时间：2023-01-01 16:36:15
提升实际训练的兴趣和具体动手能力，全方位的知识与技能训练的积累为学生今后毕业分配工作、发展职业生涯奠定了基础。为今后走向自动化程度高、要求标准高的工作岗位增强了适应能力。例如，在教学过程中教师感到学生对于他们从来没有接触过的变频器毫无感性认识，很难接受这个新兴自动化设备的应用，感觉无从下手。这就要求教师通过具体的实物、形象的语言、视频、演示、多媒体等方式，详细介绍变频器的历史由来、在自动化设备上的作用、工作原理、如何应用等问题，启迪学生获得感性认识。例如：在讲解变频器的作用时，教师要通过实际操作完成变频器与电动机的实际接线后，进行实际演示让学生亲眼看到变频器对三相异步电动机的调速控制过程，并且打开变频器的外盖对各个部位进行详细说明，增强学生对变频器的兴趣。在变频技术一体化课程教学过程中不光是简单实际操作教学，还要开展学生对自动化专业相关设备的广泛了解，提高学生对企业自动化设备的认识，培养学生的认知能力。例如：在进行变频器的面板电动机调速控制学习任务时，首先让学生分析变频器面板的结构特点，熟知面板上各个按键的基本作用及基本操作，告诉学生变频器面板控制是变频器应用的基础训练，如果对面板上的按键不熟悉，后续操作是无法完成的。学生在领悟了它的重要性后，就会在任务执行前，首先对面板按键进行集中学习，从而引导学生按照正确的方法训练。这种方法可以应用于变频技术一体化课程的入门教学，后面一些更复杂的教学任务课题训练也可以依据这种方法进行，再加进去自己的一些创新教法，非常有利于学生更好更快地掌握变频器的应用。从教学结果分析，这种方法产生的效果很好，这样才能培养学生的分析能力、拓展能力，在学习的过程中专业教师就是学生未来职业的榜样，无形中带给他们很深的影响力。
2提高教学质量提高教学效果
理论教师注重理论知识讲解，实验教师注重实际训练，但在操作前还是要讲解相关的理论知识，理论教学与实践教学脱节，不但给学生的学习造成很大困难，也造成重复教学和资源浪费，更影响了教学质量的提高和应用性、技能型人才的培养。为了使理论与实践更好地衔接，将理论教学和实践教学融为一体，开展一体化教学模式。即从以教师为中心如何“教给”学生，向以学生为中心如何“教会”学生转变，从以教材为中心向教学大纲的培养目标为中心转变，从以课堂为中心向以实训为中心转变。由此可见，变频技术一体化课程教学对教师的要求更高了，教师的压力、工作量大了，同时也锻炼、培养了教师，促使教师努力钻研业务，苦练操作技能，提高教学水平，能做到理论与实操互补。在教学过程中，加深学生的感性认识和理性认识，做到理论联系实际。作为职业教育自动化专业新兴学科，变频技术一体化课程教学也必须与时俱进，不断充实、不断完善，才能发挥其积极作用，培养出适应社会需要的高素质、高标准人才。
3变频技术一体化课程教学的实施过程
变频技术是以自动化专业为主的新课程，在机电产品发展过程中相互交叉、相互渗透而形成的一门新兴边缘性技术交叉学科课程。对于学生而言，由于变频技术课程综合多门学科，因此，所涉及的概念、专业名词较多，并且内容抽象，学生很难在有限课时内完全掌握。而对于从事该门课程教学的教师，由于课程涉及知识面广、容量大、课前需要做相当充分的准备，一是要准备大量案例，二是要将深奥的道理通俗化，尤其是一些新的概念、思想和技术。因为过于抽象，学生理解具有一定难度。针对以上教学中存在的普遍问题，在变频技术一体化课程教学中从教材定位、教师要求、教学方法、教学手段、教学安排、考核方式等方面尝试进行改革。
3.1教材的定位
现有的变频技术课程教材重视理论知识，缺乏学生动手实操训练，而对于多数学生来说他们只希望动手，不喜欢理论。多数落后生学习差的主要原因在于基础差，变频器自动化程度高，理解相对困难。为此教师必须下大力气，给他们更多的辅导与帮助，在鼓足他们勇气的同时，为他们的进步创造条件。调动一切有效手段，针对本校学生的学习情况和进度，开发变频技术一体化课程教学校本教材、工作页等，变化教学方法、采用图文并茂的讲解方法，有效地促进学生整体素质的全面提高。
