设计研究变频技术和模糊控制在风机调速系统中的应用薛永存1卢万杰2（1辽宁工程技术大学电气工程系，辽宁阜新12300Q 2辽宁工程技术大学机械学院，辽宁阜新123000）方案，达到节能和提高系统自动化和智能化水平的目的。该系统操作简易、免维护、控制精度高，节能效果显著，短期即可收回投资，具有广阔的应用前景。

　　在工业生产和产品加工制造业中，风机被广泛应用。传统的风机控制采用电机定速运转，利用档板开度调节风量，存在很多运行问题：①挡板功耗大，浪费能源；②故障较多，不宜长期频繁调节；③设备易损，维修量与维修费用大；④启动时对电动机的冲击大，降低了电动机使用寿命；⑤设备长期运行，效率降低；⑥系统多数为低负荷运行工况，设备容量不能充分利用；⑦系统很难投入自动运行，降低了系统自动化水平。为解决上述问题，决定对风机控制系统进行技术改造，根据所需要的风量调节转速来获得较大的节电效果。

　　*辽宁省基金资助项目（编号：2004C011）从风机的运转特性和各种控制方式所消耗的功率相互比较，发现在低风量区，变频调速所消耗的功率显著的减小，而在高风量区（90%~100%风量），档板控制与变频调速控制相差无几。由生产实践可知，采用工频电源比用变频调速控制效率高。由此，风机采用变频调速控制时，可在高风量区采用工频电源使风机定速运转，而在低风量区采用变频调速控制，这样可以获得良好的节能效果。风机变频调速系统设有从工频电源到变频调速器及从变频调速器到工频电源的双向切换功能。

　　2变频器在风机中的节能原理风机无效能耗大的主要原因是：传统的调速方法是通过调节入口或出口的挡板、阀门开度来调节给风量，其输入功率大，且大量的能量消耗在挡板、阀门的节流过程中。当风机转速从n变到n丨风量Q风压H及轴功率P的变化关系：i转速成正比，风压H与转速的二次方成正比，轴功率与转速三次方成正比。当所要求的风量Q减少时，可以调节变频器输出频率，使电动机转速n按比例降低，电动机的功率P将按三次方关系大幅度地降低，比调节挡板、阀门节能40%50%从而达到节电的目的。因此，风机设备完全可以用变频器驱动的方案取代风门、挡板控制方案，从而降低电机功耗，达到系统高效节能运行的目的。

　　模糊控制器可以在控制对象数学模型未知的情况下，根据专家经验和人工控制规则编写控制规则表来确定控制量的大小，即将模糊控制器作为速度调节器的矢量控制方案，并由矢量脉宽调制的逆变器作为电动机的供电电源来实现风机的变频调速。

　　-P）P：V*试验段风速；P―试验段总压，即测量值；*试验段静压，即风压设定值。

　　只要控制住试验段的压差，即能控制风速，达到调节风量的目的。

　　本系统的控制器采用双输入单输出形式，输入量为测量值P与设定值Po的压差e=（P-P.）及压差变化率ec经模糊化后转化为模糊语言描述的模糊集合建立输入输出间的模糊控制规则，然后离线算出模糊控制表，存于单片机的内存中。在实时控制时将复杂的推理运算简化为查表运算，提高了系统的响应速度。

　　本系统取5个模糊子集来描述风压的压差和压差变化率，即负大、负小、零、正小、正大，记为NBNSZEPSPB，并将他们的论域量化为9个等级集的隶属函数分布选择*常用的三角形规则，如图模糊控制规则是基于专家和操作者的经验总结出来的，根据现场调节变频器控制风机的经验及输入输出的隶属函数得出控制规则，见于表1根据模糊控制规则给出的模糊关系进行合成推理运算，可以得出相应的模糊矢量，但控制对象只接受精确量，必须进行模糊量的清晰化即反模糊化。依据模糊控制规则米用minmax重心法推算出模糊控制表（略），将此表存放在单片机内存中，编制一个查询该控制表的程序，在实时控制时可查询此表。

　　4系统设计系统的硬件以三星单片机S3C8475为核心元件，它内含ROM，RAMADC模数转换接口电路，PWM输出口，并配有键盘、显示器等外接设备。系统的硬件简图如所示。系统软件分为若干功能模块，可采用汇编语言编写，由主程序、运行子程序、模糊控制子程度、显示键盘子程序等组成。本文从略。

　　模糊控制器硬件框图在实时风量控制过程中，S3C8475单片机将压力传感器采集到的通风网络中的风压P与压力设定值P.进行比较，当所测风压对应的风量低于总风大功率采煤机的研发吴彦，高志明（煤炭科学研宄总院上海分院，上海200030）我国经济的快速发展对煤炭需求大幅度加，年产超600万t高产高效工作面得到快速发展，大功率采煤机的市场需求日益加。电力电子技术、微电子技术、计算机计术的飞速发展，为开发集电力电子、信息采集、微机控制及智能监测系统于一身的大采高重型电牵引采煤机创造了条件。本文以MG750/1815GWD型采煤机为例，介绍研发高产高效重型采煤机的全过程。

　　1项目的提出根据国内市场的需求，公司决定研制开发适用于厚煤层综采工作面的一次采全高年产600万t大功率电牵引采煤机，使国产装备的生产能力、自动化水平、工作可靠性和使用寿命等技术指标达到或接量90%时，进行模糊控制：计算得到压差e及其变化率ec再经过量化、模糊化处理后直接通过模糊控制表2得到控制所需的控制变量的论域值，即将模糊量清晰化，之后再乘以比例因子去控制PWM波的占空比，再经整形滤波输出给变频器去控制电机的转速，从而达到调节控制风速风量的目的；当所测风压对应的风量大于总风量的90%时，自动切换到工频电源供电。另外，系统设置了手动的工频电源与变频控制之间的双向切换开关，在系统出现故障的时候可以直接手动投入工频电源的工作，确保系统的生产的可靠性，以免停机停产。

　　5结语（1）通过风门控制和变频调速控制方式的比较，又在高风量区设置了工频与变频调速器之间的双向切换功能，获得了很好的节能效果，其直接经济效益和间接经济效益显著，设备的一次性投资通常可以在9个月到16个月的生产中全部收回。

　　模糊控制技术的应用，系统在实现模糊速度跟踪的同时又完成了模糊软启与模糊软停的功能，不仅解决了电机起、停过程中电流、转矩对电机本身的机械冲击，有利于延长设备的使用寿命，而且避免了传统闭环PD控制参数整定复杂的弊端。

　　该系统可直接应用于各工矿企业的通风系统，稍加改造还可推广到供气，供水等领域具有很好的应用前景。