吹塑机的变频调速拖动系统主要由挤压电机、牵引电机和冷却风机组成，使用变频器数量较多，控制系统较为简单，历来都是各变频器厂家的必争之地。台达E系列变频器如此受到推崇，其先进的技术和优越的性能功不可抹。它采用弹性模块设计，最大的特色是内置PLC功能，可编写简易程序储存与执行，这为用户设定参数提供了方便，并可外加特殊功能扩展卡及通讯卡，是台达小功率变频器的最佳代表，可满足业界多元化的需求。

    在此次吹塑机变频调速系统中，台达成功将数字化测控、分布式监控系统、触摸屏等技术应用其中。用户只需要通过从HMI上改变相应参数，即可控制吹塑、卷取的快慢，从而提高整个系统的运转效率。它还能达到以下效果：成品高产量、机械低噪音、运行速度高、吹塑料准确、系统稳定性增强、用户操作简单、维护方便。

    台达以其先进的技术及产品又一次赢得了客户的认可。随着武汉塑机业的成功深入，台达变频器及其它产品在塑机行业的占有率将会不断攀升！

    进入高速成长期

    据中国电器工业协会变频器分会统计，2006年高压变频器产量比2005年增加1200台，合同金额达10.2亿元。2007年比2006年增加2000台，合同金额达16.5亿元，同比增长61.8%。目前，变频器产品向大功率发展的趋势十分明显。国内厂家在大功率产品开发方面近几年取得了长足的进步，多个厂家突破2000千瓦。北京利德华福电气技术有限公司高压变频器产品的销售收入已经达到5600千瓦。

    资料显示，目前我国大功率变频器市场还是以国外产品为主，但是随着我国高压变频器技术的不断成熟，正在逐渐进入大功率产品市场并逐步取代进口大功率变频器产品，高压变频器行业迎来一个加速发展时期。预计到“十一五”期末，中国变频器市场规模将达到115亿元左右。

    呈现三大趋势

    我国高压变频器在技术方面已有突飞猛进的发展，通过自主研发掌握了很多国际先进技术。专家预测，今后技术和产品发展将呈现三大趋势。

    一是功率单元串联多电平技术依然是市场的主流。目前，采用功率单元串联多电平技术的高压变频器国内市场份额已经超过三分之二，包括利德华福、东方日立、山东风光等高压变频器生产厂商采用的都是这种技术。

    二是向大功率方向发展。大功率变频器市场份额前些年基本掌握在国外厂商手中，随着国内企业技术水平的提高，国产变频器产品的功率也随之逐步提高。

    三是随着高压变频技术的成熟，将大幅拓展工艺控制对于变频调速的需求。如应用于轧钢机、矿井提升机、电气机车牵引系统等工业领域和高端军事领域等，进一步拓展了高压变频调速技术的应用领域。

    市场向多元化发展

    2007年，在节能降耗政策推动下，高压变频器在水泥、有色、造纸等轻工行业的应用快速铺开。据变频器分会的资料，随着高压变频器技术的成熟和上游元器件性能的持续提高、产品在众多行业多年积累的经验，以及政府节能降耗政策的推动，高压变频器除了在电力、冶金、石油石化、市政供水等行业得到广泛应用外，开始出现更多的细分市场。同时，生产企业在技术全面提高的情况下，供应商日益注重提供整体节能方案及服务。

    在市场竞争中，国外厂家拥有一定的技术优势，但是在售后服务方面有些不足。国外的高压变频器出现问题后，由于配件和人员不能及时到位，非常影响售后服务质量。目前行业骨干企业为了在市场竞争中弥补与国外厂家在技术水平上的差距，纷纷有意识地扩大售后服务队伍，在各个业务环节提高服务质量和水平。建立了庞大的销售和工程师队伍及时满足客户的需求，有效提高了市场竞争力。

