300万元，综合效益1000万元。
3涤纶前纺生产线
仪征化纤联合公司涤纶一厂前纺变频控制系统是80年代引进西德AEG公司技术，由国内组装的SCR逆变器，由于系统是分立器件，可靠性低，由于SCR不能自关断、要是使其关断，增加强迫关断电路，使设备体积增大。由计量泵和卷绕机构组成一条生产线，计量泵有24台、由1台变频器控制，卷绕由7辊、5辊和喂入轮组成。7辊有7台电机，由1台变频器控制;5辊有5台电机，由1台变频器控制，喂入轮1台电机由单台变频器控制。为了保证精度，从计量泵到卷绕机构共计37台电机全部采用永磁或永磁反应式同步电机，卷绕7辊、5辊和喂入轮严格按工艺给定的比例运行，保证微张力牵伸。并要求在低速伸头完成后，卷绕各辊按比例和固定的斜率升到高速生产。原系统为4备1(或2备1)系统，即有4条常用生产线，1条线后备，主回路由电磁接触器联锁切换，控制信号的逻辑电路由中间继电器构成并完成切换，而模拟电路(如设定信号、比例信号)的切换，靠更换接插头电缆完成，切换很频繁，与中央控制的逻辑联系靠很多中间继电器来完成。由于控制落后，严重影响了生产，已造成必然。1993年深圳华能公司和涤纶一厂工同设计了由富士变频器和可编程控制器组成的前纺电气传动控制系统。该系统频率设定电路采用数字设定方法，不仅达到工艺要求的高精度要求，设定分辨率达到0.01Hz，而且从根本上解决了模拟设定电路的温度漂移问题。在调试和生产运行中证明了这一点。
系统的所有操作，即变频器的启动、停止，包括现场的低速、高速信号和系统间的连锁信号与仪表系统的信号控制、主台与备台的切换逻辑连锁，全部用1台PLC来实现，大大简化了外部接线，省去了所有的中间继电器，从而大大提高了系统的可靠性，因为PLC的所有输入、输出均有指示，也为系统的维护带来很多便利条件。
以主台与备台的切换举例，原系统在主备台切换时，有专用的切换控制柜，在切换柜上完成主回路的切换，有一批中间继电器完成相应的逻辑连锁。变频器的模拟设定等信号要靠接插件改变连接来实现，而现在的系统只要一只转换开关，就可将主回路的切换和控制回路、设定电路的所有信号的切换工作完成，中间逻辑、连锁逻辑完全由PLC的软件来实现，从而大大简化了切换操作，提高了切换速度，降低了故障率。
4切断机
仪征化纤工业联合公司涤纶四厂纺丝车间切断机为20世纪80年代引进德国产品，属双闭环直流调速控制，投产以来，逐渐暴露一点问题，不能适应“安、稳、长、满、优”的要求，其问题是:
(1)系统振荡。控制系统属于双闭环直流调速，对速度环，电流环和反馈等参数的调整配合要求相当高。稍有参数调整不当，反馈信号干扰，就会产生切断机刀盘振荡，造成切丝长度不等，机械齿轮磨损等，严重影响纺丝的正常运行。
(1)插卡故障高。由于该系统由两组可控硅实现正、反转，现场操作正、反转频繁，系统经常在两个象限间变化，因而封锁逻辑功能负担很重。在使用过程中，曾出现封锁逻辑损坏现象。
(3)制动抱闸卡死。系统制动部分采用电磁抱闸原理。实际运行中，启停车相当频繁，而制动单元摩擦片极易损坏并卡死，现场条件又使得换卸工作相当不便，这种类型故障往往需相当长时间才能修复，严重影响生产。
(4)电机碳刷磨损快、火花大。直流电机及测速发电机碳刷磨损快，经常造成火花增大，从而使系统稳定性、可靠性降低，并增加了日常工作的维护量。
为此，1993年在深圳华能的配合下，对该设备进行了改造，设计方案的特点如下:
4.1新系统的特点
(1)在新系统中，核心环节变频单元，选择了具有90年代水平日本富士公司生产的FRN5000G7S系列变频器，该变频器控制器采用了双16位CPU，并具有高速转矩限定，转差率补偿控制等特殊功能。对中心环节-信号处理单元，选择了具有90年代先进水平的可编程控制器。
(2)新系统中采用了微处理机，增加了全工艺流程显示功能，一旦出现故障，马上能采取相应的处理手段，充分利用富士变频器的优点，对输出电流、输出频率(输出转速)都做了限定(并对其数据进行加权处理)，从而提供了系统的可靠性。
(3)利用国产交流电机与系统配套，采用原系统中的产量显示功能，可靠并降低了成本。
(4)由于富士变频控制器、微处理机都具有计算机通讯接口，便于今后系统扩充，系统联网。实践证明，新设计的系统是十分成功的。
4.2新系统的运行效果
新系统于1993年3月制造完成，4月调试空运成功。7月上机运行，经过5个月的运行，证明其性能优异，完全满足工艺生产要求。运行稳定、可靠，无任何故障出现，具有很强的实用性，完全达到原系统的指标，经试用证明，新系统的运行效果如下:
(1)该系统控制性能，产品适应范围(调速范围)达到并超过了原德国设计系统，切断速度在原设计50~350m/min之内系统控制稳定，并根据工艺要求可调。
