【正文】 的情況下，采用變頻調(diào)速控制比恒速泵控制節(jié)能效果明顯[5]。相反，采用變頻調(diào)速控制水泵電機時，當(dāng)轉(zhuǎn)速在允許范圍內(nèi)降低時，功率以轉(zhuǎn)速的三次方下降，在可調(diào)節(jié)范圍內(nèi)與恒速泵供水方式中用閥門增加阻力的流量控制方式相比，節(jié)能效果顯著。水泵的調(diào)速范圍由水泵本身的特性和用戶所需揚程規(guī)定，當(dāng)選定某型號的水泵時即可確定此水泵的最大調(diào)速范圍，在根據(jù)用戶的揚程確定具體降低調(diào)速范圍，在實際配泵時揚程設(shè)定在高效區(qū)，水泵的調(diào)速范圍將進一步變小，其頻率變化范圍在40Hz以上，也就是說轉(zhuǎn)速下降在20%以內(nèi)。3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與設(shè)備選型 系統(tǒng)總體設(shè)計該系統(tǒng)以AT8052單片機為核心，由單片機、變頻器、測量與轉(zhuǎn)換、顯示及用戶設(shè)定等幾個主要部分組成。通過控制算法輸出給定給變頻器來驅(qū)動泵來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，從而達到恒壓控制的目的。但是，由于技術(shù)上的原因，在很長一段時期內(nèi)，占整個電力拖動系統(tǒng)80％左右的不變速拖動系統(tǒng)中采用的是交流電動機（包括異步電動機和同步電動機），而在需要進行調(diào)速控制的拖動系統(tǒng)中則基本上采用的是直流電動機。而與直流電動機相比，交流電動機則具有以下優(yōu)點：（1）結(jié)構(gòu)堅固，工作可靠，易于維護保養(yǎng)；（2）不存在換向火花，可以應(yīng)用于存在易燃易爆氣體的惡劣環(huán)境；（3）容易制造出大容量、高轉(zhuǎn)速和高電壓的交流電動機。在許多情況下，使用變頻器的目的是節(jié)能，尤其是對于在工業(yè)中大量使用的風(fēng)扇、鼓風(fēng)機和泵類負載來說，通過變頻器進行調(diào)速控制可以代替利用擋板和閥門進行的風(fēng)量、流量和揚程的傳統(tǒng)控制，所以節(jié)能效果非常明顯。由于變頻器可以看作是一個頻率可調(diào)的交流電源，對于現(xiàn)有的進行恒速運轉(zhuǎn)的異步電動機來說，只需在電網(wǎng)電源和現(xiàn)有的電動機之間接入變頻器和相應(yīng)設(shè)備，就可以利用變頻器實現(xiàn)調(diào)速控制，而無需對電動機和系統(tǒng)本身進行大的設(shè)備改造。因此，在進行調(diào)速控制時，可以通過控制頻器的輸出頻率使電動機工作在轉(zhuǎn)差較小的范圍，電動機的調(diào)速范圍較寬，并可以達到提高運行效率的目的。此外，當(dāng)采用矢量控制方式的變頻器對異步電動機進行調(diào)速控制時，還可以直接控制電動機的輸出轉(zhuǎn)短。 電動機的機械特性當(dāng)定子電壓和電源角頻率恒定時，可以改寫成如下形式：當(dāng)s很小時，忽略分母中含s各項，則，轉(zhuǎn)矩近似與s成正比，機械特性是一段直線。當(dāng)s為以上兩段的中間數(shù)值時，機械特性從直線段逐漸過渡到雙曲線段。前四種已獲得成功應(yīng)用，并有商品化產(chǎn)品，本章只討論前2種控制方式。V/f控制是在改變電動機電源頻率的同時改變電動機電源的電壓,使電動機磁通保持一定，在較寬的調(diào)速范圍內(nèi)，電動機的效率、功率因數(shù)不下降。此種控制方式比較簡單，多用于節(jié)能型變頻器，如風(fēng)機、泵類機械的節(jié)能運轉(zhuǎn)及生產(chǎn)流水線的工作臺傳動等?？刂圃砣缦拢寒惒诫妱訖C的同步轉(zhuǎn)速由電源頻率和電動機極數(shù)決定，在改變頻率時，電動機的同步轉(zhuǎn)速隨著改變。轉(zhuǎn)差的大小和電動機的負載大小有關(guān)。電動機定子的感應(yīng)電動勢：E1＝ f 1 N1 (31)式中 Kwl——電動機繞組系數(shù)； f1 ——電源頻率； N1 ——電動機繞組匝數(shù)； Фm——每極磁通。由式(21)可以看出，當(dāng)電動機電源頻率變化時，若電動機電壓不隨著變化，那么電動機的磁通將會出現(xiàn)飽和或欠勵磁。由于電動機設(shè)計時電動機的磁通常處于接近飽和值，磁通的進一步增大將導(dǎo)致電動機出現(xiàn)飽和。而當(dāng)電動機出現(xiàn)欠勵磁時，將會影響電動機的輸出轉(zhuǎn)矩。[7]在變頻控制時，保持E / f恒定，可以維持磁通恒定。矢量控制是一種高性能異步電動機控制方式，它基于電動機的動態(tài)數(shù)學(xué)模型，分別控制電動機的轉(zhuǎn)矩電流和勵磁電流，具有直流電動機相類似的控制性能。兩套繞組在機械上是獨立的，在空間上互差90176。在勵磁電流恒定時，直流電動機所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩和電樞電流成正比，控制直流電動機的電樞電流可以控制電動機的轉(zhuǎn)矩，因而直流電動機具有良好的控制性能。根據(jù)異步電動機的動態(tài)數(shù)學(xué)方程式，它具有和直流電動機的動態(tài)方程式相同的形式，因而如果選擇合適的控制策略，異步電動機應(yīng)能得到和直流電動機相類似的控制性能，這就是矢量控制[7]。但是，矢量控制技術(shù)需要對電動機參數(shù)進行正確估算，如何提高參數(shù)的準(zhǔn)確性是一直研究的課題。另外一種思路是設(shè)計新的控制方法，降低性能參數(shù)的敏感性。 變頻器的選擇通用變頻器的選擇包括變頻器的型式選擇和容量選擇兩個方面。根據(jù)控制功能可將通用變頻器分為三種類型:普通功能型u/f控制變頻器、具有轉(zhuǎn)矩控制功能的高性能型u/f控制變頻器(也稱無跳閘變頻器)和矢量控制高性變頻器類型的選擇要根據(jù)負載的要求進行。