空压机变频节能控制系统设计

摘要件编程。现场调试结果表明，该系统取得了较为满意的控制效果。第一章绪论1.1课题研究背景不同气压的空气都是通过空压机将空气中的空气通过压缩而获得，压缩的空气因方便保存，控制简单，移动性和安全性又比较好，于是被广泛应用到国民经济的许多领域，比如，在石油领域，和动力领域等，都是必不可少的电气设备。截至2018年12月底，能够生产空压机的公司和企业在几年前才只有四百多家，几年之后生产空压机的公司猛增到了七百多家，空压机市场发展势不可挡，这些公司中生产螺杆空压机的也增加了不少，几年之前也只有可数的一百多家，到了现在也发展到了两百多家，短短几年时间就增加了一百多家。在2018年专业出产螺杆式空压机的企业和5年之前生产空压机的企业相比，规模大了许多，比例已达以前的1.5倍。在我国生产空压机的品种是日益增多，算是比较丰富的，规模也在逐渐扩长，据有关资料统计，2012年国内在动力领域，使用压缩机销售总量达到四百亿元；而螺杆压缩机的销售总量就达到两百五十到三百亿元，在动力领域中，销售比例在压缩机销售总量中占了百分之七十多，前景相当可观。但是，在螺杆压缩机的销售总量之中，只有百分之三十到百分之四十是由数十名台湾外资企业为代表的占领。而2015年的统计结果为：目前在中国约有两百多家生产企业是生产螺杆式空压机但是在销售总额里所占的比例却不是很多，销售市场主要还是外资企业占据了霸王的位置，比如台湾的复盛，美国的IR,瑞典的AC,在空压机市场都是很有名的"。从上面的数据中我们可以得出，最近这些年国内压缩机的发展速度相当惊人的，在短短的八九年时间里，空气压缩机的销售额达到了之前的3~4倍，螺杆压缩机的销售总量额达到了之前的5-6倍，有效地遏制了外资企业独霸空压机的局面。自从开山集团引进先进生产空压机技术之后，国内生产空压机的企业生产螺杆压缩机的生产水平明显加快了，在以前，有螺杆压缩机龙头企业的企业不超过十家，但是现在已经达到了十几家，翻了一番。但许多国内生产的压缩机和空气压缩机使用商对节能的概念的不怎么了解并没有放在心上，他们认为，压缩机，性能稳定，可投入生产是关键，节能是次要的，在中国，最大的用电大户就是空压机，将空气压缩成不通气压的空气所需要的能量比较大，因此，空压机在用电设备里，消耗电能非常严重，空压机每年的用电量与其他用电设备比，用电量都遥遥领先其他设备2。随着经济全球化、一体化和透明化，市场份额慢慢开始流入一些优看到了空压机领域这一份蛋糕，国民企业和外有依靠科技，走可持续发展道路，才能走得更远。1、电能消耗大，效率低下空气压缩机运行的基本模式是加载，卸载模式3。空气压缩机的容量设计时，不是看实际平均需求来设定，如果这么设定，当空压机最大需求量。当压缩空气不在最大需求量时，储气罐中的压缩空气，但是又不能重复开关空压机，于是，我们需要将空压效率降低，造成大量的电能浪费。2、对设备启动冲击大和卸载的转换时，负载会突然发生变化(从满载到空载),这对于空气压缩机来说，具有很大的影响，对设备和电网的保护极其不利，从而造成设备维修费用的增加。3、供气质量不稳定限时才能进行调整，使得压力上下波动大，降低了调节精度。空压机在变频器的作用下，频率从Ohz开始慢慢增长到额定值，电压也是从01.2.2变频器节能原理过程中可能会出现的最大的需求来设计的4,并且在此基础上还要增加一些余量，来1.4本章小结第二章变频器原理及内部结构变电路不断开通和关断IGBT,直流电源在IGBT开通和关断的不断重复下，转换为频式中n——电机转速；f———电机频率；s———电机转差机极对数1。由式(1)可知，在转差率s和极对数p不变的情况下，转速n与频率f有关，其变频器控制电路的最终目的是在U/f或矢量控制模式脉冲信号，用于驱动主电路IGBT器件，以完成对直流电源(由3—380v电源整流滤变频器，通俗的讲，主要分为3块内容，包含主电路(执行机构)和控制电路(控制机构),开关电源(供给芯片工作电源):主电路主要完成对交流电电源的整流，将的6路脉冲信号而且它还承担着变频器故障检测、停机保护和操作控制的责驱动单元(PC923或者PC929),制动单元(制动电阻),开关电源(UC3842或者UC3844)等构成。变频器主要分为三大部分：1主电路，2驱动电路，3开关电源电路7。主电2.2变频器主电路逆变电路几个部分构成4。其系统结构如图2-2所示。图2-2变频器主电路原理图6波300hz的脉动直流电压经过充电限流电阻为电容充电(如果不进行限流充电，电散热风扇控制电路：本机电路的散热风扇的电源取自开关电源电路输出的24v图2-3变频器内部整流逆变模块2.3开关电源图2-4UC3844功能引脚到稳定的5V基准电压。