(2)新系统保护功能强(13种)，并具有故障记忆、自诊断、显示功能。对分析故障及解决问题提供了强有力的手段。
(3)调试简单。新系统所有参数的设定及修改均由面板的主键盘来完成。与以前的系统相比，大大缩短了时间，简化了调整方法，使其更易掌握。
(4)新系统中采用的变频器具有很多独特的、有实用价值的功能。如高速转矩的计算、转矩的限定、电流限定等功能。这些特性保证了新系统的性能优异。
(5)新系统功率因数高，谐波成分小。因为系统中变频器整流侧采用的二极管桥，因此实测功率因数都很高，均在0.95以上，而原设计系统功率因数值仅在0.45~0.8之间。
(6)新系统有比较优越的价格性能比，而且体积小，重量轻，更换方便。
(7)系统可靠性高。由于该系统采用交流电机，无滑环和炭刷、不可能打火和更换，提高了设备可靠性。
(8)提高生产效益。原切断机投产以来，累计故障停产50次，每次平均1.5天。
(9)电控系统比较如表2所示。
5长丝高速纺
天津石油化工厂高速纺螺杆挤压机调速系统是80年代由日本引进的。经过几年来(特别是近年来)的运行，逐渐暴露出了问题。
(1)不适应符合品种大范围变化的需求，生产过程中时有跳闸现象出现(先天存在)。据开车6年来统计，每年均在十次以上(90、91年多达40次/年以上)，严重影响了纺机的正常运行。
(1)由于现场环境不良等原因，造成PG测速反馈环节故障而导致的螺杆挤压机停车现象也屡有发生(开车以来发生16起)。
(3)原装置功率因数低，谐波成分高，对电网污染大。
(4)原装置本身由于元器件等问题，近年来也偶有故障发生，然而备件供应困难、周期长(要2年左右)，价格高(一套控制板要13万元人民币左右)，因此这一环节也直接影响了生产的稳定。
5.1螺杆挤压机的变频改造
由于上述问题的存在，从90年代开始，被迫在部分螺杆挤压机上采取了减位生产等措施。仅此一项每年就使该厂损失利税数百万元以上。
据此原因，该厂会同深圳华能公司对POY螺杆挤压机调速系统进行改造。
(1)在新系统中，核心环节-变频单元，我们选择了90年代水平，日本富士公司生产的FRN5000G7-4系列变频器。该变频器控制回路采用双十六位CPU，控制采用磁通控制SPWM模式，并具有高速转矩限定、转差频率补偿控制等特殊功能。
(2)新系统中压力调节部分仍采用了原装置中的智能化压力调节器(型号:SLCD-120*B〈日本YEW公司产〉)。
(3)利用FRNIC5000G/P7系统变频器特有的转差补偿控制功能，去掉PG测速反馈环节，进一步简化了系统。
(4)该系统控制性能，产品适应范围(调速范围)达到并超过了原日方设计的系统。该系统在生产250dtex(最大规格品种)poy丝时，喉部压力可保证在＋(－)0.5Mpa之内。这小于工艺允许压力偏差值，而调速范围可达原系统的数倍以上。
(5)新系统保护功能强(13种)并具有故障记忆及自诊断功能。一旦变频器出现问题，这对分析故障及解决问题提供了强有力的手段。
(6)调试简单:新系统所有参数的设定及修改均由面板上的键盘来完成。较以前的系统，大大缩短了调整时间，简化了调整方法，使一般人更易掌握。
(7)新系统中采用的变频器具有很多独特的、有实用价值的功能。如:高速转矩计算、转矩限定、转差补偿控制、电流限定等功能。这些特性，保证了新系统的优异性能。
(8)新系统功率因数高，谐波成分小。因为系统中变频器整流侧采用的二极管桥，因此实测功率因数很高，均在0.97以上，而日方设计系统cosφ值在0.4-0.8之间。表3是3台螺杆机实测值:
(9)新系统有比较优越的价格性能比，且体积小、重量轻、更换方便。
(10)系统可靠性高。由于系统采用GTR元件只有一个功率控制级，因此可靠性能大大提高(原系统有整流、逆变两个功率控制级)。
－)1Mpa≤＋(－)0.5Mpa
5控制电路型式数-模混合双CPU全数字化
6控制功能实现硬件编码设定(软件)
7电流波形阶梯波接近正弦波
8速度环有无
9转矩限定功能无有
10调整方式电位器键盘输入
11保护功能5种13种(故障记忆)
12通讯功能无RS232C串行接口
13扩展不方便5种标准选择、方便
14电流检测CT霍耳元件
15显示LED灯显示数显
16容量44KVA60KVA
17价格(万元)726.1
6卷绕机
天津石化公司长丝厂1985年引进全套日本帝人公司POY纺丝设备，电气调速系统采用变频器集中控制，其中卷绕机使用FRNIC-1000可控硅电压型变频器。
6.1原系统的主要特点:
(1)主件开关速度慢
(2)输出波形不好
(3)变频器设计复杂，故障率较高
(4)用集中控制，一台变频器带几十台卷绕机，若某一台卷绕机出现故障或操作不当都可能使变频器跳闸，易使故障扩大，这种故障每年发生10次左右，并逐年增加。
