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浅谈风机水泵自控系统变频节能改造【摘要】风机水泵自控系统变频节能改造是针对传统系统的能耗高、效率低等问题进行改进的一种技术方案。
本文首先从背景介绍入手，探讨了传统系统存在的问题。
然后介绍了变频节能技术的原理及其在节能改造中的应用。
接着提出了改造方案，并分析了实施效果和技术难点。
实施效果方面，通过数值数据展示了改造后的节能效果。
技术难点方面，重点探讨了在实施过程中可能遇到的挑战和解决方案。
结论部分总结了本文讨论的主要内容，强调了节能效果显著，推广应用前景广阔。
最后指出了该技术的重要性，并展望了未来的发展方向。
【关键词】风机，水泵，自控系统，变频，节能改造，引言，背景介绍，变频节能技术原理，改造方案，实施效果，技术难点，节能效果显著，推广应用前景，总结1. 引言1.1 引言风机水泵自控系统变频节能改造是当前工业领域中的一项重要技术革新，通过引入变频节能技术，可以有效地提高设备的运行效率，降低能耗，实现节能减排的目的。
随着我国工业化进程的加快，能源消耗量逐渐增大，能源资源的紧缺和环境污染等问题也日益突出，因此加强节能减排工作，实现能源的有效利用已成为当前重要的任务。
风机水泵系统在工业生产中广泛应用，传统风机水泵系统运行时常常以全速运行，无法根据实际需求合理调节运行状态，造成能源的浪费。
而通过引入变频技术，可以根据实际负荷需求来调节设备的运行速度，实现精确控制，达到节能减排的效果。
对风机水泵自控系统进行变频节能改造具有重要的实际意义和推广价值。
本文将从背景介绍、变频节能技术原理、改造方案、实施效果和技术难点等方面进行探讨，以期为风机水泵自控系统的节能改造提供一定的参考和借鉴。
部分结束。
2. 正文2.1 背景介绍风机水泵系统在工业生产中广泛应用，其耗电量通常很大，而且运行效率低下。
为了改善系统的运行效率和降低能耗，风机水泵自控系统变频节能改造逐渐成为一种流行的解决方案。
变频节能技术能够根据实际负荷的需求自动调节电机的转速，从而降低系统运行时的能耗。
变频技术在风机、泵类负载节能中的应用摘要：本文通过变频调速在风机、水泵类设备上的应用，阐述了风机、水泵变频调速的节能原理。
介绍了风机、水泵负载对变频器的性能要求。
关键词：变频器；风机、水泵；节能；0.前言我国的电动机用电量占全国发电量的60％～70％，风机、水泵设备年耗电量占全国电力消耗的1/3。
造成这种状况的主要原因是：风机、水泵等设备传统的调速方法是通过调节入口或出口的挡板、阀门开度来调节给风量和给水量，其输出功率大量的能源消耗在挡板、阀门地截流过程中。
由于风机、水泵类大多为平方转矩负载，轴功率与转速成立方关系，所以当风机、水泵转速下降时，消耗的功率也大大下降，因此节能潜力非常大，最有效的节能措施就是采用变频调速器来调节流量、风量，应用变频器节电率为20％～50％，而且通常在设计中，用户水泵电机设计的容量比实际需要高出很多，存在“大马拉小车”的现象，效率低下，造成电能的大量浪费。
因此推广交流变频调速装置效益显著。
1.变频调速节能原理1.1变频节能由流体力学可知，P（功率）=Q（流量）×H（压力），流量Q与转速N的一次方成正比，压力H与转速N的平方成正比，功率P与转速N的立方成正比，如果风机、水泵的效率一定，当要求调节流量下降时，转速N可成比例的下降，而此时轴输出功率P成立方关系下降。
即水泵电机的耗电功率与转速近似成立方比的关系。
例如：一台水泵电机功率为55KW，当转速下降到原转速的4/5时，其耗电量为28.16KW，省电48.8％，当转速下降到原转速的1/2时，其耗电量为6.875KW，省电87.5％。
2.2 功率因数补偿节能无功功率不但增加线损和设备的发热，更主要的是功率因数的降低导致电网有功功率的降低，大量的无功电能消耗在线路当中，设备使用效率低下，浪费严重，由公式P=S×COSФ，Q=S×SINФ，其中S－视在功率，P－有功功率，Q－无功功率，COSФ－功率因数，可知COSФ越大，有功功率P越大，普通水泵电机的功率因数在0.6-0.7之间，使用变频调速装置后，由于变频器内部滤波电容的作用，COSФ≈1，从而减少了无功损耗，增加了电网的有功功率。
1引言1.1 问题的提出三相交流异步电机，由于转子侧的电流不从外部引入，而由电磁感应产生，故而具有结构简单牢固、体积小、重量轻、价格低廉、便于维护等优点，备受人们的青睐。
与其他电机相比，它在工农业生产设备中的占有率一直处于绝对优势的地位。
70年代矢量控制理论的引入使交流调速实用化。
相继各类全控型器件层出不穷，变频调速技术日新月异。
从生产到日用家电涉及方方面面，已进入一个高科技应用时代，使工业化生产应用技术发生了很大的变革。
变频调速技术是现代电力传动的主要发展方向，它在节电、提高产品质量、产量实现自动化等方面，是基本技术之一，其重要性日趋增强。
特别是在电力电子、微电子及计算机技术迅速发展的今天，各种电力器件SCR-GTR-GTO-IGBT以及GTO+IGBT的复合器件的开发，使变频调速技术得到了迅速的发展。
交流变频调速技术已成为调速传动技术的主流。
近10年来，随着矢量控制技术和直接转矩控制技术的发展，交流调速的性能达到和超过了直流调速，电机的交流调速价格己与直流接近或相当。
因此，出现了以交流取代直流的趋势。
国外基本上已全部采用交流调速，虽还贵一点，但能从减小维护和停机时间中得到补偿。
我国目前直流还占一定的比例，但许多新上的项日已要求全调速。
矢量控制也叫磁场定向控制。