    需多方支持

    面对新的市场机遇，我国高压变频器产业的发展还需要多方面的支持。

专家建议，首先，行业协会应发挥协调、引导作用，通过组织和举办行业发展研讨会等活动，统一全行业的认识，避免行业出现恶性价格竞争。由协会出面协调企业与政府、社会、上下游客户的关系，积极协助政府落实有关节能降耗的相关政策。

梦想照进现实

 漫游在2020年，你的眼里还不只这些新奇。通过在模拟世界中设计并检测，生产商们只需要花费很短的时间就能够把想法变成现实，哪怕是设计会飞的汽车座椅；世界各地的50亿人正在永久享受高带宽网络，不仅可以相互交流，还能传送照片和视频；空气污染大户发电厂，在日益精密的过滤装置等措施下，变成了零排放发电厂。
这一切想象距离我们其实并不远，以创新技术著名的西门子公司正在为此努力。在日前举行的德中同行“西门子创新日”中，西门子公司用它在制造业、机场、发电、医疗、交通、水处理、楼宇自控和照明等各行业的解决方案告诉我们：世界面临的种种挑战，西门子总有答案，那就是创新。
西门子东北亚业务大区首席执行官、西门子(中国)有限公司总裁兼首席执行官郝睿强博士这样对《瞭望东方周刊》说：“西门子广泛的业务组合和领先技术，使我们处于最佳优势，能最好地为21世纪发展的大趋势提供创新的技术和解决方案，以及应对工业、能源、医疗和环境领域中所遇到的严峻挑战。”他说，西门子非常乐意为中国城市的可持续发展作贡献，帮助提升人们的城市生活质量。人们对城市的梦想有多大，这个公司的梦想就有多大。

    某电厂化学水处理系统基础设备具有良好的可控性，利用PLC和工业控制计算机对其进行实时监控管理，系统基本组成如图1所示。

    采用3台西门子公司的SIMATICS5—115U可编程序控制器控制现场的一次设备，程控系统分为3套，依次为＃1补给水处理单元、＃2补给水处理单元、＃3凝结水处理单元。

图1系统结构图

    操作员站选用两台研华586工控机，软件开发平台选用美国Intellution公司的FIX5.5组态软件。FIX5.5是一种能完成数据采集及控制、报警、图形数据显示等功能的完整工业自动化软件，该版本在WINDOWS或WINDOWSNT环境下运行，采用了图形用户界面，相应其内部的图形处理是基于第三代图形技术。

    数据通信系统采用SINECL2网，它把SIMATIC系列可编程序控制器以及工控机连成网络。SNECL2是令牌总线网，网络传输介质是双绞线或光缆。每个节点通过总线连接器连到总线网上，在本系统中，三台PLC之间以及与两台工控机之间都实现了数据通讯。

    该方案配置体现了分散控制系统的优点，即控制功能分散，操作管理集中。控制功能分散意味着系统实时响应快和系统危险分散，操作管理集中便于集中管理，方案配置还具有冗余特性。
 

2、PLC及其程序设计

    2.1SIMATICS5-115U硬件组成及编程概要

    可编程序控制器SIMATICS5-115U采用标准的模块式结构，电源、CPU、各种I/O模件都插在一块母板上，并可以根据不同的I/O点数增加扩展母板，输入、输出模件和存储器的精细分级，使得这种装置具有较强的配置适应能力；通过通讯处理器和局部网，可方便地实现PLC之间及与计算机的通讯。

    SIMATICS5-115U的编程语言是STEP5，有3种表达方法，即控制系统流程图CSF，梯形图LAD和语句表STL。其中语句表STL最接近于机器内部的控制程序，功能也比前两种方法丰富得多，因此在本系统实际编程应用中全部采用语句表STL。

    STEP5的最大特点是采用了结构化编程方法，并提供大量标准功能块如乘法功能块FB242、通讯功能块FB244等，使得编程工作大大简化，而且所编程序条理清晰，易于读懂、修改和测试，这一优点尤其在编制大型复杂程序时更能显现出来。