(5)卷绕机使用的电动机是特殊电机，起动电流是运行电流的15倍左右，频繁起动容易烧毁电机。
(6)锯齿波发生器是模拟量控制，控制精度低、温漂大、抗干扰差。
基于以上原因，1996年初决定对原集中变频系统进行改造，双方工程技术人员经过试验分析，选用了在国际上较先进的日本明电舍VT210S具有卷绕机要求的摆频功能系列变频器。
6.2变频改造后的系统特点
(1)频率精度较高，数字设定±0.01%，适合纺丝生产要求;
(2)抗干扰能力较强，而对其他电气设备干扰小;
(3)故障诊断功能强:23种代码分别代表过流、过压、欠压、过热、过载、I/O、接地、CPU等等。对故障状态下的电流、频率都有记载，便于故障分析和处理。
(4)内部输入/输出信号，既有RY接点继电器输出，又有集电极开路输出;
(5)变频器具有往复运行方式功能，适合纺织机械要求横动速度反复变化的需要，不用另加锯齿波信号源:
改造后的变频器的负载运行测试数据如表5所示。
注:FR为磨擦辊电机，TR为横动电动机。
以上数据看出采用明电舍210S型变频器做卷绕机单台控制后电动机起动电流明显减小，实现了所谓的“软”起动，与改造前起动电流50A比较，冲击电流见效80%。
设备投入运行以来，没有一台卷绕机电动机烧毁，过去平均每月要烧毁电动机1.5-2台。
改造后摆频部分的工艺参数可以用数字量精确控制，使产品质量和产量大幅度提高。
48台卷绕机变频系统由“集中”变频控制改造成“单台”变频控制后，稳定了工艺，不到一年即收回改造投资，改造非常成功，为该厂提高产品质量和增加产品产量打下基础。
7聚酯生产线
聚酯生产是连续的过程，我国的聚酯生产装置最初是从国外成套引进，最近几年由于扩容，多数由国内设计并购国内设备来完成增容改造。我公司参加并完成如辽化聚酯厂和浙化联聚酯装置的改造，由于均选用进口变频器，低压开关，接触器等。既保证了设备可靠性，又降低了设备成本。
聚酯生产中，有调速要求的有浆料输送泵电机、预聚反应器搅拌器电机、预聚物输送泵电机、后缩聚反应器搅拌器入口电机、后缩聚反应器搅拌器出口电机、熔体输送泵电机、消光剂输送泵电机等。聚酯生产过程是一个连续的、自动化的过程，装置由DCS(集散控制系统)系统集中监控，各个传动部位接收来自DCS的控制指令并回馈相应的运行状态信号给DCS系统。
一般情况下不允许其中某个环节突然中断，一旦发生较长时间的中断可能导致巨额的经济损失。因此，在有可能的部位，管道设计成两个通路，每个通路设有传动装置，可以互为备用，也可同时工作。后缩聚反应器搅拌器出入口电机对连续工作的要求更高，由于该部位电机本身无法备份，对变频器的可靠性要求就大大提高，因此一般要求变频器设置二套互为备用，在运行变频器出现故障情况下备用变频器应能尽快投入运行，保证连续生产的需要。
由于聚酯生产装置对传动系统可靠性要求较高，满足电机的在线启动，重载启动功能及较强的通讯扩展功能，我们采用德国西门子变频器及日本富士变频器。
聚酯变频器调速系统的一次回路构成如图1所示。
由于一套装置中采用了较多的变频器，因此变频器产生的谐波问题就比较突出。为此在变频器输入侧和输出侧均安装了交流电抗器。输入电抗器主要起抑制谐波对电网的污染并有效地改善功率因数的作用。输出侧电抗器则主要起抑制高次谐波的作用。变频器输出电压中包含的高次谐波有两个不利的影响:一是干扰弱电控制系统，二是在较长的电缆中产生漏电流，这个漏电流有时足以使变频器和计算机无法工作。在没有输出滤波电抗器情况下，电机与变频器之间的最大允许导线长度在100米左右，而使用输出滤波电抗器时这个长度可以达到600~800米。由于聚酯生产装置往往比较庞大，电机与变频器之间的距离都比较远，所以为了保险起见需加装电抗器。另外，输出电抗器对保护电机绝缘也有好处。
上述一次线路构成适用于浆料输送泵、预聚物输送泵、熔体输送泵、消光剂输送泵、预聚反应器搅拌器电机等的变频驱动。对于后缩聚反应器搅拌器出/入口电机的变频驱动来说，由于电机无法备用设置，为了提高可靠性，采用两套变频器互为备用的方式，其一次线路图如图2。
这样设计的调速系统，在辽化、浙化联运行的都很成功，达到了工艺要求和增容的目标。同国外进口的聚酯装置相比，有如下的特点:
(1)可靠性、实用性高于原进口设备。由于是国内设计，目的性明确，且设备均选用国外最先进的变频器和低压电器，因而在可靠性、实用性方面都要优于原进口设备。
(2)工艺连续性优于原进口设备。原进口设备的不足之处，实用后做了改进，在我们改造中体现出来，更为实用。
(3)造价仅为原进口的1/3。
8粘胶长丝静变频电源
粘胶长丝是以棉籽等做原料的非常受欢迎的化纤产品，出口很多。