[9]其中后兩項，變頻器生產(chǎn)廠家由本國或公司生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)電動機給出，或隨變頻器輸出選擇變頻器時，只有變頻器的額定電流是一個反映半導(dǎo)體變頻裝置負載能力的關(guān)鍵量。是選擇變頻器的基本原則?；\異步電動機額定電流，冶金工業(yè)常用的輥道電動機不僅額定電流大很多，同時它允許短時處于堵轉(zhuǎn)工作狀態(tài)，且輥道傳動大多數(shù)是多電動機傳動。狀態(tài)下負載總電流均不允許超過變頻器的額定電流。Pnv—變頻器額定功率，kW；Pn—電動機額定功率，kW 單片機 單片機簡介單片機又稱單片微控制器,它不是完成某一個邏輯功能的芯片,而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。概括的講：，在線式就是現(xiàn)場控制，需要的是有較強的抗干擾能力，較低的成本，這也是和離線式計算機的（比如家用PC）的主要區(qū)別[10]。其中最成功的是INTEL的8031，因為簡單可靠而性能不錯獲得了很大的好評。基于這一系統(tǒng)的單片機系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。90年代后隨著消費電子產(chǎn)品大發(fā)展，單片機技術(shù)得到了巨大提高。而傳統(tǒng)的8位單片機的性能也得到了飛速提高，處理能力比起80年代提高了數(shù)百倍。當(dāng)代單片機系統(tǒng)已經(jīng)不再只在裸機環(huán)境下開發(fā)和使用，大量專用的嵌入式操作系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在全系列的單片機上。單片機是靠程序運行的，并且可以修改。一個不是很復(fù)雜的功能要是用美國50年代開發(fā)的74系列，或者60年代的CD4000系列這些純硬件來搞定的話，電路一定是一塊大PCB板，但是如果要是用美國70年代成功投放市場的系列單片機，結(jié)果就會有天壤之別。，程序存儲器容量，I/O引腳數(shù)量，例如看門狗，雙指針，雙串口，RTC（實時時鐘），EEPROM，擴展RAM，CAN接口，I2C接口，SPI接口，USB接口。IP（雙列直插），PLCC（PLCC有對應(yīng)插座）還是貼片。，工業(yè)級還是商業(yè)機。，比如設(shè)計并口加密狗，信號線取電只能提供幾個mA,。例如設(shè)計電視機遙控器，2節(jié)干電池供電。： PID算法流程 PID控制介紹在工程實際中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡稱PID控制，又稱PID調(diào)節(jié)。當(dāng)被控對象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時，控制理論的其它技術(shù)難以采用時，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗和現(xiàn)場調(diào)試來確定，這時應(yīng)用PID控制技術(shù)最為方便。PID控制，實際中也有PI和PD控制。 其控制規(guī)律為： ut=KPet+1TI0tetdt+TDdetdt (34)1. 比例（P）控制 比例控制是一種最簡單的控制方式。當(dāng)僅有比例控制時系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差（Steadystate error）。對一個自動控制系統(tǒng)，如果在進入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱這個控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡稱有差系統(tǒng)（System with Steadystate Error）。積分項對誤差取決于時間的積分，隨著時間的增加，積分項會增大。因此，比例+積分(PI)控制器，可以使系統(tǒng)在進入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差。 自動控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過程中可能會出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化“超前”，即在誤差接近零時，抑制誤差的作用就應(yīng)該是零。所以對有較大慣性或滯后的被控對象，比例+微分(PD)控制器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過程中的動態(tài)特性?？傻脭?shù)字PID位置型控制算式為： uk=KPek+TTIi=0kei+TDekek1T (35) 式(35) 的控制算法提供了執(zhí)行機構(gòu)的位置u（k），如閥的開度，所以被稱為數(shù)字PID位置型控制算式。為編程方便，可將式（36）改寫成如下形式 ?uk=q0ek+q1ek1+q2ek2 (37) 其中 q0=KP1+TTI+TDTq1=KP1+2TDTq2=KPTDT 4 系統(tǒng)硬件設(shè)計系統(tǒng)的硬件設(shè)計分為兩部分：1）以單片機為核心的硬件部分設(shè)計。2）變頻器部分的硬件電路設(shè)計。其中氣壓供水罐根據(jù)情況選配，不一定必須配置，其作用是增加系統(tǒng)阻尼。 系統(tǒng)工作過程說明1）兩個泵的供水方式，這個恒壓供水系統(tǒng)由兩個泵，其中一臺泵(M1)工作在工頻，在系統(tǒng)處于低用水量時，由它供水。當(dāng)用水量上升，水壓下降超過設(shè)定，這時變頻器工作，動態(tài)的調(diào)節(jié)水壓。在低用水量區(qū)水壓在容許范圍了波動，只有當(dāng)水壓低于一定程度，變頻器