    要完成复杂任务，可以把整个程序分成一个个独立的程序块，STEP5有5种块类型，即组织块(OB)、程序块(PB)、顺序块(SB)、功能块(FB)和数据块(DB)，其中组织块(OB)用以管理用户程序，形成了操作系统和控制程序之间的接口，所有其它类型块在此被调用执行。功能块(FB)用于实现反复调用或者特别复杂的程序功能，这些功能块可以是系统以标准功能块的形式提供的，也可以由用户自己编制。例如标准功能块FB242就可以实现16位二进制乘法功能、FB244可以实现CPU与通讯处理器之间的数据传送，用到这些功能时可以直接调用这些功能块。

    2.2SIMATICS5-115U大型程序的设计

    以本系统＃1补给水处理单元的控制程序为例，在组织块OB1内主要有下面几条语句，完成各功能块的无条件调用。

    JUFB1(定义PLC1向两台工控机传送的数据)

    JUFB2(定义两台工控机向PLC1传送的数据)

    JUFB231(完成PLC1与两台工控机之间通讯的基本设置)

    JUFB232(完成PLC1与PLC2、PLC3之间通讯的基本设置)

    JUFB4(实现自动控制及无扰切换功能)

    JUFB3(气动门及电动门控制)

    JUFB10(实现模拟量处理功能)

    JUFB11(报警处理)

    在FB1、FB2内主要将需要通讯的数据分别写入某数据块如DB10的相应位，由此才能与通讯处理器中的变量取得一致。在 FB231中调用两个STEP5本身提供的标准功能块FB244(发送数据)、FB245(接收数据)，再根据通讯处理器填写一些必要的参数如接口、作业号等，从而实现数据通讯功能。在FB232内按照通讯处理器分配的数据位，定义3台PLC之间需要传送的数据。在FB4内根据生产工艺流程要求及操作规范，充分利用其它功能块及I/O模块传送的数据，实现系统的自动控制及无扰切换功能；针对多个被控对象相似的特点，分别编制了几个有代表性的功能块 FB20、FB30、FB40，例如在FB4内多次调用了FB20以便解决PLC内某程序步时间和工控机画面显示时间保持一致的问题，而且FB20内又调用了乘法功能块FB244。FB3根据FB4发出的自动程序步指令去控制气动门、电动门及泵等现场设备。FB10负责所有模拟量的处理，在此调用了开方功能块FB5。FB11根据FB10转换出来的数据，对模拟量进行报警处理，在此一定要注意模拟量和PLC内部数字量的对应关系，以保证模拟量显示和报警的准确性。

    3、工控机监控管理软件的设计

    工控机监控管理软件在FIX5.5软件平台下完成，FIX5?5是一个高精度模块化的软件系统，包括十几种软件模块，在此主要介绍开发本应用软件时所用到的几种软件模块。

    (1)系统配置模块(SCU)：它主要完成网络、I/O驱动程序、数据库名称、系统启动参数及初始启动任务等配置。 Intellution公司和第三方厂商为PLC、I/O卡编写了300多种I/O驱动程序，如SIEMENS、OMRON、MODICON、ABB等公司产品的驱动程序，并提供I/O驱动程序开发工具包，供用户开发自己的I/O驱动程序。

    (2)数据扫描、报警和控制模块(SAC)：它用来实现现场数据的扫描、信号调理、数据格式和数据类型的转换，报警条件判别及实现遥控输出等功能，SAC将处理的现场数据送入实时数据库，或将遥控输出的数据送到I/O驱动程序，以便实现遥控输出功能。

    (3)实时数据库管理模块(DATABASEBUILDER)：它提供以交互方式建立实时数据库和在线显示/修改实时数据库的功能，它是系统运行的主要数据来源。用户需要在此做很大一部分工作，最主要的是填写变量的标签名，从而将现场数据与数据库中的变量标签一一对应起来，以便在其它模块中调用此数据。在填写变量标签名时既要讲究规范性又要有技巧性，首先需要遵循FIX软件的语法要求，其次按照一定的分类标准定义标签名，以便在以后的数据查询及应用中提高效率。