80年代初矢量控制进入实用阶段，经过二十多年工业实践的考验、改进与提高，目前已达到成熟阶段。
但其也有不足之处，即要进行坐标变换、计算量大、变换复杂、从而限制了它的发展与应用。
但随着集成电路技术的发展，微机的速度越来越快、精度越来越高、功能越来越多，它己能够完成交流调速系统复杂的控制任务。
特别是在1982年美国德州仪器公(TexasInstruments)成功推出DSP(数字信号处理器)以后，电机调速系统己可实现全数字化。
DSP系统是以数字信号处理为基础，概括起来具有以下主要优点:a)在一个指令周期内可以完成一次乘法和一次加法。
b)程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据。
风机水泵变频调速节能技术研究【摘要】本文主要针对适合我国使用的风机水泵变频器进行研究，通过分析我国风机水泵变频器的固有特性---平方转矩、低频时力矩小，同时，结合风机水泵电动机工作原理及电动机变频调速原理，并以国内外成熟的技术和高可靠、广利用的产品做支撑，提出了一种具有可靠性、可行性、实用性都较高的低压变频风机水泵调速节能装置。
【关键词】风机；水泵；变频调速；节能一、前言我国是工农业大国，风机、水泵又是工农业中不可或缺的机械装置，由此可见，风机水泵在我国具有应用需求量大、应用面积广的特点。
但是风机、水泵功耗大是它的一大弊病，根据有关资料显示，我国风机水泵大约4500万台，装机总容量约1.5亿kW。
但是系统实际运行效率仅为30~40%，其耗损电能占总发电量的40%，造成巨大的能源损耗[1]。
经研究分析得出，造成风机水泵能耗的原因可以归结为以下几个方面：风机水泵的制造工艺太过粗糙、系统调节方式太过单一，大多风机水泵工作在直流状态下是造成风机水泵能耗的一大原因。
在当今能源匮乏的环境下，解决能源浪费是当今一项艰巨的任务，从上面可以看出风机水泵的能源损耗是巨大的。
虽然有大量人员已经注意到风机水泵的能量耗损巨大并对此作出了相应的改进，比如：优化风机水泵的制造工艺、改变风机水泵的变频调节装置等等，但是效果并不是很明显。
本文本着对风机水泵变频调速节能为出发点，结合风机水泵的相似定律，通过分析对比实验数据，从根本上解释风机水泵调速节能的规律，并提出有关风机水泵变频调速节能技术的可行性方案。
二、风机水泵的负载特性在工农业使用的机械中，风机水泵使用广泛，而且种类千差万别，这些差别主要体现在风机水泵中的电动机上。
这些电动机按负载上的不同，可以分为恒定功率、恒定转矩和平方转矩等等几类；根据工作电源上的不同，可以分为直流电动机和交流电动机，其中交流电动机还可细分为单相电动机和三相电动机。
这些不同负载类型的电动机在工农业生产中有着不同的应用，比如：恒定功率负载电动机主要应用在模具机床、切割机床上；恒定转矩负载电动机主要应用在升降机、起重机、搬运机上；然而本文研究的风机水泵则属于平方转矩负载电动机[2]。
学号：常州大学毕业设计（论文）（2012届）题目学生学院专业班级校内指导教师专业技术职务校外指导老师专业技术职务二○一二年六月PLC变频调速控制在风机中的应用摘要：论文首先介绍了风机的基本信息和现状，风机调速方案的种类，以及变频调速技术的发展现状及其优势，PLC的发展概况等。
目前，许多通风系统都存在一定问题，井下气压维持恒定十分重要。
而对风机应用变频调速系统，则可使电机根据现场的压力情况，随时调节转速，使电机能够持续高效率运行，维持气压的稳定，并对危险状况及时做出报警。
可以看出，变频调速的广泛应用无疑具有重要的意义。
本系统将PLC与变频器有机地结合起来，采用以气压压力为主控参数，实现对变频器频率的有效调节，从而控制风机的速度，使风机通风高效、安全。
并且控制系统具有故障报警、及时中断等功能特点，为通风系统的节技术改造提供一条新途径。
最后，通过组态软件的设计，对其进行一个简单的模拟，使得效果更为直观。
关键词：风机，PLC，变频器，组态软件PLC frequency control to control the fanAbstract：The paper first introduces the basic information and status of the fan, the type of fan speed control program, as well as the current development of frequency control technology and its advantages, the development overviewof PLC. At present, many ventilation system have some problems, and how to maintain the pressure constantly is very important.The fan variable frequency speed control system can enable the motor according to the pressure of the scene to adjust the speed at any time, also it can allow the motor sustained efficient operation,maintain the stability of the pressure,and alarm the dangerous conditions in time.It can be seen that extensive use of