3.2教师要求
通过调查，一些学生反映，部分教师课上教授的变频技术只讲授原理、公式等，学习内容比较枯燥，学生不爱听，所以教学效果不好。而多数学生却只希望动手实践操作，不喜欢烦琐的公式理论，所以建设一支既能胜任理论教学又能指导实践操作的“双师型”教师队伍是实施变频技术一体化课程教学的关键。一体化教学要求教师不仅有丰富的专业知识讲授先进的专业理论课，而且有熟练的操作技能指导学生实践操作完成任务，成为能“文”能“武”的“双师型”教师。作为从事一体化教学的教师应该不断地进行“充电”，因为“学然后知不足，教然后知因”。
3.3教学方法
在变频技术一体化课程教学中，还要根据学生的特点，具体情况具体分析。我们在授课中，全面地考虑到各类学生，设计的问题随学生的层次的不同而有所区别。对于班级中基础较好、动手能力较强的优秀学生，我们在实施中设计的起点高一些，问题难度大一些，使他们的聪明才智得到充分的发挥，从而享受到挑战的快乐。对于班里中等学生，则按照教学大纲要求，以学生达到相应要求为目的，使学生掌握一些最基本的知识和技能，这种方法适用于班里大部分学生学习。对于班里较差的学生，我们在教学过程中，问题设计的起点低一些，问题的难度小一点，思维的步骤铺垫得细一些，使他们感受到成功的快乐，从而提高学习兴趣。除了在课堂上完成理论教学外，还要重视教学过程中实践环节的辅助教学，采用开放式的实践形式，引导学生充分利用课余时间完成一些生活中常见的变频机电产品的调研任务，这样既可以将课堂内容延伸到课堂外，强化学生观察能力和独立分析问题、解决问题的能力，同时又可以弥补课时的限制，保证后续课堂教学的正常进行。让学生将问题带进课堂，大家一起讨论，分析，带着问题学习。在教学中，为了检验学生对变频技术的认识程度，要求学生以常见变频产品设备为例，让学生参与讲课，然后一起进行小组讨论，学生在讨论过程中，列举了生活中常见的变频机电产品，例如：变频空调、变频洗衣机、变频冰箱等，通过讨论，发现学生对变频技术原理、接线、设计、产品可靠性、安全性都具有了一定认识并提出一些相应的改善意见。实践表明：在一体化课程教学中，让学生参与讲课，分组进行讨论这种体验型互动教学方法，提高了学生综合能力，达到了较好的教学效果。
3.4教学过程安排
授课时间上的安排分为3个阶段，第一阶段为知识了解阶段，学生主要学习理论知识，教师把变频技术理论知识讲解给学生，让学生掌握一定的理论基础。第二阶段为技能训练阶段，重点是学生的动手能力训练，学生把在理论课中学到的知识与课题任务进行实际操作，学生操作时，教师加以指导和深入的讲解纠正，并回答学生随时提出的问题。第三阶段为提高阶段，让学生将所学的理论与实践技能有机结合，检查学生课题任务的完成情况，并加以评价，以达到巩固知识的目的。
3.5考核方式
考试是对学生进行课程考核的手段，通常都采用闭卷或开卷的考试形式。但由于该课程涉及的概念、理论方法及系统设计需要查阅大量资料，如采用常规考试方法，一是受时间限制，学生在很短的时间内难以对系统的设计给出完善的解答。二难以体现出学生真正掌握知识的程度。针对变频技术一体化课程特点，采取闭卷和开卷的形式都不是很适合，因此，本课程的考核依据平时课后作业和最后综合典型课题任务报告完成情况进行考核。帮助学生树立课题概念、设计思维、流程导向及解决问题的能力，让学生明显感觉到平时学习的知识学有所用，也是为理论学习和实践操作有机结合进行一个探索。
4结束语