    (4)绘图模块(DRAW)：FIX拥有一个直观的、基于对象的图形化用户接口(GUI)，它简化了图形开发过程。为了建立画面，可以用DRAW提供的工具箱(TOOLBOX)生成某些对象如阀门、泵、记录表等，并定义其动态特性，即对象基于现场数据改变状态、大小、颜色、产生旋转、移动等，例如阀门的开或关、泵的转或停，这些工作可以在一个对话框内完成，主要是将实时数据库中的变量标签与相应对象联系起来，从而使对象状态随着现场数据改变。为了减少图形开发时间，Intellution公司还提供了一个常用设备对象的图形库，其中有多种国际标准图形，可随时粘贴到用户画面中，同时用户可以把自己画好的常用图形保存到图形库中，以方便以后使用。

    (5)显示模块(VIEW)：它的主要功能是动态显示由DRAW建立的画面，可以在多幅画面间切换、改变画面形态、输入数据、实现监控等，这就是提供给用户的实际操作画面。

    4、系统功能

    系统具有上位机监控功能和模拟盘监控功能，两者互为热备用方式并列运行。在上位机画面上设有上位机手动、上位机自动、上位机监视3种工作方式，方式之间的切换是无扰动的。

    当系统需要由模拟盘监控时，上位机画面选择上位机监视工作方式。此时系统状态由模拟盘M/A转换开关状态决定，M/A置手动，可利用模拟盘按键在模拟盘上进行一对一手动操作。当M/A置自动时，系统可由自动程序实现水处理的自动控制。

    当系统需要由上位机监控时，可在上位机画面上选择上位机手动和上位机自动功能。选择上位机手动时，可在上位机画面上实现就地设备的一对一手操。选择上位机自动时，可在上位机画面上进行自动启停控制，自动控制程序与模拟盘自动控制功能相同。

    5、结束语

    在大中型生产系统中，单机使用可编程控制器的时代已经过去，其与工控机的有机结合以及计算机网络的应用，大大提高了生产现场的自动化控制水平和管理水平，这是必然的趋势。

    建筑物能耗描述:

    大部份建筑物一年中，只有几十天时间，中央空调处于最大负荷。中央空调冷负荷，始终处于动态变化之中，如每天早晚，每季交替，每年轮回，环境及人文，实时影响中央空调冷负荷。一般，冷负荷在5~60%范围内波动，大多数建筑物每年至少70%是处于这种情况。而大多数中央空调，因系统设计多数以最大冷负荷为最大功率驱动。这样，造成实际需要冷负荷与最大功率输出之间的矛盾，实际造成巨大能源浪费，给公司造成巨额电费支出，增加经营者的成本，降低企业竞争力。 2．中央空调变频节能分析