frequency control is having an important significance.The system combined with PLC and inverter, using air pressure as the main control parameters, can adjust the inverter frequency effectively to control the fan speed.Then it can make the fan ventilation efficient and safe.The control system also has a failure alarm and timely interrupt features.It provides a new way for the technological transformation of the ventilation system.Finally,by the design of configuration software design,conduct a simple simulation to make the effect more intuitive.Key words: centrifugal fan, PLC, inverter,configuration software目录摘要 (Ⅰ)目录 (Ⅲ)1 绪论 (1)1.1风机的基本信息及现状 (1)1.2变频调速技术的基本信息及国内市场 (1)1.3PLC的发展现状 (2)1.4本文主要研究内容 (3)2 风机调速方案的分析与选择 (4)2.1风机调速的重要性 (4)2.2风机的各种调速方案及其特点 (4)2.3变频调速技术的优势 (5)3 变频调速原理及性能研究 (7)3.1变频调速技术的特点 (7)3.2变频调速的基本原理 (7)3.3变频器的结构及各部分功能 (8)3.4变频器对交流电动机的控制方式 (8)3.4.1 U/F 控制方式 (8)3.4.2 空间电压矢量控制方式............................................................................. I II3.4.3 矢量控制方式............................................................................................. I II3.4.4 直接转矩控制方式..................................................................................... I II3.5变频器的选型和容量的确定............................................................................ I II4 PLC的基本原理与组态软件的应用....................................................................... I II 4.1PLC可编程控制器的概述 ................................................................................ I II 4.2PLC的工作原理及选型 .................................................................................... I II4.2.1 工作原理..................................................................................................... I II4.2.2 PLC选型...................................................................................................... I II4.2.3 EM235模拟量模块..................................................................................... I II 4.3模数转换模块.................................................................................................... I II 4.4PID控制器原理 ................................................................................................. I II4.5组态软件概述.................................................................................................. I II85 变频调速系统的设计.............................................................................................. I