深圳华能公司是我国从事变频技术最早的企业之一。许多负载第一次应用变频技术都有深圳华能公司的参与，如输油泵(87年大庆采油二厂集输站11套)、20吨桥式起重机(89年独山子石化公司炼油厂)、焦化桥式吊车(91年茂名石化公司)、20吨转炉倾动及氧枪升降(93年承德钢厂三套)、腈纶纺丝生产线(94年大庆化纤厂)、2.8m×44m回转窑(90年株州有色金属冶炼厂)、3.6m×30m煅烧炉(92年唐山碱厂)、大型辊道(93年鞍钢中型厂后送工序改造采用变频50多台)、海上平台电源(92年南海石油西部公司装备部)、150HZ/160V200KW电源(89年邵阳化纤厂9套、吉林化纤厂28套、湖北化纤厂14套、九江化纤厂12套、宜宾化纤厂8套)、1250KW/6000V电场引风机(98大庆新华电厂二套)、高压氨泵(97年长岭炼油厂、辽河化肥厂)等。在化纤行业，其业绩多多，下面逐一说明。
2腈纶生产线
纺丝的工艺复杂，工位多，要求张力控制，有的要求位置控制。大庆腈纶厂95年对其引进美国CHEMTEX公司采用美国ACC工艺技术的年产5万吨腈纶生产线进行了变频PLC改造。我们采用了“同步运行方式”，设置“无张力控制环节”、“松紧架同步装置”、“总线速度控制方式”、“转矩矢量控制”等技术，使整条生产线20个丝束处理单元同步运行，平稳可靠，牵伸倍率由1.04到1.4，年增产达382吨，故障降低、节省维修费57.5万元，年提高产品质量、提高等级合格率经济效益达325万元，年节电58万kW。97年该项目通过中国石化总公司鉴定，专家结论达到90年代国际先进水平。
兰化化学纤维厂是我国1965年从英国考陶尔茨(Courtaulds)引进的第一套8000t/a腈纶生产装置，生产工艺采用硫氰酸钠一步法。
腈纶生产过程是一种相当精细的生产过程，调速精度要求非常高。除纤维的成型和后处理以及毛条加工直接依赖调速外，纺前准备和原液系统的液位、压力、流量控制以及生产的平稳性、丝束质量、能耗、物耗等都与调速性能有直接或间接的关系。该纺丝生产线长达170m，各道工序丝束的运行速度都是根据工艺要求来设定的。原设计速度控制系统全部采用滑差电机、直流电机及与其配套的电子系统来实现，但由于原英国装置已运行20多年，设备严重老化、故障率高，加上设备本身复杂，维修量大，生产上往往一处波动都会引起全线波动，甚至造成全线停车，生产稳定性差，非计划停车次数多，产品质量难以保证。
1995年对纺丝生产线的调速系统及主要调速设备进行了全面改造。三条纺丝生产线共安装变频调速器113台，全部淘汰了滑差电机和直流电机，生产稳定性明显提高，非计划停车次数逐步减少，废丝、废胶量明显降低，产品质量有了显著的提高。
采用变频调速技术后，1995年产量达到16000t/a，把原设计能力翻了一番。这一成绩的取得，除设备改造更新后，积极大胆广泛地采用变频调速技术也是关键因素，仅增加产量一项，每年即可创效益近500万元以上。
变频调速技术因其稳定性好，可靠性高，大大提高了设备的运行周期，使过去由于电气仪表原因造成的非计划停车次数大幅度下降，每年可增加产量近150吨，增加效益近百万元。产品质量有了明显提高，废丝、废胶率逐年下降，NaSCN等原料的单耗亦下降，生产成本降低。
1995年与1993年相比，减少废丝294.004吨，废胶450.151吨，增加利润89.49万元;节约NaSCN320.16吨，增加利润192.096万元，节约材料费近30万元。合计增加效益311.50万元。
从表1可知，节电效果显著，经实测，当用变频调速器协调控制时，电机使用功率平均比原来下降50%以上。
该厂目前有200台电动机使用了变频调速器，其使用变频器前电动机功率总和为828.4kW，使用后功率总和为467.61kW。每台电动机按设计一年运行8000小时，(实际上大于8000小时)则每年可节电288万kW.h，每度电按0.21元计，每年可节约60万元左右。200台变频器投资约300万元，综合效益1000万元。
3涤纶前纺生产线