    中央空调系统的构成

    中央空调系统主要由以下几个部分组成：

    1．冷水机组

    这是中央空调的“制冷源”，“心藏”，通往各个房间循环水由冷水机组进行“内部交换”，降温为“冷却水”。

    2．冷却水塔

    用于为冷水机组提供冷却水。

    3．外部热交换系统

    由两个循环水系统组成

    (1)冷冻水循环系统

    由冷冻泵及冷冻水管道组成。从冷水机组流出的冷冻水由冷冻泵加压送入冷冻水管道，在个房间内进行热交换，带走房间内热量，是房间内的温度下降。

    （2）冷却水循环系统

    由冷却泵及冷却水管道及冷却塔组成。冷水机组进行热交换，是水温冷却的同时，必将释放大量的热量。该热量被冷却水吸收，是冷却水温度升高。冷却泵将升了温冷却水

    压入冷却塔，使之在冷却塔中与大气进行热交换，然后再降了温的冷却水，送回到冷水

    机组。如此不断循环，带走冷水机组释放的热量。

    4．冷却风机

    有两种情况：

    室内风机。安装于所需要降温的房间内，用于将由冷冻水冷却了的空气吹入房间，加速房间内的热交换。

    冷却塔风机。用于降低冷却塔的水温，加速将“回水”带回的热量散发到大气中去。

    中央空调系统的拖动

    1．冷水机组拖动系统

    2．冷冻泵拖动系统。由若干台水泵组成。

    3．冷却泵拖动系统。
由若干台水泵组成。

    4．风机（包括室内风机和冷却塔风机）拖动系统。

    拖动系统不能调速，故能耗大。

    中央空调系统拖动节能经济指标分析。

    1．对冷冻泵拖动系统，冷却泵拖动系统，风机（包括室内风机和冷却塔风机）拖动系统。

    节能35%~55%。最小节能35%，最大达55%。

    2．对冷水机组拖动系统

    节能20%-30%。最小节能20%，最大达30%。

    对风机水泵类

    根据流体力学原理，风量Q与转速n的一次方成正比，风压H与转速n的二次方成正比，轴功率与转速n的三次方成正比。即

    Q=K1*n

    H=K2*n2

    Ps=K3*n3

    当所需风量减少，风机转速降低时，其功率按转速的三次 方下降。如所需风量的80%，则转速也下降为额定转速的80%，而轴功率降51。2%；当所需风量为而额定风量的50%时，而轴功率降12。5%。当然， 转速降低时，效率也会有所下降，同时还应考虑控制装置的附加损耗等影响。即使如此，这种节电效果也非常可观。

    通过实际证明，风机水泵类，节能40%-50%。

    对离心式水冷机组

    节能25%-35%.最小节能25%，.最大节能35%。

    离心式水冷机组拖动特点。

    机械特性具有恒转矩性质，故电机的轴功率PL与转速N成正比

    大多数处于长时间连续运动状态，但负载大小常有变动，为连续变动负载。

    飞轮力矩（GD2）大，故要求有较大的启动转矩。

    启动次数少，对升降时间无要求。

    大多数有自动卸载于装载装置，在自动卸栽或装载时，负载将突变。

    离心式水冷机组调速的必要

    1．从节能的角度看。

    （1）由于压缩机不 （2）排除在满负载状态下长时间运行的可能性，（3）所以，（4）只能按最大需求来决定电动机的容量，（5）故设计裕量一般偏大。在实际运行中，（6）轻 载运行的时间所占的比例是非常高的。如采用变频调速，（7）可大大提高轻载运行时的工作效率。因此，（8）节能潜力是很大的。

    （9）有些调节方式（如调节阀门开度和改变叶片角度），（10）即使再需求量较小的情况下，（11）也不（12）能减少电动机的运行效率。
采用了变频调速后，（13）但需求量较小时，（14）可降低电动机的转速，（15）减少电动机的运行功率，（16）从而（17）进一部实现节能。

    2．从运行质量的角度看。

    单电机拖动系统大多数不能根据负载的轻重连续进行调节，不能保持压力，流量，温度等参数的稳定，从而大大提高压缩机的工作性能。

    离心式水冷机组变频自动节能原理。

    根据冷水机组冷负荷，PID调节冷水机组的转速达到节能的目的。

    玻璃熔窑各参数的稳定运行非常重要，它直接影响到玻璃 的产量和质量。在玻璃生产过程中对窑压和温度的稳定有严格的要求，同时窑压和温度的写急定又涉及到其它环节和参数，比如燃油的压力和温度，雾化介质的压力 以及换向过程等等。要想实现这些参数的稳定，并且达到较好地配合有不同的方法可以实现。随着微电子技术的发展，PLC产品在其功能和性能指标上都大大地丰 富和完善，因此，我们就应用PLC的一些特殊功能模块和一些普通的I/O模块对玻璃熔窑的各个参数进行自动控制，包括前面提到的各种参数、熔窑的换向控制 以及通过PLC和变频器的通讯实现对变频器输出频率的控制。系统投入使用以来运行状况良好。 2、系统构成

    本系统上位机部分选用一台上位机配以FIX软件包，PLC部分选用知名品牌的PLC，它具有成本低、运行可靠、功能较强的特点。执行机构主要有变频器、电磁阀、薄膜调节阀、三相异步电动机等。