II 5.1系统的设计功能................................................................................................ I II 5.2系统结构和方案................................................................................................ I II5.2.1 主回路连接................................................................................................. I II5.2.2 PLC和变频器之间的控制连接.................................................................. I II5.2.3 参数检测..................................................................................................... I II5.2.4 PLC和上位机之间的连接.......................................................................... I II5.3系统流程图........................................................................................................ I II 5.4系统程序设计.................................................................................................... I II5.4.1 I/O分配表.................................................................................................... I II5.4.2 主程序......................................................................................................... I II5.4.3 模拟量计算程序......................................................................................... I II5.4.4 系统运行程序............................................................................................. I II5.4.5 报警程序 (26)5.5PID参数设置 (27)6 风机恒压控制效果的简单组态设计...................................................................... I II 6.1建立风机恒压的工程........................................................................................ I II 6.2控制效果的组态画面的设计与编辑................................................................ I II 6.3构造工程的数据库............................................................................................ I II 6.4定义风机恒压控制的动画连接........................................................................ I II6.5整体工程的命令语言编写与模拟调试 (38)7 结束语...................................................................................................................... I II 参考文献................................................................................................................ I II 致谢............................................................................................................................ I IIIV1 绪论1.1 风机的基本信息及现状风机是火力发电厂重要的辅助设备之一，锅炉的四大风机（送风机、引风机、一次风机或排粉风机、烟气再循环风机）的总耗电量约占机组发电量的2%左右。
风机水泵的变频调速节能分析节能降耗、增加效益是全社会应为之努力的方向。