仪征化纤联合公司涤纶一厂前纺变频控制系统是80年代引进西德AEG公司技术，由国内组装的SCR逆变器，由于系统是分立器件，可靠性低，由于SCR不能自关断、要是使其关断，增加强迫关断电路，使设备体积增大。由计量泵和卷绕机构组成一条生产线，计量泵有24台、由1台变频器控制，卷绕由7辊、5辊和喂入轮组成。7辊有7台电机，由1台变频器控制;5辊有5台电机，由1台变频器控制，喂入轮1台电机由单台变频器控制。为了保证精度，从计量泵到卷绕机构共计37台电机全部采用永磁或永磁反应式同步电机，卷绕7辊、5辊和喂入轮严格按工艺给定的比例运行，保证微张力牵伸。并要求在低速伸头完成后，卷绕各辊按比例和固定的斜率升到高速生产。原系统为4备1(或2备1)系统，即有4条常用生产线，1条线后备，主回路由电磁接触器联锁切换，控制信号的逻辑电路由中间继电器构成并完成切换，而模拟电路(如设定信号、比例信号)的切换，靠更换接插头电缆完成，切换很频繁，与中央控制的逻辑联系靠很多中间继电器来完成。由于控制落后，严重影响了生产，已造成必然。1993年深圳华能公司和涤纶一厂工同设计了由富士变频器和可编程控制器组成的前纺电气传动控制系统。该系统频率设定电路采用数字设定方法，不仅达到工艺要求的高精度要求，设定分辨率达到0.01Hz，而且从根本上解决了模拟设定电路的温度漂移问题。在调试和生产运行中证明了这一点。
系统的所有操作，即变频器的启动、停止，包括现场的低速、高速信号和系统间的连锁信号与仪表系统的信号控制、主台与备台的切换逻辑连锁，全部用1台PLC来实现，大大简化了外部接线，省去了所有的中间继电器，从而大大提高了系统的可靠性，因为PLC的所有输入、输出均有指示，也为系统的维护带来很多便利条件。
以主台与备台的切换举例，原系统在主备台切换时，有专用的切换控制柜，在切换柜上完成主回路的切换，有一批中间继电器完成相应的逻辑连锁。变频器的模拟设定等信号要靠接插件改变连接来实现，而现在的系统只要一只转换开关，就可将主回路的切换和控制回路、设定电路的所有信号的切换工作完成，中间逻辑、连锁逻辑完全由PLC的软件来实现，从而大大简化了切换操作，提高了切换速度，降低了故障率。
4切断机
仪征化纤工业联合公司涤纶四厂纺丝车间切断机为20世纪80年代引进德国产品，属双闭环直流调速控制，投产以来，逐渐暴露一点问题，不能适应“安、稳、长、满、优”的要求，其问题是:
(1)系统振荡。控制系统属于双闭环直流调速，对速度环，电流环和反馈等参数的调整配合要求相当高。稍有参数调整不当，反馈信号干扰，就会产生切断机刀盘振荡，造成切丝长度不等，机械齿轮磨损等，严重影响纺丝的正常运行。
(1)插卡故障高。由于该系统由两组可控硅实现正、反转，现场操作正、反转频繁，系统经常在两个象限间变化，因而封锁逻辑功能负担很重。在使用过程中，曾出现封锁逻辑损坏现象。
(3)制动抱闸卡死。系统制动部分采用电磁抱闸原理。实际运行中，启停车相当频繁，而制动单元摩擦片极易损坏并卡死，现场条件又使得换卸工作相当不便，这种类型故障往往需相当长时间才能修复，严重影响生产。
(4)电机碳刷磨损快、火花大。直流电机及测速发电机碳刷磨损快，经常造成火花增大，从而使系统稳定性、可靠性降低，并增加了日常工作的维护量。
为此，1993年在深圳华能的配合下，对该设备进行了改造，设计方案的特点如下:
4.1新系统的特点
(1)在新系统中，核心环节变频单元，选择了具有90年代水平日本富士公司生产的FRN5000G7S系列变频器，该变频器控制器采用了双16位CPU，并具有高速转矩限定，转差率补偿控制等特殊功能。对中心环节-信号处理单元，选择了具有90年代先进水平的可编程控制器。
(2)新系统中采用了微处理机，增加了全工艺流程显示功能，一旦出现故障，马上能采取相应的处理手段，充分利用富士变频器的优点，对输出电流、输出频率(输出转速)都做了限定(并对其数据进行加权处理)，从而提供了系统的可靠性。
(3)利用国产交流电机与系统配套，采用原系统中的产量显示功能，可靠并降低了成本。
(4)由于富士变频控制器、微处理机都具有计算机通讯接口，便于今后系统扩充，系统联网。实践证明，新设计的系统是十分成功的。