    3、PLC实现的功能

    本系统大致可以分为三个部分；1、PID调节部分，2、熔窑的换向系统，3、PLC和变频器的通讯部分。其中PID调节部分包括油压、油温、油流（1-6号）、雾化介质、窑压等参数的控制。

    3.1PlD调节部分

    PID控制主要通过PID控制单元，该单元主要有以下 特性；1、l00ms高速采样周期，实现了高速PID控制。2、数字滤波器衰减输入噪音，控制输入意外干扰，使PID控制成为有效的快速响应系统。3、多 种输出规格可供选择。4、八组数据设置，八个数值（如设定点（SP）和报警设置值）可以预置在八个数据组中。5、可以用数据设定器输入和显示当前值。6、 先行PID控制，利用先行PID控制器及自动调谐的特性获得稳定的PID控制。7、可以用PLC程序输入和检索数据。同时我们通过PLC的程序实现双 PID控制，从而实现了窑压和油流的稳定运行。

    PID控制可以分为本地控制和远程控制两种模式，远 程控制即通过PLC实现的控制，又有自动和手动两种方式，自动控制即由PLC进行全自动控制，不需要进行人工干预。手动控制即在上位机上给定一个阀位输出 值，通过PLC对阀位进行控制。在正常情况下都是在远程控制模式下的自动状态进行，并且每个PID控制回路的SV值、PV值、OUT值都可以在上位机上用 棒图显示出来，非常直观。

    同时在上位机上可以很方便地修改油温、油压、油流、雾化介质、窑压等每个控制回路的PID参数，如设定值（SV）、“P”值、“I”值、“D”值，并且操作界面非常友好，操作方便。

    3.2熔窑的换向部分

    熔窑的换向分为手动、半自动、和自动三种方式，手动即 在控制柜上进行操作；半自动和自动都是通过PLC进行控制的，正常情况下都是在全自动换向状态下运行，不需要进行人工干预，只要在上位机上设定换向时 间，PLC就会按给定的时间进行自动换向。并且PLC能自动地识别方向，在上位机上显示。同时还能保证在于动/半自动/自动三种状态之间无扰动切换。

3.3PLC与变频器的通讯

    现场总线是近年来进入工业现场控制领域的一项先进的技 术，在本项目中我们采用了DeviceNet开放式的现场总线来实现PLC与变频器之间的通讯。DeviceNet有很多特点；1、它为开放式现场总线网 络，符合DeviceNet总线标准的国内外各生产厂商的机器均可连接。2、它支持广泛的数据处理操作，从通常的ON/OFF数据处理到条形码读入器的数 据位操作。3、DeviceNet保证了波特率为125kbps，节点间最大500m的数据传输距离，因而在较长的生产线上应用简单方便。当采用某种 PLC机型时它可以使用多达2048个I/O点和63个从站。过去我们都是利用一个模拟量信号（4-2OmA或0-10v）来控制变频器的输出频率，从而 实现节能或调速的要求。但是模拟量信号不管是4-20mA的电流信号或者是0-l0v的电压信号，即使采用数字化处理，但在传输过程中仍然是以模拟量信号 进行传输，容易受到干扰，同时模拟量信号精度较低，只能用于精度要求不高的系统中，在精度要求较高的系统中，模拟量信号还易受干扰，造成系统的不稳定，而 我们采用通讯的方式来控制变频器的输出频率，是一种纯数字化的控制，即数字的处理采用数字化处理，传输是纯数字化的传输，精度很高，这就能够使变频器的输 出频率非常稳定。同时还可以把变频器的运行状态，故障信息在上位机上显示出来。

    4、结束语

    该系统应用于某玻璃生产线后运行稳定，也降低操作者的 劳动强度，受到生产分厂的好评。由于该系统在改造前，油流量的控制一直不能技入自动，长期处于手动控制状态，需要很频繁地调节流量阀的开度大小，工作量很 大。改造后能完全实现自动控制。而且该系统的操作也非常方便，凡是需要修改的参数都可以在上位机上直接输入，如变频器的起/停、基准频率、每个PID控制 回路的参数值等。另外，该系统价格低，投资少，降低了产品成本，效益显著。