我国的电动机用电量占全国发电量的60％～70％，风机、水泵设备年耗电量占全国电力消耗的1/3。
应用于风机、水泵等设备的传统方法是通过调节出口或入口的挡板、阀门开度来控制给风量和给水量，其输出功率大量消耗在挡板、阀门地截流过程中。
另外，由于在通常的设计中为了满足峰值需求，水泵选型的裕量往往过大，也造成了不应有的浪费。
根据风机、水泵类的转矩特性，采用变频调速器来调节流量、风量，将大大节约电能。
下面就分析一下在风机水泵类负载中使用变频器所能达到的效果。
一，通过变频调速达到的一次节能。
下面以水泵为例来说明，由图1可以看到：流量Q正比于转速n压力H正比于n2转矩T正比于n2功率P正比于n3图1 水泵流量、压力、功率曲线… 在普通的水泵流量控制中使用阀门来调节，如图2所示：图2 阀门控制水泵流量管道阻力h与流量Q的关系为h正比于RQ2，其中R为阻力系数电机在恒速运行时，流量为100%情况下（工作点为A），水泵轴功率相当于Q1AH1O所包容的面积。
电机在恒速运行时，采取调节阀门的办法获得70%的流量（工作点为B），将导致管阻增大，水泵轴功率相当于Q2BH2O所包容的面积，所以轴功率下降不大。
采用变频调速控制流量时，由于管道特性没有改变，水泵特性发生变化（工作点为C），轴功率与Q2CH3O所包容的面积成正比。
故其节能量与CBH2H3所包容的面积成正比，输入功率大大减小。
如图3所示：图3 变频调节水泵流量正如前面提到的，轴功率P与转速n的三次方成正比。
采用变频器进行调速，当流量下降到80%时，转速也下降到80%，而轴功率N将下降到额定功率的51.2%,如果流量下降到60%,轴功率N可下降到额定功率的21.6%,当然还需要考虑由于转速降低会引起的效率降低及附加控制装置的效率影响等.即使这样,这个节能数字也是很可观的,因此在装有风机水泵的机械中,采用转速控制方式来调节风量或流量,在节能上是个有效的方法。
交流电机变频调速控制作者：[摘要]：随着生产的发展，在机床功能增多及自动化程度提高的情况下，为了简化机械传动机构，又出现了机床主运动、进给运动、辅助运动等分别由不同电动机拖动方式，叫做分立拖动。
此时，电气控制系统亦相应地进行了改进，除控制功能方面的基本要求外，还需要具有各电动机动作的配合、联锁、顺序、切换、协调、显示等性能，同时各种行程、时间、速度、度、压力、电流等基本控制线路已形成规范，而且机床电气控制技术本身也已形成了独立的体系。
变频调速器在工厂中的应用越来越普遍。
但由于变频调速器是新型电控设备，许多工厂的电气技术人员对其认识不足，没有允分发挥变频调速器的强大功能，对变频调速控制的设计过于繁琐，从而在一定程度上降低了变频调速控制系统的降低了变频调速控制系统的可靠性，甚至对电动机造成了一定的损害。
工厂常见的变频调速电机系统控制电路设计为例，在对其认真分析讨论的基础上，提出了通用变频频调速电机驱动系统控制电路设计方案。
自激振动是机械加工中经常出现且十分有害的现象它严重影响零件的加工精度和生产效率的提高。
因此，抑制自激振动的方法相继出现。
而变速切削方法以其易于实现、抑振效显著等特点显示其良好的应用前景。
变速切削铣床就是利用这一方法设汁的一种新型机床，其中机床主轴时变转速的实现是变速切削铣床设计的关键，研制一套实现机床主轴时变转速的控制系统是变速铣削方法得到实际应用的前提。
目前变频技术已在轻纺、电力等工业领域广泛使用。
但未见到将百毫秒年变频技术应用到切削加工领域。
鉴于目前机床一般使用交流电机作为动力，且其在变转速情况下的耐热性、转矩(功率)与转速之间关系的研究已经成熟。
故采用变频技术实现变速切削铣床的调速。
[关键词]：铣床变频驱动主轴[Abstract]:With the development of the production in the machine function more dynamic and Head of the improvement of circumstances, in order to simplify the mechanical transmission Institutions, t here is the movement of a machine tool, feed campaign, supported by the Movement of different motor drive, called Drag separation. At this time, electrical control system has also carried out improvements, in addition to controlling the functions of the basic requirements,frequency converter application in a factory more common. However, due to frequency converter is a new electronic control equipment, electrical and many factories have sufficient understanding of its technical staff, not allowed to play a frequency converter at the power of the design of VVVF control is too complicated, so to