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浙江工业大学浙西分校信息与电子工程系毕业设计（文献综述） 1 文献综述 浙工大浙西分校 03 工自 (1)班 李达军 22 号 一、引言 变频恒压供水是在变频调速技术的发展之后逐渐发展起来的。在早期，由于国外生产的变频器的功能主要限定在频率控制、升降速控制、正反转控制、起制动控制、起制动控制、压频比控制及各种保护功能。应用在变频恒压供水系统中，变频器仅作为执行机构，为了满足供水量大小需求不同时，保证管网压力恒定，需在变频器外部提供压力控制器和压力传感器，对压力进行闭环控制。从查阅的资料的情况来看，国外的恒压供水工程在设计时都采用一台变频器只带一台水泵机组的方 式，几乎没有用一台变频器拖动多台水泵机组运行的情况，因而投资成本高。随着变频技术的发展和变频恒压供水系统的稳定性、可靠性以及自动化程度高等方面的优点以及显著的节能效果被大家发现和认可后，国外许多生产变频器的厂家开始重视并推出具有恒压供水功能的变频器，像日本 Samco 公司，就推出了恒压供水基板，备“变频泵固定方式”，“变频泵循环方式”两种模式。它将PID 调节器和 PLC 可编程控制器等硬件集成在变频器控制基板上，通过设置指令代码实现 PLC 和 PID 等电控系统的功能，只要搭载配套的恒压供水单元，便可直接控制多个内置的 电磁接触器工作，可构成最多 7 台电机 (泵 )的供水系统。这类设备虽微化了电路结构，降低了设备成本，但其输出接口的扩展功能缺乏灵活性，系统的动态性能和稳定性不高，与别的监控系统 (如 BA 系统 )和组态软件难以实现数据通信，并且限制了带负载的容量，因此在实际使用时其范围将会受到限制。 二、恒压供水国内外状况 目前国内有不少公司在做变频恒压供水的工程，大多采用国外的变频器控制水泵的转速，水管管网压力的闭环调节及多台水泵的循环控制，有的采用可编程控制器 (PLC)及相应的软件予以实现 ;有的采用单片机及相应的软件予以实现。但在系统的动态性能、稳定性能、抗扰性能以及开放性等多方面的综合技术指标来说，还远远没能达到所有用户的要求。原深圳华为 (现己更名为艾默生 )电气公司和成都希望集团 (森兰变频器 )也推出了恒压供水专用变频器 (5.5kw22kw) ,无需外接 PLC 和 PID 调节器，可完成最多 4 台水泵的循环切换、定时起、停和定时循环。该变频器将压力闭环调节与循环逻辑控制功能集成在变频器内部实现，但其输出接口限制了带负载容量，同时操作不方便且不具有数据通信功能，因此只适用于小容量，控制要求不高的供水场所。 可以看出，目前在国内外变频调速恒 压供水控制系统的研究设计中，对于能适应不同的用水场合，结合现代控制技术、网络和通讯技术同时兼顾系统的电磁兼容性 (EMC)的变频恒压供水系统的水压闭环控制研究得不够。 因此，有待于进一步研究改善变频恒压供水系统的性能，使其能被更好的应用于生活、生产实践。 市场的大量需求，随着工业自动化程度的不断提高和能源全球性短缺，变频nts浙江工业大学浙西分校信息与电子工程系毕业设计（文献综述） 2 器越来越广泛地应用在机械、纺织、化工、造纸、冶金、食品等各个行业，并取得显著的经济效益。尤其在水泵、风机方面的应用，取得了显著的节能效果。功率器件的发展近年来高电压大电流的 SCR, GTO, IGBT, IGC 等器件的生产以及并联、串联技术的发展应用，使高电压、大功率变频器产品的生产及应用成为现实。控制理论和微电子技术的发展 ， 矢量控制、磁通控制、转矩控制、模糊控制等新的控制理论为高性能的变频器提供了理论基础。 16 位、 32 位高速微处理器以及信号处理器 (DSP)和专用集成电路 (ASIC)技术的快速发展，为实现变频器高精度、多功能化提供了硬件手段 9因此，有待于进一步研究改善变频恒压供水系统的性能，使其能被更好的应用于生活、生产实践。 控制理论和微电子技术的发展，矢量控制、磁通控制、转矩控制、模糊控制等 新的控制理论为高性能的变频器提供了理论基础。 16 位、 32 位高速微处理器以及信号处理器 (DSP)和专用集成电路(ASIC)技术的快速发展，为实现变频器高精度、多功能化提供了硬件手段 9配套部件生产的社会化、专业化基础工业和各种制造业的高速发达，为变频器相关配套部件生产的社会化、专业化提供了可靠保证。 电气传动系统通常由电动机、控制装置和信息装置三部分组成 7。电气传动关系到如何合理地使用电动机，以节约电能和有效控制机械的运转状态 (位置、速度、加速度等 )，实现电能到机械能的高效转换，最终达到优质、高产、低 耗的目的的问题。电气传动分成不调速传动和调速传动两大类，调速又分交流调速和直流调速两种方式不调速就是传动电动机直接由电网供电，而没有经过电力变换过程的传动方式。