MOTOX系列减速电机可支持高达20，000Nm的输出转矩，与市场上其他同规格的减速电机相比，西门子电机可支持更高的额定转矩。西门子新型 MOTOX系列减速电机是西门子电机和弗兰德齿轮电机的结合，具有很大的节能潜力，而且具有较好的利用率和较高的工厂实用性以及运行可靠性。

    二、矢量控制、四象限(PWM能量反馈)运行控制等高端软件控制技术将成为业内企业的研发重点。目前大部分内资高压变频器企业在硬 件技术水平上以及和外资品牌比比较接近，但在软件控制算法上仍有一定差距，特别是具有矢量控制和四象限(PWM能量反馈)运行功能的高端产品市场仍主要掌 握在国外品牌手中。这两项技术对提高变频器的节能效果和拓展高端应用非常关键，前者通过提高控制精度，使高压变频器可以用于轧钢机、电力机车牵引系统等控 制要求高的领域；后者通过把上下运行装置在下降过程中产生的电力调制成理想的波形并回馈到电网，大幅提高变频器的节能效果，可用于电力（传送装置）、煤炭 （矿井提升装置）、油气钻采等领域。

1.经济因素

    一方面由于近几年能源价格的高涨，给企业的成本带来很大的压力，并且这种压力在未来数年内不会减弱反而会加强，因此，变频器作为一种节能效果显著的设备得到了企业的认可。另一方面我国经济的高速健康发展使得企业实力大幅提高，企业有能力采购这样高压变频器的初期投资较大但有助于降低运行成本的辅助生产设备。这都为高压变频器的推广应用提供了良好的条件。

    2.社会因素

    改革开发最初十几年以牺牲环境和浪费能源为代价的经济增长同时也带来严重的环境问题，节能已成为了全社会的共识，我国正致力于从粗放型经济向集约型经济转变，高压变频器作为一种有效的节能设备获得了了政府的大力提倡。

    3.技术和市场因素

    高压变频器产品在我国已经过多年的发展，尤其是近几年国内企业的技术水平提高很快，国内企业积极参与市场竞争使产品价格出现明显下 降。随着销售价格的降低，下游企业采用高压变频器的投资回报期明显缩短，目前用户购买高压变频器的投资只相当于投入使用后18-36个月所节约的电费，这 大大提高了下游用户的购买积极性。

　　20世纪70年代后，大规模集成电路和计算机控制技术的发展，以及现代控制理论的应用，使得交流电力拖动系统逐步具备了宽的调速范围、高的稳速 范围、高的稳速精度、快的动态响应以及在四象限作可逆运行等良好的技术性能，在调速性能方面可以与直流电力拖动媲美。在交流调速技术中，变频调速具有绝对 优势，并且它的调速性能与可靠性不断完善，价格不断降低，特别是变频调速节电效果明显，而且易于实现过程自动化，深受工业行业的青睐。

　　1. 交流变频调速的优异特性

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

　　2. 与其它调速方法的比较

　　交流电动机的调速方法有三种：变极调速、改变转差率调速和变频调速。其中，变频调速最具优势。这里仅就交流变频调速系统与直流调速系统做一比较。

　　在直流调速系统中，由于直流电动机具有电刷和整流子，因而必须对其进行检查，电机安装环境受到限制。例如：不能在有易爆气体及尘埃多的场合使用。此外，也限制了电机向高转速、大容量发展。而交流电机就不存在这些问题，主要表现为以下几点：