some extent reduce the control system Frequency Frequency control reduces the reliability of the system, and even caused some electrical damage. Common plant VVVF motor control circuit design of the system as an example, a careful analysis in its discussion on the basis of a common variable speed motor drive systems often control circuit design. Is self-excited vibration in machiningare often very harmful and it is seriously affecting the phenomenon of machining accuracy and production efficiency. Therefore, self-excited vibration suppression methods have emerged one after another. Cutting method and its speed is easy to implement, or vibration characteristics of a significant effect shows a good application prospects. Cutting speed milling machine is set up to use this method, a new juice machine, in which time-varying machine tool spindle speed is the speed of the realization of the key cutting machine designed to develop a set of time-varying realization of machine tool spindle speed control system is the actual speed milling method the premise of the application. Inverter technology has been present in the textile, electricity, etc. widely used in industrial fields. 100 ms but did not see the variable frequency technology was applied to the field of machining. General view of the current machine as a driving force for the use of AC motor and variable speed in case of heat resistance, torque (power) and the study of the relationship between speed ripe. Therefore, the use of variable speed inverter technology the speed cutting machine.xle一、系统框图本设计的系统框图如图1—1所示，它主要是由整流和逆变两大部分组成，而最重要的是逆变部份。
浅谈风机水泵自控系统变频节能改造【摘要】：风机水泵是工业生产中常见的设备，其节能改造十分重要。
本文通过对风机水泵的自控系统现状进行分析，介绍了变频技术在节能改造中的作用，提出了变频节能改造的实施方案，并对改造后的效果进行评估。
通过案例分析展示了风机水泵自控系统变频节能改造的实例。
结论指出，变频技术在风机水泵自控系统节能改造中具有重要意义。
通过本文的介绍和分析，读者可以更深入地了解如何利用变频技术实现风机水泵的节能改造，提高生产效率并降低能源消耗。
【关键词】风机水泵、自控系统、变频技术、节能改造、现状分析、作用、实施方案、效果评估、案例分析、重要意义1. 引言1.1 介绍变频技术在节能改造中的应用随着能源资源的日益紧缺和环保意识的增强，节能已成为工业生产中的重要课题。
而变频技术的应用，则是实现节能的关键之一。
通过将传统的恒频控制方式改为变频调速控制，不仅可以降低系统的运行成本，还可以减少对环境的污染。
变频技术还具有较高的可靠性和灵活性，能够适应不同工况下的实际需求。
引入变频技术在风机水泵自控系统中进行节能改造，可以有效提高系统的能效和稳定性，实现资源的合理利用，为节能减排工作做出积极贡献。
变频技术在节能改造中的应用前景广阔，对于促进工业生产的可持续发展具有重要意义。
2. 正文2.1 风机水泵的自控系统现状分析风机水泵是工业生产中常见的设备，用于输送液体或空气。
其自控系统主要用于监控和调节风机水泵的运行状态，以保证其正常运行和节能。
在传统的自控系统中，存在一些问题和不足之处。
在传统的自控系统中，通常使用恒速驱动方式来控制风机水泵的输出。
这种方式不仅无法根据实际需求进行灵活调节，造成能源的浪费，还容易造成设备运行不稳定，影响生产效率。