充电，内部振荡器提供Cr的放电电路，在④脚形成锯齿波电压，经内部整形电路处图2-5开关电源电路图图2-6开关电源实际电路图D2、R7、C4在PC1停止工作后(N1上的电压无法释放，对开关管有损坏的可能)将(1)电源起振过程电阻R1提供振荡芯片PC1的起振电压和电流，当PC1的7脚电压上升到16V以后，PC1内部电路开始工作；从8脚输出5V基准电压，4脚外接R2、C2定时电路与内部振荡器开始工作。由5V基准电压经R2提供C2的充电电流，4脚内部电路提供C2的放电电路，由此在4脚形成锯齿波电压信号，由4叫内部后续电路处理成为矩形脉输出端6脚，输出激励脉冲，经栅极串联电阻R3驱动开关管V1,由此形成流经开关变压器T1一次绕组N1的漏、源级电流电路；自供电绕组N2随着一次绕组N1里的电工(整流滤波),得到直流电源8,为振荡芯片提供稳定的工作电源，至此，电路的起振过程已经完成，在开关管V1和开关变压器T1的配合作用下将DC530V电源提供(2)稳压过程的精心加工(整流滤波),得到直2.4驱动电路1、使弱电(控制回路)和强电回路(变频器主回路)相互隔离，彼此不出现任放大器放大器上IGET保护电路No7电路图2-7PC929引脚功能图里，我们都是将13、12脚相互短接，将恒定的电压供12脚使用。11脚为驱动信号图2-8U相下臂IGBT驱动电路电路图再驱动IGBT。管的电阻降为0,通过内部处理电路处理后，从11脚输出脉冲电压，经电阻R8提供导通，光耦合器PC3获得输入信号电流，输出从光敏晶体管导通，将0C故障信号送管压降信号与PC2的9脚电平互相影响，并在故障信号产生时，VD3进入正向导通，2.5本章小结关电源的供电原理、驱动电路的驱动原理。开关电源里的振荡芯片、驱动电源里的第三章空压机变频节能控制系统结构简介量信号，并进行PID调节，并将调节后的数字量信号传送给变频器，变频器依据送过I压力设图3-1变频节能控制原理图3.2空压机的工作原理概可以分为4个过程：第一个过程是吸气(从外界将空气吸过来);第二个过程是密封和输送(将空气进行转移);第三个过程是压缩(将空气中是的杂质和空气分离);外压差不同的情况下，空气从吸气口流入齿槽中¹。4、排气过程PLC是可编程控制器的简称，它是一种智能控制器，相当于一台微型电脑。它是的控制功能，因此工作频率低，反应慢11,实现较复杂的控制功能时，其电路极其复杂，并且要定时进行维护。PLC采用了先进的计算顺序控制，发展成为一个现代化的PLC模拟量控制，它拥有传统控制系统没有的过程PLC由于抗干扰能力强，能够适应恶劣的工作环境，在恶劣的工作环境下都能稳定运行12],它通过对内部存储(事先写入存储器里的程序)执行逻辑上的运算、它严才能将处理结果发送出去),它将所有的输入端子的信号都检查一遍，将检查结果存理转换变为DC,再经过像人脑一样能处理各种数据的CPU去处理这些数据，等到(7)通信及联网系统采用的PLC:CPU224XPCN。本机集成24输入(input)/16输出(output)共表3-1PLC的I/0分配图类别器件代号地址号功能说明输入空压机启动I0.1空压机故障输出Q0.0启动主电机Q0.1启动电机冷却风机Q0.2启动电柜冷却风机Q0.3启动报警灯图3-4PLC控制回路后，使得KS2、KS3继电器同时得电，而KS2的常开触点与24V电源、交流接触器继电器控制回路指图3-5继电器控制回路 N 冷却风机控制 图3-6冷却风机控制I第标第标旗1旗1血图3-7空压机变频控制回路图3-8空压机主电路图3-9PLCand变频器控制柜内部实物图3-10空压机外部操作面板滤波单元(电容或电抗),逆变单元(IGBT),驱动单元(PC923或者PC929),制动单元(制动电阻)等构成。器，并且设计了空压机变频节能系统线路图第四章空压机变频节能控制系统的软件设计系统概述空压机变频控制系统采用PLC为逻辑控制器，来控制空压机启动和停止，同时PLC并采用PID控制技术，从空压机上采集空压机监控点的数据和状态开关量，通过计算来控制空压机产生气体的压力值，通过本系统的设计可以节约能源，提高生产效4.1PID控制系统概述在工业实际生产控制中，一般运用的最多的控制方式就是PID控制。然而，它也是有些缺点：当受控对象不同时，控制器的参数很难自动调整来适应外界环境的改变。上式中，u(t)为PID控制器的输出，t是采样时间；Kp是控制器的比例增益；e(t)是PID控制器的偏差输入(测量值和给定值的差);T₁是控制器的积分时间常数；Tp是控制器的微分时间常数。数字式PID控制器的表示函数为：式中的e(n)是系统偏差；e(n)是系统偏差变化率；Kp是比例系数；K₁是积分作用系数；Ko是微分作用系数18]。积分十r()e()过运算无法得到比较精准的数学模型时，通过控制论中的其它方法无法解决当下问PID控制其实是最为简便的方法(原因在上句话中已经解答)。小结：比例调节主要是由两个参数所决定的，一个是Kp,还有一个是输出和输)))