粘胶纤维行业纺丝设备多数是高速电机，众多的纺锭电机为150Hz/160V。长期以来，国内粘胶行业一直使用电动-发电机组中频电源供电，称动变频。由于这种方法弊病太多，而逐步采用交流变频电源供电，称静变频。我公司首先为邵阳化纤厂提供8套150HZ/160V160KW静变频电源;接着为吉林化纤厂提供25套150HZ/160V200kW;湖北化纤厂14套;九江化纤厂12套;宜宾化纤厂7套;维坊巨龙化纤厂16套静变频电源，均采用日本富士变频器。邵阳化纤厂是我国粘胶行业最早自行应用静变频的厂家，8台160kW变频器分二组供电(每组一台备用)。自1992年12月生产以来，比动变频有明显优势。
(1)可靠。运行多年，未发生故障跳闸。
(2)运行稳定，电压、频率波动极小。
(3)调频方便，为工厂生产不同捻度的丝饼创造了条件。
(4)噪音小，改善了操作人员的环境
(5)提高了产品质量。该厂一期工程(采用动变频供电)，粘胶长丝合格率仅55.1%，一等品合格率为零，二等品合格率20%。而二期工程(采用静变频供电)平均合格率98.12%，一等品合格率为88.7%。
(6)增加了产量。一期工程设计能力2000吨/年，试生产半年，产量仅365.53吨，而二期工程设计能力1000吨/年，试生产半年，生产长丝685.25吨，大大超过设计能力。
(7)节电13%。
由于静变频电源给企业带来颇丰的利益，优质、增产、节能、降耗、降噪声。全国15家粘胶长丝生产厂，基本上淘汰了动变频设备，而选择了静变频电源。
参考文献
[1]王占奎等.变频调速应用百例[M].北京:科学出版社,1999.
[2]胡建忠,陈滨岛,杨恒之.长丝高速纺挤压机变频调速系统研制情况报告[C].CECE''''94184P.
[3]戴思斌.交流变频调速技术在腈纶生产中的应用[C].CECE''''9681P.
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2变频技术在煤矿机电设备中的应用
2.1变频技术在采煤机中的应用
采煤机在一定程度上代表了煤矿设备向现代化、机械化发展的里程碑。因此在煤矿开采中显得特别重要。由于采矿机大多是在环境恶劣的条件下工作的，所以采矿机是一个比较复杂的系统，因此提高采煤机的性能便显得尤其重要。采煤机在采煤工作中占据着主力位置，只要一发生故障就会导致整个采煤环节受到严重的影响，使采煤工作难以进行下去，对整个煤矿造成不小损失。由于采煤机的重要位置使得其功能不断改进，变得越来越强大，但是其出现的故障和问题也变得越来越强大，这也增加了维修难度，一旦采煤机出现问题就会大大降低工作效率。而随着变频技术的产生，将其用在采煤机中，成就了采煤机变频调速系统，随着该技术的不断发展，我国的采煤技术有了巨大的发展，变频器也得到了采煤业的广泛应用。煤矿企业大胆尝试，勇于创新，将能量回馈型四象限变频器运用到了电牵引采煤机的工作中，这一举措不仅将采煤机的科技含量进一步提高，同时还减少了采煤机的损坏，延长了设备寿命。
2.2变频技术在风机中的应用
在矿井不同的生产时期，矿井通风设计也不尽相同，甚至还会有巨大的差异。一般在矿井生产中期会重复不断更换风机来解决通风问题，但这种方式操作起来不仅显得累赘，并且还经常发生设备故障，增加了不少多余的维修量。与此同时，原来的风机也会被暂时搁置，这样会产生资源浪费，使设备的利用率大打折扣。但将变频技术应用到风机中就会解决这种困境，重复的更换任务也无需再进行，操作起来比较方便，不仅提高了设备性能，使风机资源中的浪费现象不断减少，同时也起到了很好的节能效果。通风问题也轻轻松松地解决了。
2.3变频技术在矿井提升运输设备上的应用
2.3．1变频技术在胶带输送机上的应用
作为煤矿煤流运输系统的主要设备之一的胶带运输机，在以工频进行拖动，液力耦合器进行传动的方式运行上一般采用交流电动机作为动力装置，但使用交流电动机会产生传动效率低、启动电流大以及机械冲击大等问题。同时输送机还存在运送负载重、距离长、倾角大的问题，常常发生带载或重载启停的情况，使胶带断带、跑带等安全生产事故发生的概率大幅度提升。但是将变频技术运用到胶带运输机之后，可以实现设备及系统的软启动功能，使设备及系统平稳启动运行。尤其是在变频控制的软启功能之后，彻底消除了之前存在的安全生产隐患，在根本上解决了这个困难。
2.3．2变频技术在矿井提升机上的应用
当前，PLC控制系统和高压变频调速控制系统是矿井提升机变频技术的主要应用。在矿井提升机高压变频调速控制系统设计中，通过对单元串联多电平能量回馈型四象限高压变频控制系统的应用来增强系统的安全性和抗干扰性，从而使提升全过程中的速度控制、位置控制、保护功能及动态画面监视等功能变得更加安全可靠，这一措施大大改善了提升机启动、运行、加速、减速等运行阶段的性能，使设备钢丝绳的机械冲击得到减少，提升系统的安全水平也得到大大提升。除此之外，还使高压回路与低压控制回路之间的通讯变得更加便捷。