传统的自控系统对于风机水泵的运行状态监测能力较弱，容易出现故障无法快速发现和处理的情况。
这不仅影响了设备的使用寿命，还会增加维修成本和生产停机时间。
传统的自控系统在数据采集和分析方面也存在局限性，无法对风机水泵的运行数据进行有效的监测和分析，导致无法及时发现问题和改进措施。
1引言1.1 問題的提出三相交流非同步電機，由於轉子側的電流不從外部引入，而由電磁感應產生，故而具有結構簡單牢固、體積小、重量輕、價格低廉、便於維護等優點，備受人們的青睞。
與其他電機相比，它在工農業生產設備中的佔有率一直處於絕對優勢的地位。
70年代向量控制理論的引入使交流調速實用化。
相繼各類全控型器件層出不窮，變頻調速技術日新月異。
從生產到日用家電涉及方方面面，已進入一個高科技應用時代，使工業化生產應用技術發生了很大的變革。
變頻調速技術是現代電力傳動的主要發展方向，它在節電、提高產品品質、產量實現自動化等方面，是基本技術之一，其重要性日趨增強。
特別是在電力電子、微電子及電腦技術迅速發展的今天，各種電力器件SCR-GTR-GTO-IGBT以及GTO+IGBT的複合器件的開發，使變頻調速技術得到了迅速的發展。
交流變頻調速技術已成為調速傳動技術的主流。
近10年來，隨著向量控制技術和直接轉矩控制技術的發展，交流調速的性能達到和超過了直流調速，電機的交流調速價格己與直流接近或相當。
因此，出現了以交流取代直流的趨勢。
國外基本上已全部採用交流調速，雖還貴一點，但能從減小維護和停機時間中得到補償。
我國目前直流還占一定的比例，但許多新上的項日已要求全調速。
向量控制也叫磁場定向控制。
80年代初向量控制進入實用階段，經過二十多年工業實踐的考驗、改進與提高，目前已達到成熟階段。
但其也有不足之處，即要進行座標變換、計算量大、變換複雜、從而限制了它的發展與應用。
但隨著積體電路技術的發展，微機的速度越來越快、精度越來越高、功能越來越多，它己能夠完成交流調速系統複雜的控制任務。
特別是在1982年美國德州儀器公(TexasInstruments)成功推出DSP(數字信號處理器)以後，電機調速系統己可實現全數字化。
DSP系統是以數字信號處理為基礎，概括起來具有以下主要優點:a)在一個指令週期內可以完成一次乘法和一次加法。
b)程式和數據空間分開，可以同時訪問指令和數據。
c)片內具有快速RAM，通常可以通過獨立的數據匯流排同時訪問兩塊不同的區域。
d)具有低開銷或無開銷迴圈及跳轉的硬體支持。
e)快速的中斷處理和硬體1/O支持。
f)具有在單週期內操作的多個硬體地址產生器。
g)可以並行執行多個操作。
h)支持流水線操作，使取指令、解碼和執行等操作可以重疊進行。
當然，DSP系統也存在一定的缺點。
如。
系統中的高速時鐘可能帶來高頻干擾和電磁洩漏，功耗較大，成本較高等。
但其突出的優點己經使它廣泛地應用於通信、雷達、聲納、遙感、生物醫學、機器人、語言和圖像處理等領域。
目前，我國的DSP電機控制系統尚處於研製階段，各科研單位及高校也正加大這方面的研究和開發力度。
相信，在不遠的將來，DSP的運用將越來越廣，也是以後發展的趨勢。
目前，用於向量控制的調節器都使用PI調節器。
對於非同步電機這樣的強非線性的系統，PI調節器的能力便略顯不足，因此，開發更為有效、非線性控制能力更強的智能控制器一直是向量控制理論研究的熱點。
模糊控制器是解決非線性系統控制的有力手段，在許多實際問題的解決中己經取得了重大成功。
如何將模糊控制器應用於電機調速就成了本文所研究的問題。
1.2 我國變頻調速系統的發展概況近年來，交流調速中最活躍，發展最快的就是變頻調速技術。
變頻調速技術是交流調速的基礎和主要內容。
上個世紀變壓器的出現使改變電壓變得容易，從而造就了一個龐大的電力行業。
長期以來，交流電的頻率一直是固定的，變頻調速技術的出現使頻率變得可調了，從而可以充分利用這一極為有用得資源。
在電力電子技術發展之前，直流電機幾乎占壟斷地位。
對於直流電機，只要改變電機的電壓或者是勵磁電流就可以實現電機的無極調速，且電動機的轉矩容易控制，具有良好的動態性能。
但是直流電機有其本身固有的缺點:a)複雜，重量大，價格高;b)電刷易磨損，維修不方便；c)環境要求高，不適合用於易然、易爆及有腐蝕性氣體的場合;這些都與現代調速系統要求的可靠性、可使用性、可維護性相矛盾，因此直流電動機已經難以適應現代電氣傳動的要求了。
交流電動機具有結構簡單，堅固耐用，製造方便，價格低廉，容量沒有限制，維修方便，對環境要求不高等優點，在工農業生產中得到了廣泛的應用。
但是交流電機是個非線性、強禍合的多變量系統，其可控性較差:隨著現代交流電機的調速控制理論和電力電子交流技術的發展，交流電機調速取得了突破性進展，電氣傳動交流化的時代將隨之到來。
電氣傳動控制系統通常由電動機、控制裝置和資訊裝置3部分組成。
電氣傳動關係到合理地使用電動機以節約電能和控制機械的運轉狀態(位置、速度、加速度等)，實現電能一機械能的轉換，達到優質、高產、低耗的目的。
電氣傳動分成不調速和調速兩大類，調速又分為交流調速和直流調速兩種方式。
不調速電動機直接由電網供電，但隨著電力電子技術的發展這類原本不調速的機械越來越多地改用調速傳動以節約電能，改善產品品質，提高產量。
在我國60%的發電量是通過電動機消耗掉的，因此調速傳動是一個重要行業，一直得到國家重視，目前已有一定規模。
今年來交流調速中最活躍、發展最快的就是變頻調速技術。
變頻調速是交流調速的基礎和主幹內容。
上個世紀變壓器的出現使改變電壓變得很容易，從而造就了一個龐大的電力行業。
長期以來，交流電的頻率一直是固定的，變頻調速技術的出現使頻率變為可以充分利用的資源。