　　第一，直流电机的单机容量一般为12 – 14MW，还常制成双电枢形式，而交流电机单机容量却可以数倍于它。

　　第二，直流电机由于受换向限制，其电枢电压最高只能做到一千多伏，而交流电机可做到6 – 10kV。第三，直流电机受换向器部分机械强度的约束，其额定转速随电机额定功率而减小，一般仅为每分钟数百转到一千多转，而交流电机的达到每分钟数千 转。第四，直流电机的体积、重量、价格要比同等容量的交流电机大。最后，特别要指出的是交流调速系统在节约能源方面有着很大的优势。一方面，交流拖动的负 荷在总用电量中占一半或一半以上的比重，这类负荷实现节能，可以获得十分可观的节电效益。另一方面，交流拖动本身存在可以挖掘的节电潜力。在交流调速系统 中，选用电机时往往留有一定余量，电机又不总是在最大负荷情况下运行；如果利用变频调速技术，轻载时，通过对电机转速进行控制，就能达到节电的目的。工业 上大量使用风机、水泵、压缩机等，其用电量约占工业用电量的50%；如果采用变频调速技术，既可大大提高其效率，又可减少10%的电能消耗。

　　3. 合理应用

　　交流变频调速技术在工业发达国已得到广泛应用。美国有60% – 65%的发电量用于电机驱动，由于有效地利用了变频调速技术，仅工业传动用电就节约了15% – 20%的电量。

　　采用变频调速，一是根据要求调速用，二是节能。它主要基于下面几个因素：

　　(1) 变频调速系统自身损耗小，工作效率高。
(2) 电机总是保持在低转差率运行状态，减小转子损耗。
(3) 可实现软启、制动功能，减小启动电流冲击。

　　在采用变频调速时，需从工艺要求、节约效益、投资回收期等各方面考虑。如果仅从工艺要求、节约效益考虑，下面几种情况选用变频调速较有利：

　　根据工艺要求，生产线或单台设备需要按程序或按要求调整电机速度的。如：包装机传送系统，根据不同品种的产品，需要改变系统传送速度，使用变频调速可使调速控制系统结构简单，控制准确，并易于实现程序控制。
用变频调速代替机械变速。如：机床，不仅可以省去复杂的齿轮变速箱，还能提高精度、满足程序控制要求。
用变频调速代替用闸门或挡板调整流量适于风机、水泵、压缩机等。例如：锅炉上水泵、鼓风机、引风机实行了变频调速控制，不仅省去了伺服放大器、电动操作 器、电动执行器和给水阀门（或挡风板），而且使得整个锅炉锅炉控制系统得到了快速的动态响应、高的控制精度和稳定性。

　　4. 变频器容量的确定

　　变频调速是通过变频器来实现的，对于变频器的容量确定至关重要。合理的容量选择本身就是一种节能降耗措施。根据现有资料和经验，比较简便的方法有三种：

　　(1) 电机实际功率确定发 首先测定电机的实际功率，以此来选用变频器的容量。

　　(2) 公式法 设安全系数取1.05，则变频器的容量Pb为Pb = 1.05Pm/hm×cosy (kW)

　　式中，Pm为电机负载；hm为电机功率。

　　计算出Pb后，按变频器产品目录可选出具体规格。

　　In为第n台电动机的额定电流，n为电机的台数。在任何情况下，都不能在连续使用时超过额定电流I。

　　(3) 电机额定电流法变频器 变频器容量选定过程，实际上是一个变频器与电机的最佳匹配过程，最常见、也较安全的是使变频器的容量大于或等于电机的额定功率，但实际匹配中要考虑电机的 实际功率与额定功率相差多少，通常都是设备所选能力偏大，而实际需要的能力小，因此按电机的实际功率选择变频器是合理的，避免选用的变频器过大，使投资增 大。

　　虽然变频调速有诸多优点，但也有其不利因素，主要问题是电流中含高次谐波较多，除对电网有污染外，也使电机自身增加损耗，引起电机发热。再有，变频器价格贵、投资回收器长、技术复杂、尤其在实现闭环自动控制时，还需进行技术处理。

　　此外，不是任何情况下变频器都节电，如果电机负载变化不大，或深井泵配有水塔，节电、节水效果都不大，就不宜使用变频调速。