2.4变频技术在泵中的应用
泵以抽送液体为目的，将机械能装换为液体能量。水泵不但能够用来进行输送液体，而且还可以实现液体增压，因此在矿区给液、给水中发挥着重要作用。在之前的工作运转中，泵拥有相对较长的空转时间，在频繁的起停工作中不仅耗费了大量的电能，并且也使相关的故障经常发生。将变频技术运用到泵中，可以使设备运行率得到有效提高，设备发生故障的情况大量减少，并且还显现了良好的节能效果，操作起来也十分容易。由中国矿业大学设计的煤矿井下排水泵站的监控系统在水泵性能提高方面具有极好的效果。其原理是把变频器应用到水泵中，水泵的起停减速可以得到有效控制，使井下液位达到稳定状态，减少了泵的空转时间，起到了显著的节能效果。
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2具体实施
2.1电气回路改造
在保留原有工频电气回路的情况下，将高压变频器并联接入主供电回路，实现两回路冗余供电方式，正常情况下由变频回路供电，实现引风机电机转速的可调，故障状态以及变频器检修工作期间可以切换至工频回路。
2.2程序编制调试
将原有的引送风机连锁程序增加与引风机变频器连锁调节程序，程序必须保证各个设备能够独立启停操作实现设备无连锁可以运行，同时在投入连锁程序后可以实现引、送风机和引风机变频器之间按照设备运行规定进行连锁。通过联调试验来修改程序中的静态参数，并通过仿真验证修改效果。下面就逐步对程序的编制调整过程进行介绍。1）送风机启停控制。锅炉正常运行过程中，需要先启动引风机，程序需要验证引风机供电回路为合闸状态且引风机正常运行2s之后才可以发出送风机启动指令。当程序判断引风机故障跳闸后将输出跳闸信号控制送风机自动跳闸。根据实际运行情况需要设置三种送风机跳闸条件，一是正常运行过程中得到引风机停止运行信号，二是引风机变频器停止运行，三是引风机正常运行但此时变频器转速下降至100r/s以下，以上三种情况程序将启动送风机跳闸程序，驱动送风机高压断路器分闸。2）引风机启停控制。不论连锁程序是否投入，只要引风机高压供电回路正常都可以通过程序或者手动启动按钮来启动引风机。程序中投入了锅炉汽包液位信号，当锅炉汽包液位降低放出报警信号后，程序将输出引风机跳闸信号。3）变频器启停控制。当引风机断路器为合闸位置，变频器没有故障信号时可以通过程序控制或者手动按钮来投入变频器回路；当引风机断路器为合闸位置，变频器运行信号正常，没有故障信号时候，可以手动操作停止变频器；当投入变频器连锁程序后，在其它信号均正常的前提下，如果程序采集到引风机停机信号则延时五秒后自动停止高压变频器。变频器可以通过手动复位按钮来实现将变频器转速复位。锅炉汽包液位信号驱动变频器高压断路器直接跳闸，此状态下不考虑变频器运行状态。当变频器在运行过程中发出故障信号，引风机高压供电回路将自动切换到工频回路继续运行。4）引风机电机转速控制。可以手动设置电机转速目标值，通过变频器将转速逐渐变化至设定转速运行；也可以通过转速PID调节模块来随着引风机入口风门开度来调节电动机转速，保持锅炉炉膛负压值，确保安全燃烧。锅炉两台引风机同时运行时候应该将引风机并列控制或者将其中一台转速设为固定值，通过控制另外一台引风机转速来调节引风机入口风门开度。5）人机界面修改。应该在主画面基础上完善变频器控制回路，增加变频器投退、转速设定、连锁投退按钮来方便岗位值班人员进行操作。
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如何提高和稳定质量？如何降低成本？如何适应多品种小批量？这些问题已成为棉纺厂老总日夜思考的主旋律。
以上三大问题解决的迫切性，给交流变频在棉纺行业的使用带来了前所未有迅速发展的前景。
2宽范围的调速及软启动能稳定可靠地保证棉纱质量
(1)目前不少棉纺老厂50%~60%以上的设备都是五十年代以前的，甚至解放前的设备还在使用。棉纱质量竞争档次的不断提高已对这些设备构成了严重的威胁，要么淘汰，要么改造，别无他法。可是原棉纺设备中的A字头梳棉机道夫传动都采用双速电机及摩擦离合器形式，因此，从慢速生头到快速运行时产生的意外牵伸及变速箱齿轮磨损产生的“打顿”使棉条重不匀及cv%严重超标，往往使成纱等级大幅下降甚至成为不合格品。
目前新开发的梳棉机道夫传动已采用交流变频加普通异步电动机，由于变频的升降速范围很宽，可达0.1~3600秒，且取消变速箱，离合器，直接采用同步齿形带传动道夫，升降速非常平稳，传动精度高，且无噪声，它的使用从根本上克服了原A字头梳棉机弊病，从而可确实可靠地保证棉条质量。