我國是一個發展中國家，許多產品的科研開發能力仍落後於發達國家。
至今自行開發生產的變頻調速產品大體只相當於國際上80年代水準。
隨著改革開放，經濟高速發展，形成了一個巨大的市場，它既對國內企業，也對國外公司敞開。
很多最先進的產品從發達國家進口，在我國運行良好，滿足了我國生產和生活需要。
國內許多合資公司生產當今國際上先進的產品，國內的成套部門在自行設計製造的成套裝置中採用外國進口公司和合資企業的先進設備，自己開發應用軟體，能為國內外重大工程專案提供一流的電氣傳動控制系統。
雖然取得很大成績，但應看到由於國內自行開發、生產產品的能力弱，對國外公司的依賴性嚴重。
從總體上看我國電氣傳動的總體水準較國際先進水準差距10^-15年。
在大功率交一交、無換向器電機等變頻技術方面，國內只有少數科研單位有能力製造，但在數位化及系統可靠性方面與國外還有相當的差距。
而這方面產品在諸如抽水蓄能電站機組啟動及運行、大容量風機、壓縮機和軋機傳動、礦井卷揚方面有很大的需求。
在中小功率變頻技術方面，國內幾乎所以的產品都是普通的V/F控制，僅有少量的樣機採用向量控制，品種與品質還不能滿足市場的需要，每年大量進口。
交流變頻調速技術是強弱電混合、機電一體的綜合技術，既要處理巨大電能的轉換(整流、逆變)，又要處理資訊的收集、變換和傳輸，因此它的共性技術必定分成功率和控制兩大部分。
前者要解決與高壓大電流有關的技術問題和新型電力電子器件的應用技術問題，後者要解決(基於現代控制理論的控制策略和智能控制策略)的軟硬體開發問題〔在目前狀況下主要是全數字控制技術〕。
其主要發展方向有如下幾項:a)實現高水準的控制;b)開發清潔電能的變流器;c)縮小裝置的尺寸;d)高速度的數字控制;e)模擬與電腦輔助設計(CAD)技術。
2 向量控制技術 2 .1 向量控制的基本原理向量控制的思想就是將非同步電動機模擬成直流電動機來控制，通過座標變換，將定子電流向量分解為按轉子磁場定向的兩個直流分量並分別加以控制，從而實現磁通和轉矩的解耦控制，達到直流電機的控制效果。
整個系統為交直交變壓變頻電路，由主回路和控制回路兩大部分組成。
主回路由整流器（整流模組）、濾波器（濾波電容）和逆變器（智能電力電子模組IPM ）三個主要部件組成。
控制回路以TMS320F240為核心。
還有輔助直流電源、光電編碼器、霍爾感測器等輔助電路實現給系統提供多路直流電源，檢測電機定子電流和轉速等功能。
TMS320F240DSP 為核心的典型數字控制變壓變頻調速系統原理框圖如下圖所示：1.1 典型控制變頻調速系統原理圖整流 IPM 模組 LEM LEM 電動 機 故障檢測 驅動隔離 電流檢測光電碼盤TMS320F240操作鍵顯示下麵給出了向量控制的原理圖，如圖1.2所示：圖1.2 基於F240DSP 的非同步電機向量控制系統圖1.2中，逆變器採用電壓空間向量SVPWM 逆變器，勵磁給定*θ由/ωφ函數發生器產生，向量控制器根據*θ和速度回饋，經過模糊PID 控制器得到電流的轉矩分量sq i 。
勵磁分量*sd i 為一設定值，當給定速度低於額定轉速時，給一額定值(約為額定電流30%-50%);當高於額定轉速時，應小於額定值給定。
而dq 座標與αβ座標的夾角θ，則由旋轉編碼器的脈衝得到。
三相電流a b c i i i 、、經3S/2R 的座標變換得到磁場定向電流分量sq i 和sd i 。
sd i 、sq i 和*sd i 、*sqi 經模糊PID 調節器調節並經壓流轉換得到dq 坐標系下的sd u 和sq u 。
sq u ，sd u 經過2R/2S 變換得到s u α、s u β，該數據通過開關控制表選擇相應的電壓向量，同時產生一組開關脈衝及時而準確地控制逆變器，以獲得優良地調速性能。
2.2 座標變換2.2.1 3相/2相座標變換設三相繞組(A, B, C )與二相繞組(α,β)軸線設定如圖2.1所示，A 相繞組軸線與Q 相繞組軸線重合，都是靜止座標，分別對應的交流電流為A B C i i i 、、和i i αβ、。
採用磁勢分佈和功率不變的絕對變換，三相交流電流在空間產生的磁勢F 與二相交流電流產生的磁勢應該相等圖2.1 三相繞組與兩相繞組的軸線設定設變換矩陣為3/C φαβ，變換係數為K ，則i i αβ⎡⎤⎢⎥⎣⎦=3/C φαβA B C i i i ⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦式（2.1） 3/C φαβ=330222311122⎡⎤-⎢⎥⎢⎥⎢⎥-⎢⎥⎣⎦式（2.2） 此變換法以電機各物理量(電流i 、電壓u,磁鏈ψ)的暫態值作為對象，不但適用於穩態，也可用於動態變換。
2.2.2 /dq αβ變換這是二相靜止坐標系變換成二相旋轉坐標系圖2.2 αβ座標與dq 座標的變換設αβ為靜止坐標系，dq 為以任意角速度l ω，旋轉的旋轉坐標系,則αβ靜止坐標系變換為內旋轉坐標系時,坐標軸的設定如圖2-3所示。
圖中θ為d 軸和α軸的夾角，並隨時間而變化，l t d θω=⎰。
i 為三相電流合成的空間向量,它在dq 軸上的分量為d i 和q i ,在αβ軸上的分量為i α和i β。
由此可以得到/dq αβ的變換矩陣為:/cos sin sin cos dq C αβθθθθ-⎡⎤=⎢⎥⎣⎦式(2.3) 因為/dq C αβ變換矩陣為正交矩陣，其逆矩陣：/cos sin sin cos T dq C αβθθθθ⎡⎤=⎢⎥-⎣⎦式(2.4) 2.2.3 3/dp φ變換 用以上同樣的方法，可以得到3/dq θ變換矩陣為：。