4.2新系统的运行效果
新系统于1993年3月制造完成，4月调试空运成功。7月上机运行，经过5个月的运行，证明其性能优异，完全满足工艺生产要求。运行稳定、可靠，无任何故障出现，具有很强的实用性，完全达到原系统的指标，经试用证明，新系统的运行效果如下:
(1)该系统控制性能，产品适应范围(调速范围)达到并超过了原德国设计系统，切断速度在原设计50~350m/min之内系统控制稳定，并根据工艺要求可调。
(2)新系统保护功能强(13种)，并具有故障记忆、自诊断、显示功能。对分析故障及解决问题提供了强有力的手段。
(3)调试简单。新系统所有参数的设定及修改均由面板的主键盘来完成。与以前的系统相比，大大缩短了时间，简化了调整方法，使其更易掌握。
(4)新系统中采用的变频器具有很多独特的、有实用价值的功能。如高速转矩的计算、转矩的限定、电流限定等功能。这些特性保证了新系统的性能优异。
(5)新系统功率因数高，谐波成分小。因为系统中变频器整流侧采用的二极管桥，因此实测功率因数都很高，均在0.95以上，而原设计系统功率因数值仅在0.45~0.8之间。
(6)新系统有比较优越的价格性能比，而且体积小，重量轻，更换方便。
(7)系统可靠性高。由于该系统采用交流电机，无滑环和炭刷、不可能打火和更换，提高了设备可靠性。
(8)提高生产效益。原切断机投产以来，累计故障停产50次，每次平均1.5天。
(9)电控系统比较如表2所示。
5长丝高速纺
天津石油化工厂高速纺螺杆挤压机调速系统是80年代由日本引进的。经过几年来(特别是近年来)的运行，逐渐暴露出了问题。
(1)不适应符合品种大范围变化的需求，生产过程中时有跳闸现象出现(先天存在)。据开车6年来统计，每年均在十次以上(90、91年多达40次/年以上)，严重影响了纺机的正常运行。
(1)由于现场环境不良等原因，造成PG测速反馈环节故障而导致的螺杆挤压机停车现象也屡有发生(开车以来发生16起)。
(3)原装置功率因数低，谐波成分高，对电网污染大。
(4)原装置本身由于元器件等问题，近年来也偶有故障发生，然而备件供应困难、周期长(要2年左右)，价格高(一套控制板要13万元人民币左右)，因此这一环节也直接影响了生产的稳定。
5.1螺杆挤压机的变频改造
由于上述问题的存在，从90年代开始，被迫在部分螺杆挤压机上采取了减位生产等措施。仅此一项每年就使该厂损失利税数百万元以上。
据此原因，该厂会同深圳华能公司对POY螺杆挤压机调速系统进行改造。
(1)在新系统中，核心环节-变频单元，我们选择了90年代水平，日本富士公司生产的FRN5000G7-4系列变频器。该变频器控制回路采用双十六位CPU，控制采用磁通控制SPWM模式，并具有高速转矩限定、转差频率补偿控制等特殊功能。
(2)新系统中压力调节部分仍采用了原装置中的智能化压力调节器(型号:SLCD-120*B〈日本YEW公司产〉)。
(3)利用FRNIC5000G/P7系统变频器特有的转差补偿控制功能，去掉PG测速反馈环节，进一步简化了系统。
(4)该系统控制性能，产品适应范围(调速范围)达到并超过了原日方设计的系统。该系统在生产250dtex(最大规格品种)poy丝时，喉部压力可保证在＋(－)0.5Mpa之内。这小于工艺允许压力偏差值，而调速范围可达原系统的数倍以上。
(5)新系统保护功能强(13种)并具有故障记忆及自诊断功能。一旦变频器出现问题，这对分析故障及解决问题提供了强有力的手段。
(6)调试简单:新系统所有参数的设定及修改均由面板上的键盘来完成。较以前的系统，大大缩短了调整时间，简化了调整方法，使一般人更易掌握。
(7)新系统中采用的变频器具有很多独特的、有实用价值的功能。如:高速转矩计算、转矩限定、转差补偿控制、电流限定等功能。这些特性，保证了新系统的优异性能。