(2)原粗纱机一直采用锥形(铁炮)变速机构，但锥形变速皮带打滑导致变速不准，影响绕纱张力和成形不好的质量问题。现采用交流变频调速，去掉了锥形变速机构，使以上难题迎刃而解，从根本上把好了粗纱的质量关。而对于细纱机来说，由于新型机采用变频调速器去掉了成行机构中的成型凸轮，进而克服了由于成行凸轮所造成的桃底有停顿，桃顶有冲击的难题，使细纱卷绕成形质量大为提高。主电机采用变频调速后，使得细纱在大、中、小纱时的转速在变化，大大减少了细纱的断头率，使成纱质量得到了可靠保证。
3充分利用变频的“节能”功能，可最大限度的降低产品成本
(1)由于变频器具有优越的软启动及恒扭矩功能，它可以在100%-150%扭矩下将异步电动机的启动电流限制在额定电流附近。启动冲击对电机容量及电网的限制条件已不存在。采用变频后可彻底消除以前的大马拉小车及电动机功率过剩问题。
以前由于不使用变频器，为保证启动时有足够的扭矩和减少对电网的冲击，送风及大惯量负载装机功率往往高出所需功率的40%~50%，变压器容量也高出实际很多。这样非但设备投资有很大一块浪费，而且电动机、变压器空载损耗(铜耗、铁耗)的一块电费也相当惊人。
(2)风机、空调变频调速节能相当可观
由流体力学可知，风量Q与转速一次方成正比，压力H与转速的平方成正比;
Q/Qe=n/ne
H/He=(n/ne)2
P/Pe=(n/ne)3
式中:Qe—风机的额定风(流)量;
He—风机的额定压力;
Pe—风机的额定功率;
ne—风机的额定转速;
由式中可知，若风机效率一定，当要求调节风量下降时，转速可成比例下降，此时风机的输出功率是成立方关系下降。
风机在棉纺设备中应用量大、面广，其传动绝大部分为大功率交流电机，耗电量在棉纺设备中是大户。以前风机都采用电机恒速传动，调节风门的办法调节风量。这种调节方式虽然简单，但它是以增加管网损失，耗费大量能源为代价的。如采用“风机专用变频”来自动调速，就可以从根本上防止电能浪费，单从公式p/pe=(n/ne)3来算，其节约的电费就可想而知了。空调是棉纺厂离不开的首选设备，据某大公司提供的数据，今年12台空调使用变频后节电24余万元，空调用电年耗平均下降了7个百分点。
(3)变频器的使用，使原有的传动机构发生了一个质的飞跃，它变得既简单，又可靠。拿梳棉机道夫传动来讲，使用变频取消了减速箱，惯性飞轮，带电刷的电磁离合器及双速电机后，以前维修工最头痛、最繁忙的变速箱漏油问题、齿轮磨损调换问题、离合器失灵损坏问题，工艺变化调换“变产”齿轮问题已全不存在。变频器的使用，使维修工工作量急剧下降;维修备件仓库急剧萎缩;梳棉机的停台率直线下降;而产量、质量却直线上升。反之，产品的成本亦将成倍下降！
4变频器的通讯方式
变频器强大的通讯及软件功能几乎可与所有品牌的PLC、工业式触摸屏及工控机组成、灵活多变的数控系统(见图1)。
通过触摸屏或键盘对软件中的某些数据稍加改动就可适应新的棉纺工艺。例如在梳棉机上只要改变其“总牵伸比”，“刺棍速度”、“盖板速度”、“棉条重量”等参数，就可进行新产品试制。使用这种模式后，产品更新快，批量形成早，产品在国际市场上的高速反应能力大大提高，形成你有我有，你无我有的大好局面。
5交流变频调速方案的选择
设备的不同，电动机种类的不同，会出现多种不同的变频调速方案。这里只讨论三相鼠笼异步电动机的调速方案。
(1)开环控制的通用变频器调速系统控制框图见图2。图2中VVVF—通用变频器;M—异步电动机。
该方案结构简单，调速范围较宽，可靠性高，价格低廉。它基本能满足一般调速精度不十分高的场合。是目前棉纺行业较普遍使用的经济实惠型品种。其缺点是调速精度较低，一般为2%左右，且低速性能不够理想，转速会随负荷力矩而变动。目前广泛应用在风机、水泵、空调等一般要求不高的纺机上。
(2)无速度传感器的矢量控制变频调速系统控制框图如图3所示，图3中VVVF—矢量变频器。
由于矢量变频器可以分别对电动机的磁通和转距电流进行检测、控制，自动改变电压和频率，使指令值和检测实际值达到一致，从而实现了矢量控制。虽然它是开环控制系统，但是大大提升了静态精度和动态品质，转速精度可达5%。转速响应也较快。
在设备要求不是十分高的情况下，采用该方案是非常合适的，它可达到控制结构简单，可靠性又高的实效，该方案目前已在FA系列梳棉机上开始使用并获得比较理想的效果。
(3)带速度传感器矢量控制变频调速系统控制框图如图4所示。
矢量闭环变频调速是一种最为理想的控制方式，他类同于伺服、直流闭环调速，但性价比又大大优于两者。我厂已在FA218C梳棉机前后比例跟踪上成功使用该方案，效果非常理想。该方案具有以下优点:
(a)可以从零转速起进行速度控制，即甚低速亦能运行，调速范围可达100:1或1000:1。
(b)动态响应快，转速精度高。
(c)加速度特性好，抗负载突变能力强。
其缺点是:价格较贵，按装速度传感器必须与电机同轴，且增加了反馈环节，这些都给安装维护增加了一定技术难度。
因此对于转速精度要求不是特别高，负载变化不是十分剧烈的场合，建议选用开环矢量变频调速系统为好。
6对付变频干扰的对策
变频器内部由于存在IGBT等高速工作开关，故在电路中会出现分布电感和分布电容，他们之间的能量转换产生振荡现象，形成发射电磁波，从而产生高频(1GHZ左右)电磁噪声或电磁干扰，干扰严重时将会导致弱电设备如PLC、电子计数器、工控机等无法正常工作。为此必须采用相应措施:
(1)布线时，变频器主回路必须与信号回路垂直或离开20-30公分。
(2)信号线采用屏蔽线或者塑料绞合线，导线绞合后噪声信号的大部分会相互抵消。
(3)变频必须使用单独接地极，不能与其它动力设备接地相连。且两者相距最小为5米，更不能将变频接地连在零线上。
(4)频率参数设置应尽量小于5KHZ。
(5)时在变频器的输入、输出端安装变频专用滤波器。
7结论
随着变频技术的不断发展和价格的大幅跳水，其性价比和使用的方便性已在各种电机调速方案中独占鳌头。现在它已成为棉纺设备改造和新机设计的首选产品，其广阔前景将与日俱增。
参考文献
[1]变频器调速手册.兵器工业出版社
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1引言
由于传统的制冷系统采用定速压缩机，因此人们对制冷系统及压缩机的研究重点一直是在名义工况和额定转速下稳态工作时的效率和其它工作特性上。传统的制冷系统采用定转速压缩机，实行开关控制，利用压缩机上附带的鼠笼式电动机驱动压缩机，从而调节蒸发温度。这种控制方式使蒸发温度波动较大，容易影响被冷却环境的温度。压缩机电机在工作过程中要不断克服转子从静止到额定转速变化过程中所产生的巨大转动惯量，尤其是带着负荷启动时，启动力矩要高出运行力矩许多倍，其结果不仅要额外耗费电能，而且会加剧压缩机运动部件的磨损。另外这种运行方式在启动过程中还会产生较大的振动、噪声以及冲击电流，引起电源电压的波动，因此应采用变频压缩机替代定转速压缩机，从而避免这种频繁的起停过程。
而变频调速技术主要由以下4个方面的关键技术组成：逆变器，微控制器，PWM波的生成以及变频压缩机的电机选择。
2三种变频压缩机的研究状况
针对变频压缩机的研究，是从往复活塞机开始的，但由于其往复运动的特点，影响到变频特性的发挥；从而转到滚动转子式压缩机、涡旋压缩机等回转式压缩机上来，大大提高了压缩机的性能。总体说来，实验研究居多，而理论分析较少。
2.1往复式活塞压缩机
日本东芝公司在1980年开发了往复式变频压缩机，又在1981年开发了转子式变频压缩机，文献[1]给出这两种机器的制冷量和总效率随频率变化的实验数据，从中可以看出往复式在频率为25~75Hz时，效率高；而转子式在30~90Hz时，效率高。并且两种机型均存在效率最高频率。在大于此频率时效率缓慢降低，小于此频率时，效率则下降很快。另外，Scalabrin测量一台可变速的开启式往复压缩机在不同转速下的制冷量和输入功率，他指出这台压缩机的容积效率在转速为1000rpm时最高，而等熵效率和制冷系数随转速的降低而增高[2]。Krueger讨论了BPM电机及变频器的设计，对转速在2000~5000rpm的冰箱和往复式压缩机进行了实验研究，得到压缩机的转速为3000~5000rpm时制冷系数最高；而文献[3]则给出了其对冰箱用往复式压缩机的性能试验和模拟计算结果，在其研究的转速范围内2000~4000rpm，制冷系数随转速的增加而降低。还有学者对往复式变频压缩机的热力性能进行了仿真研究，计算了压缩机内各部位的换热量和压力损失。
2.2滚动转子式压缩机
在1984年，日本东芝公司的Sakurai和美国普渡大学的Hamilton建立了简单的滚动转子式压缩机的摩擦损失模型[4]，并选取不同的边界摩擦系数和制冷剂在油中的溶解度计算了不同的转速下的摩擦功耗。其结果与实验值相比较，偏差较大。文献[5]叙述了日立公司1983年批量生产的变频转子压缩机在结构和材料上的改进。文献[6]研究了单缸和双缸转子压缩机的转速波动，讨论了电流频率减小时，压缩机性能降低的原因。文献[7]采用低密度和铝合金制作的滑片和转子以降低高转速时滑睡瑟转子间的接触力和转子轴承承载。文献[8]简单分析了适当降低滑片的质量和厚度可以提高变频转子压缩机的效率，并给出了气缸、转子和滑处的温度及应力分布的有限元分析结果。Liu和Soedel分析了变频转子压缩机的吸气和排气气流脉动[9，10]和吸气管气缸间的传热及压缩机的温度分布[11]，讨论了影响变频转子压缩机容积效率和气缸压缩过程效率的因素，给出了他们用计算机模拟计算出的在不同转速下的容积效率和压缩过程效率，从实验数据和文献[1]的实验可以看出，其计算的容积效率随转速的增大而很快的增大。
