引言  

　　化纖生產(chǎn)線是粘膠紡絲類基礎行業(yè)，同時也是耗能大戶，其主要生產(chǎn)工藝都是通過各種泵、攪拌機、空氣壓縮機來完成�，F(xiàn)在倡導節(jié)約型社會的今天，而能源的浪費卻相當?shù)捏@人。目前，這些粘膠泵、水泵和空氣壓縮機大都處于電動機驅動恒速運轉狀態(tài)，還有企業(yè)在運行系統(tǒng)設計時，容量選擇的較大，系統(tǒng)匹配不合理，往往是“大馬拉小車”，造成大量的資源浪費。如將占絕對多數(shù)的非調速型電機改成調速運行，使其耗電量實現(xiàn)隨負荷大小而變化，則可節(jié)約大量能源，將產(chǎn)生顯著的節(jié)能效果。現(xiàn)代電力電子技術、交流調速技術的發(fā)展使得交流電動機變頻調速在頻率范圍、動態(tài)響應、精度要求和使用效果等方面發(fā)生了巨大的發(fā)展。現(xiàn)在凡是可變轉速的拖動電動機都可以用變頻來調速從而達到節(jié)能降耗的目的，據(jù)我們對生產(chǎn)耗電能統(tǒng)計，每季度可節(jié)電量34%以上。因此,交流調速技術在化纖行業(yè)中的應用具有廣闊的發(fā)展空間。  

　　一、變頻器調速運行的節(jié)能原理  

　　實現(xiàn)變頻調速的裝置稱為變頻器。變頻器一般由整流器、濾波器、驅動電路、保護電路以及控制器（MCU／DSP）等部分組成。首先將單相或三相交流電源通過整流器并經(jīng)電容濾波后，形成幅值基本固定的直流電壓加在逆變器上，利用逆變器功率元件的通斷控制，使逆變器輸出端獲得一定形狀的矩形脈沖波形。在這里，通過改變矩形脈沖的寬度控制其電壓幅值；通過改變調制周期控制其輸出頻率，從而在逆變器上同時進行輸出電壓和頻率的控制，而滿足變頻調速對U/f協(xié)調控制的要求。PWM的優(yōu)點是能消除或抑制低次諧波，使負載電機在近正弦波的交變電壓下運行，轉矩脈沖小，調速范圍寬。  

　　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增速和減速能力。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，在抗干擾方面也有著PWM無法比擬的優(yōu)越性，可抑制高次諧波的生成，減小對電網(wǎng)的污染。采用該控制方式的變頻調速技術后，電機定子電流下降64%，電源頻率降低30%，出膠壓力降低57%。  

　　異步電機的轉速n可以表示為： 

　　公式中，n2為同步轉速，Δn1為轉差損失的轉速，p為磁極對數(shù)，s為轉差率，f為電源的頻率�？梢姡�改變電源頻率就可以改變同步轉速和電機轉速。頻率的下降會導致磁通的增加，造成磁路飽和，勵磁電流增加，功率因數(shù)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(xié)調控制。此外，在許多場合，為了保持在調速時，電動機產(chǎn)生最大轉矩不變，亦需要維持磁通不變，這亦由頻率和電壓協(xié)調控制來實現(xiàn)，故稱為可變頻率可變電壓調速VVVF（Variable Velocity Variable Frequency），簡稱變頻調速。采用變頻調速技術后，提高電機的功率因數(shù)，減少無功功率消耗。  

　　由變頻調速原理可知，調節(jié)供膠流量，原則上有二種方法；一是節(jié)流調節(jié)，開大供膠閥，流量上升；關小供膠閥 ，流量下降。調節(jié)流量的第二種方法是調速調節(jié)，膠泵轉速升高，供膠流量增加；轉速下降，流量降低，對于用膠流量經(jīng)常變化的場合，采用變頻調速調節(jié)流量。  

　　二、變頻調速控制系統(tǒng)的設計  

　　變頻調速器的控制可以是自動的，也可以是手動的。目前，我們在粘膠泵控制系統(tǒng)中使用的調速技術，大部分是在開環(huán)狀態(tài)下，即人為地根據(jù)工藝或外界條件的變化來改變變頻器的頻率值，已達到調速的目的。部分采用閉環(huán)調速控制。  

　　異步電機調速有許多方法，如變極調速、變轉差率調速和變頻調速等。前兩種轉差損耗大，效率低，對電機特性來說都有一定的局限性。變頻調速是通過改變定子電源的頻率來改變同步頻率實現(xiàn)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，因而具有高效、調速范圍寬（10～100％）和精度高等性能，節(jié)電效果可達到30～40％。變頻調速有兩種方法：一是交－直－交變頻（如圖1），適用于高速小容量電機；二是交－交變頻。適用于低速大容量拖動系統(tǒng)。 

　　交－直－交電壓型變頻器主結線圖，見圖1： 

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