(8)新系统功率因数高，谐波成分小。因为系统中变频器整流侧采用的二极管桥，因此实测功率因数很高，均在0.97以上，而日方设计系统cosφ值在0.4-0.8之间。表3是3台螺杆机实测值:
(9)新系统有比较优越的价格性能比，且体积小、重量轻、更换方便。
(10)系统可靠性高。由于系统采用GTR元件只有一个功率控制级，因此可靠性能大大提高(原系统有整流、逆变两个功率控制级)。
－)1Mpa≤＋(－)0.5Mpa
5控制电路型式数-模混合双CPU全数字化
6控制功能实现硬件编码设定(软件)
7电流波形阶梯波接近正弦波
8速度环有无
9转矩限定功能无有
10调整方式电位器键盘输入
11保护功能5种13种(故障记忆)
12通讯功能无RS232C串行接口
13扩展不方便5种标准选择、方便
14电流检测CT霍耳元件
15显示LED灯显示数显
16容量44KVA60KVA
17价格(万元)726.1
6卷绕机
天津石化公司长丝厂1985年引进全套日本帝人公司POY纺丝设备，电气调速系统采用变频器集中控制，其中卷绕机使用FRNIC-1000可控硅电压型变频器。
6.1原系统的主要特点:
(1)主件开关速度慢
(2)输出波形不好
(3)变频器设计复杂，故障率较高
(4)用集中控制，一台变频器带几十台卷绕机，若某一台卷绕机出现故障或操作不当都可能使变频器跳闸，易使故障扩大，这种故障每年发生10次左右，并逐年增加。
(5)卷绕机使用的电动机是特殊电机，起动电流是运行电流的15倍左右，频繁起动容易烧毁电机。
(6)锯齿波发生器是模拟量控制，控制精度低、温漂大、抗干扰差。
基于以上原因，1996年初决定对原集中变频系统进行改造，双方工程技术人员经过试验分析，选用了在国际上较先进的日本明电舍VT210S具有卷绕机要求的摆频功能系列变频器。
6.2变频改造后的系统特点
(1)频率精度较高，数字设定±0.01%，适合纺丝生产要求;
(2)抗干扰能力较强，而对其他电气设备干扰小;
(3)故障诊断功能强:23种代码分别代表过流、过压、欠压、过热、过载、I/O、接地、CPU等等。对故障状态下的电流、频率都有记载，便于故障分析和处理。
(4)内部输入/输出信号，既有RY接点继电器输出，又有集电极开路输出;
(5)变频器具有往复运行方式功能，适合纺织机械要求横动速度反复变化的需要，不用另加锯齿波信号源:
改造后的变频器的负载运行测试数据如表5所示。
注:FR为磨擦辊电机，TR为横动电动机。
以上数据看出采用明电舍210S型变频器做卷绕机单台控制后电动机起动电流明显减小，实现了所谓的“软”起动，与改造前起动电流50A比较，冲击电流见效80%。
设备投入运行以来，没有一台卷绕机电动机烧毁，过去平均每月要烧毁电动机1.5-2台。
改造后摆频部分的工艺参数可以用数字量精确控制，使产品质量和产量大幅度提高。
48台卷绕机变频系统由“集中”变频控制改造成“单台”变频控制后，稳定了工艺，不到一年即收回改造投资，改造非常成功，为该厂提高产品质量和增加产品产量打下基础。
7聚酯生产线
聚酯生产是连续的过程，我国的聚酯生产装置最初是从国外成套引进，最近几年由于扩容，多数由国内设计并购国内设备来完成增容改造。我公司参加并完成如辽化聚酯厂和浙化联聚酯装置的改造，由于均选用进口变频器，低压开关，接触器等。既保证了设备可靠性，又降低了设备成本。
聚酯生产中，有调速要求的有浆料输送泵电机、预聚反应器搅拌器电机、预聚物输送泵电机、后缩聚反应器搅拌器入口电机、后缩聚反应器搅拌器出口电机、熔体输送泵电机、消光剂输送泵电机等。聚酯生产过程是一个连续的、自动化的过程，装置由DCS(集散控制系统)系统集中监控，各个传动部位接收来自DCS的控制指令并回馈相应的运行状态信号给DCS系统。