2.3涡旋式压缩机
涡旋式压缩机的原理早在1886年意大利的专利文献[12]论及到了，1905年法国工程师Creux正式提出涡旋式压缩机原理及结构，并申请美国专利[13]。涡旋式压缩机是一种新型的容积式压缩机，具有结构紧凑、效率高、可靠性强、噪声低等特点，尤其是用于变频控制运行。但由于没有数控加工技术和缺乏对轴向力平衡问题的妥善解决方法，因而长期未能完成其实用化。进入70年代，美国A.D.L公司完成富有成效的研究，首先解决了涡旋盘端部磨损补偿的密封技术。并在此基础上与瑞士合作开发了多种工质的涡旋式压缩机样机。涡旋式压缩机的真正规模生产始于日本。1981年日本三电（SANDEN）公司开始生产用于汽车空调的涡旋式压缩机，1983年日立公司开始生产2~5Hp用于房间空调的涡旋式压缩机。此外，在美国，自Copeland公司1987年建立涡旋式压缩机生产线推出其产品后，Carrier、Trane、Tecumseh等公司也分别设厂生产高质量的涡旋式压缩机。而变频涡旋压缩机已应用于柜式空调器上，节能效果明显，制冷系数提高20%左右，成为目前涡旋压缩机的一个研究热点。
3变频调速技术的发展及现状
变频调速技术适应于节能降耗和舒适性的要求，目前已应用于新一代的空调器上，在90年代初进入国内空调市场，其核心是：逆变器、微控制器、PWM波的生成和变频压缩机的电机。
3.1逆变器
变频空调的核心部件是变频器，其主要电路采用交-直-交电压型方式。交-直过程一般采用单相二级管不可控直接整流，直-交过程一般采用6管三相逆变器，另有一个辅助电源，一个逆变器控制器和相应的驱动电路。
早期的变频器采用分立元件构成，整流器采用单相倍压整流电路，逆变器由6只分立的功率晶体管（GTR）构成。这种电路复杂，可靠性差。目前大部分厂家采用的逆变桥由6个绝缘栅极晶体管（IGBT）组成，其综合了MOSFET和GTR的优点，开关频率高、驱动功率小。随着智能功率模块（IPM）技术的发展应用，IPM正在逐步取代普通IGBT模块。由于IPM内部既有IGBT的棚极驱动和保护逻辑，又有过流、过（欠）压、短路和过热探测以及保护电路，提高了变频器的可靠性和可维护性。另外，IPM的体积与普通IGBT模块不相上下，价格也比较接近，因此目前应用较为广泛。比较成功的产品如：日本三菱电机公司所生产的PM20CSJ060型以及日本新电元公司生产的TM系列IPM模块等。
功率因素校正（PFC）环节和逆变桥集成是新一代的空调器逆变电源技术。PFC技术的应用不但可以极大改善电网的工作环境，减少输电线的损耗，而且在变频工作时可以减小输入端电感和输出端电容器，减小模块体积。因此PFC环节和IPM逆变桥集成一体化是家用空调器发展的必然。
3.2微控制器
微电子技术的发展使变频调速的实现手段发生了根本的变化，从早期的模拟控制技术发展数字控制技术。目前国外一些跨国公司的微控制器产品占据着主要的市场，如：Motorola公司的MC68HC08MP16、Intel公司的80C196MC、三菱公司的M37705等。这些公司的产品性能价格比较高、功能强大，如带有A/D转换器、PWM波形发生器、LED/LCD驱动等，且一般都有OTP产品以及功耗低可长期稳定的工作。微控制器目前主要由单片机向DSP（信号处理器）过渡。以目前应用比较广泛的TI公司的TMS320C240为例，其具有：50Ns的指令周期，544字的RAM，16K的EEPROM，12个PWM通道，三个16位计数器，两个10位A/D转换，WATCHDOG，串行通讯口，串行接口等，采用DSP，可使控制电路简单，而且控制功能强大。
3.3PWM波的生成
在家用空调器中，目前国内大部分厂家采用常规的SPWM方法，在国外，在部分厂家以采用磁通跟踪型SPWM生成方法，该方法以不同的开关模式在电机中产生的实际磁通去逼近定子磁链的给定轨迹—理想磁通圆，即用空间电压矢量的方法决定逆变器的开关状态，以形成PWM波形，该方法电压利用率高，低频谐波转矩小，频率变化范围宽、运行稳定，具有比较好的控制性能。近期出现的PAM控制（PulseAmplitudeModulation）不采用载波频率进行整流，而直接改变电压，减少了整流所需的能耗，提高了变频器的工作效率，满足了节电和降低高次谐波的要求，使供暖能力得到提高。
3.4变频压缩机的电机