随着电力电子技术的发展，为了节约电能 (节约 1520%或更多 )、改善产品质量、提高产量，这类原本不调速的机械越来越多的改用调速传动方式运行。在我国， 60%的发电量是通过电动机消耗掉的 4。因此，如何利用电机调速技术进行电机运行方式改造以节约电能一直得到国家重视 9。目前，电机调速技术已具备比较完备的技术和实践基础 。 近年来，交流调速中最活跃、发展 最快的就是变频调速技术， 变频调速是交流调速的基础和主干内容。上个世纪变压器的出现使改变电压变得很容易，从而造就了一个庞大的电力行业。但长期以来，交流电的频率却一直固定而不能受人为控制。变频调速技术的出现使频率变成可以利用的资源 1。 现在，我国已有很多的公司、工厂和研究所从事变频调速技术的研究开发工作。但自行开发生产的变频调速产品，和国际上的同类产品相比还有比较大的技术差距 ， 随着改革开放和经济的高速发展， 变频调速已形成了一个巨大的市场。为适应经社会经济和社会建设的高速发展，我国采取要么直接从发达国家进口现成的变频调速设备，要么内外结合，国内的相关部门在自行设计制造的成套装置中采用外国进口公司和合资企业的先进设备，然后自己开发应用软件的办法，很好地为国内重大工程项目提供了电气传动控制系统的解决办法，适应了社会的需要。 市场的大量需求 ： 随着工业自动化程度的不断提高和能源全球性短缺，变频器越来越广泛地应用在机械、纺织、化工、造纸、冶金、食品等各个行业，并取得显著的 经济效益。尤其在水泵、风机方面的应用，取得了显著的节能效果。 功率器件的发展 ： 近年来高电压大电流的 SCR, GTO, IGBT, IGC 等器件的生产以及并联、串联技术的发展应用，使高电压、大功率变频器产品的生产及应用成为现实。 控制理论和微电子技术的发展 ： 矢量控制、磁通控制、转矩控制、模糊控制等新的控制理论为高性能的变频器提供了理论基础。 16 位、 32 位高速微处理器nts浙江工业大学浙西分校信息与电子工程系毕业设计（文献综述） 3 以及信号处理器 (DSP)和专用集成电路 (ASIC)技术的快速发展，为实现变频器高精度、多功能化提供了硬件手段 。 三、结论 总之，虽然国内变频调速 技术取得了较好的成绩，但是总体上来说国内自行开发、生产相关设备的能力还比较弱，对国外公司的依赖性还很严重。当前国内变频调速行业的主要特点有变频器的整机技 术落后，国内虽有很多单位投入了一定的人力、物力，但由于分散 并没有形成一定的技术和生产规模。变频器产品所用半导体功率器件的制造业几乎是空白。相关配套产业及行业落后。产品可靠性及工艺水平不高。 参考文献 1 宋序彤 .我国城市供水发展有关问题分析 J.城镇供水 .2001, 2: 22 26 2 田会山，杨爱华 .水泵和水泵站 M.北京 :中国建筑工业 出版社， 1986 3 成都佳灵电气制造公司 .JP6C-T9 系列 PIM IGBT 高性能数字式变频器使用手册 .2001， 2 4 陈国呈编著 .PWM 变频调速技术 M.北京 :机械工业出版社， 1998. 7 5 廖常初编著 .可编程序控制器应用技术 M.重庆 :重庆大学出版社， 2001, 7 6 俞云奎，罗耀华主编 .可编程序调节器、控制器原理与应用 M.哈尔滨工程大学出版社， 1997, 5 7 钟肇新，王颧编 .可编程控制器入门教程 (SIMATIC S7-200) M.广州 :华南理工 出版社， 1999, 5 8 钱毅，韩涛 .微机控制的变频调速恒压供水系统 J .资源节约和综合利用，1996,6 (2) 9 李红斌，张承慧，宋军，万军 .远程供水变频调速计算机控制系统设计 J.电气传动， 2002 第 1 期 :14 18 10 陈虹，史旺旺，唐鸿儒，刘正意 .中小型水厂自动化技术的实现方法 J.给水排水， 2001， 27(11): 86 90 11 史志强 .水厂自动化控制系统中可编程控制器的应用 J.福州大学学报 (自然科学版 )， 1998, 26(6): 44 47 12 金以慧主编 .过程控制 M .清华大学出版社 2001, 7 13 林敏，薛红主编 .计算机控制技术与系统 M.北京 :中国轻工业出版社，1999,6 14 李清泉，杜继宏编著 .计算机控制系统及应用 M.机械工业出版社， 1988, 12 15 全继萍 .陈玩丰大涌水厂给水泵房改造节能总结 J.城镇供水 .2002 4: 3 6 16 韩涛，钱毅 .变频调速供水系统控制特性的改进 J供水排水 .1995, 21(6)3132 17 蔡燕，陈振翼 .微机控制变频调速水泵恒压供水系 统 J.天津纺织工学院学报， 1994, 13(3): 54 57 18 高新陵，宋晓平 .变频调速恒压供水系统研制 J.河海大学学报， 2001, 29(1):115 118 19 西门子 (中国 )有限公司 .SIMATIC S1-200 可编程序控制器系统手册， 2002,3 nts浙江工业大学浙西分校信