一般情况下不允许其中某个环节突然中断，一旦发生较长时间的中断可能导致巨额的经济损失。因此，在有可能的部位，管道设计成两个通路，每个通路设有传动装置，可以互为备用，也可同时工作。后缩聚反应器搅拌器出入口电机对连续工作的要求更高，由于该部位电机本身无法备份，对变频器的可靠性要求就大大提高，因此一般要求变频器设置二套互为备用，在运行变频器出现故障情况下备用变频器应能尽快投入运行，保证连续生产的需要。
由于聚酯生产装置对传动系统可靠性要求较高，满足电机的在线启动，重载启动功能及较强的通讯扩展功能，我们采用德国西门子变频器及日本富士变频器。
聚酯变频器调速系统的一次回路构成如图1所示。
由于一套装置中采用了较多的变频器，因此变频器产生的谐波问题就比较突出。为此在变频器输入侧和输出侧均安装了交流电抗器。输入电抗器主要起抑制谐波对电网的污染并有效地改善功率因数的作用。输出侧电抗器则主要起抑制高次谐波的作用。变频器输出电压中包含的高次谐波有两个不利的影响:一是干扰弱电控制系统，二是在较长的电缆中产生漏电流，这个漏电流有时足以使变频器和计算机无法工作。在没有输出滤波电抗器情况下，电机与变频器之间的最大允许导线长度在100米左右，而使用输出滤波电抗器时这个长度可以达到600~800米。由于聚酯生产装置往往比较庞大，电机与变频器之间的距离都比较远，所以为了保险起见需加装电抗器。另外，输出电抗器对保护电机绝缘也有好处。
上述一次线路构成适用于浆料输送泵、预聚物输送泵、熔体输送泵、消光剂输送泵、预聚反应器搅拌器电机等的变频驱动。对于后缩聚反应器搅拌器出/入口电机的变频驱动来说，由于电机无法备用设置，为了提高可靠性，采用两套变频器互为备用的方式，其一次线路图如图2。
这样设计的调速系统，在辽化、浙化联运行的都很成功，达到了工艺要求和增容的目标。同国外进口的聚酯装置相比，有如下的特点:
(1)可靠性、实用性高于原进口设备。由于是国内设计，目的性明确，且设备均选用国外最先进的变频器和低压电器，因而在可靠性、实用性方面都要优于原进口设备。
(2)工艺连续性优于原进口设备。原进口设备的不足之处，实用后做了改进，在我们改造中体现出来，更为实用。
(3)造价仅为原进口的1/3。
8粘胶长丝静变频电源
粘胶长丝是以棉籽等做原料的非常受欢迎的化纤产品，出口很多。
粘胶纤维行业纺丝设备多数是高速电机，众多的纺锭电机为150Hz/160V。长期以来，国内粘胶行业一直使用电动-发电机组中频电源供电，称动变频。由于这种方法弊病太多，而逐步采用交流变频电源供电，称静变频。我公司首先为邵阳化纤厂提供8套150HZ/160V160KW静变频电源;接着为吉林化纤厂提供25套150HZ/160V200kW;湖北化纤厂14套;九江化纤厂12套;宜宾化纤厂7套;维坊巨龙化纤厂16套静变频电源，均采用日本富士变频器。邵阳化纤厂是我国粘胶行业最早自行应用静变频的厂家，8台160kW变频器分二组供电(每组一台备用)。自1992年12月生产以来，比动变频有明显优势。
(1)可靠。运行多年，未发生故障跳闸。
(2)运行稳定，电压、频率波动极小。
(3)调频方便，为工厂生产不同捻度的丝饼创造了条件。
(4)噪音小，改善了操作人员的环境
(5)提高了产品质量。该厂一期工程(采用动变频供电)，粘胶长丝合格率仅55.1%，一等品合格率为零，二等品合格率20%。而二期工程(采用静变频供电)平均合格率98.12%，一等品合格率为88.7%。
(6)增加了产量。一期工程设计能力2000吨/年，试生产半年，产量仅365.53吨，而二期工程设计能力1000吨/年，试生产半年，生产长丝685.25吨，大大超过设计能力。
(7)节电13%。
由于静变频电源给企业带来颇丰的利益，优质、增产、节能、降耗、降噪声。全国15家粘胶长丝生产厂，基本上淘汰了动变频设备，而选择了静变频电源。
参考文献
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[2]胡建忠,陈滨岛,杨恒之.长丝高速纺挤压机变频调速系统研制情况报告[C].CECE''''94184P.
