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摘要：我国的科技水平不断向自动化、低耗化发展，其中变频技术越来越先进，在日常生活和工作的许多领域中越来越多的应用变频器被应用，其中变频器经常用于对空气压缩机恒压的控制，这是是非常重要的一项功能。本文从变频器的工作原理和特点出发，研究了变频器的主要功能，分析变频器在空气压缩机恒压控制方法，阐述了该方法与传统方法的区别。随着变频器技术不断的提升，越来越多的有变频器控制恒压的空气压缩机被应用于现实生活和生产中。
关键词：变频器；空气压缩机；恒压控制；控制器
1前言
变频器是是由整流器、平波电路、逆变器三部分组成的，整流器就是进行交流电和直流电的转换，也就是将固定频率的交流功率通过整流器整流，变成直流功率；平波电路就是应用电感和电容的滤波功能，实现控制降低波动；逆变器的功能和整流器的功能相反，它是将直流功率转换成交流功率。
空气压缩机在工业生产中越来越多的应用，传统的空气压缩机理是利用气压的变化控制进气阀门的开关，通过开关的闭合控制空气的体积变化。这种方式的好处就是工艺简单，但是空气压缩机的负载不停的变化，气压值也不稳定，这对于设备的损害程度较大，同时也不利于生产活动。
通过采用变频器空气压缩机进行空气压力控制，可以很容易地改变空气压缩机电机的转动速度，实现对空气压缩机的空气供应量的连续调整，使得被压缩的空气压力非常的稳定，最终提高空气压缩机压缩气体的质量。同时，用变频器来控制空气压缩机可以调节电机轻载时的转速，提高工作效率，降低能耗，达到节能减排的效果。
2变频器空气压缩机控制系统方案设计
空气压缩机变频恒压控制系统如图2.1所示。空气压缩机的工作对象是储气罐中的气体压力。首先，压力传感器需要收集作为主要控制对象的气体罐的压力值。变频器控制单元具有内置的PID控制器，该控制器十分适合用于控制变频器，它可以实现控制系统的压力、流量、液位等工艺参数。启动PID控制，开始向变频器发出控制指令，变频器根据设定的压力和管道的实际压力反馈信号的实时调整空气压缩机电机转速，以调整排气量，需要多少多少，并确保压力稳定。此外，还会同时进行一个过程反馈。PID控制将调整驱动单元的速度，使实际测量值与给定值相等。
PID控制器产生的控制信号发送给变频器，从而控制变频器，根据PID控制器发出的控制信号来改变变频器的转速和频率，让空气压缩机的实际压力更接近标准的参考压力值。同时，该方案通过添加工频与变频切换功能，实现频率切换功能，这样可以提高频率，因为P该系统控制单元并没有改变原来的保护系统，所以原有的控制和保护系统是可以保留下来的。此外，该方案的使用，空气压缩机电机从静止到旋转，可以由逆变器启动，也就是可以实现软启动，这就以避免了冲击电流的启动和空气压缩机的启动机械冲击的带来的影响。
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图2.1变频器空气压缩机恒压控制系统
3该系统的优点
该系统采用变频器和PID控制空气压缩机，使得系统提供一个稳定的压力。本系统的主要优点有：首先采用变频器控制，可以根据电机不同的负载情况调节电机的转速，变频器可以实现电机的无级调速以及电机软启动、软停止，这样就大大降低了功耗，提高了该系统的控制精度，大大提高了电动机轻载时的效率，使得该系统的动态性能变好，降低了电气和机械的影响，从而提高了操作性能。其次，变频器可以实现工频、变频的自动切换功能，不需要外加切换控制电路，降低系统的复杂程度。
该系统通过简单的电路可以实现许多实用的功能，不但可以实现频率控制，还可以实现频率跳变，系统实现了软起和软停以及瞬时停电再启动，参数设置和修改比较方便简单。
4该系统元器件安装和调试
4.1安装
控制装置安装在空压机房内，与原控制柜分离，但与压缩机之间的主配线不要超过30m。控制回路的配线采用屏蔽双绞线，双绞线的节距在15m以下。另外控制柜上装有换气装置，变频器接地端子按规定不与动力接地混用，以上措施增强了系统的稳定性、可靠性。
变频器安装时要注意接地，并要注意变频器的运行环境。在对系统布线的时候要注意布线的长度，因为变频器与电机间的接线不能太长，如果太长会使得电机转矩下降。容易受干扰的线路因该采取保护措施，以免后期使用发生不必要的损失。
4.2调试
本系统并不改变空气压缩机本来的控制原理，正常的空气压缩机系统原有的保护装置依然有效。并且工频/变频切换采用了机械以及电气双重联锁，从而大大的提高了系统的安全、可靠性。
该系统不改变空气压缩机原有的控制原理，所以即使增加了该控制系统，空气压缩机系统的原始保护装置仍然是有效的。电源频率/频率转换开关也和普通的空气压缩机不同，它是采用机双重联锁，可以实现电气变频也可以实现机械切换。这种方法大大提升了工作的安全性和可靠性。
我们都知道对于不允许输出信号反复变化的应用系统调节方式应该选择PI调节方式，这是调节原则，该系统采用了变频器作为控制系统的一部分，所以必须采用PI调节方式，这种方式可以减少对变频器的损伤和冲击。调试时要注意对PID进行参数整定，要根据具体的情况设置比例的和积分时间常数
5结论
本文首先分析了变频器的工作原理，阐述变频器如何能控制空气压缩机的恒压状态。通过介绍一种典型的控制系统，介绍该系统的组成以及空气压缩机加载和卸载供气方式，对由变频器以及PID智能控制器等组成的恒压供气控制系统进行分析。随着变频器技术的不断提升，它的功能将会越来越完善，所以变频器不仅仅可以应用于空气压缩机恒压控制中，它还可以应用于更多的领域。
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论文作者:张红茹
论文发表刊物:《基层建设》2015年第35期
论文发表时间:2016/9/19
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