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[4]丁永汀,杨波,吴建锋.聚酯装置变频调速系统[J].电气传动,2002年增刊32卷351P.
利用高压变频技术对风机转速进行控制的原理为实现电机输入频率的改变，而在改变的过程中并不会额外地消耗电机功率，能够促进电机综合效率的提高。电机变频节能的主要特点包括以下几个方面：第一，电机综合效率比较高，且发热量与能耗都比较低；第二，具有无极调速的特点，具有较为广泛与精准的调速功能；第三，启动时所需的电流比较小，节能效果突出，同时也不会对所在的电网造成冲击；第四，不存在转差率损耗；第五，能够促进电机功能因数的提高，不需要在另外加装无功补偿装置；第六，具有较高的自动化水平，具有自动限流、限压、减速等功能，同时能够对故障、运行及报警情况进行记录，对系统的安全运行奠定了基础；第七，依据电量成本对电机转速进行智能化的调节。随着电力建设的不断发展，电力供需矛盾不断激化，只有对风机的流量进行调节才能够更好地满足生产的需要，通过这种方式提高企业效益，降低企业能耗。
2高压变频技术在风机中的变频方式
高压变频技术在风机中进行应用时，其主要的变频方式包括“高-低-高”、“高-低”、“高-高”等，其中效率最高的变频方式就是“高-高”方式，能够更好地满足风机节能降耗的要求。“高-高”方式的变频器中包括集中不同的类型，其中输入为6kV-10kV的变频器，并不需要进行升压变频器的设置；输出电压为10kV的变频器，每项中包含了8个功率单元，而且这些功率单元之间是通过串联的方式连接。如果每个单元的输入电压都为三相710kV，那么其输出的电压则为单相0kV-710kV，而每个功率单元之间都是通过串联方式连接的，叠加之后的输出相电压则为5680kV。变频器的中点与电动机中性点之间并不相互连接，因此变频器输出实际上是线电压，通过A相与B相输出电压形成UAB输出线电压，该线电压最大可以达到10kv，其阶梯波为37。由于变频器中采用了多重叠加的方法，输出电压中谐波含量比较小，已经达到了常规供电电压允许的谐波含量，并不会导致电动机由于附加的谐波而出现发热的情况。输出电压也比较小，给电极增加的应力并不明显，能够直接向普通标准型的交流电将会因动机进行供电行为，并不需要对其进行降容之后再使用，能够在旧设备的改造中进行利用。此外，输出电压谐波较小，并不需要另外在附加输出滤波器，输出电缆的长度也并不受限制。“高-低-高”方式的变频器具有以下几个方面的特点：第一，在该种类型的变频器中采用了降压变压器与升压变压器，导致变频调速系统的效率出现了下降的情况。第二，升压变压器在工作的过程中会导致输出波形严重畸变的情况，导致电动机由于附加谐波而出现发声的情况，最终导致机械共振及传动、轴承磨损严重的情况。第三，该种类型的变频器在使用的过程中将会产生比较大的噪声。通过两种不同变频方式的变频器的比较之后发现，“高-高”方式变频器有着非常显著的优势，逐渐取代了“高-低-高”方式变频器。
3高压变频技术在风机节能中的应用
3.1风机情况概述
本文选取某企业的1台风机作为节能改造的对象，选取的风机在流量调节的过程中主要采用风门调节的方式，风门的开度在百分之三十到百分之八十之间。实现高压变频技术对风机进行调速节能改造之后，与传统的风门调节方式相比，生产负荷决定了风机的节电量，生产负荷的变化越大，风机节能的效果就越好。实现高压变频技术在风机节能中的应用，一方面可以达到调速节能的目的，另一方面能够提高整个调试系统的工作效率。
3.2改造前的电机系统运行模式
本文选取的高压电机都采用的是风机传动的方式，通过风门调节的方式实现风机流量的调节工作。当前，风门调节的方式为改变风机管网特性曲线实现风机风量调节，其主要的原理如图1所示。由图1可知，风机在管网特征曲线R1处工作时，工况点为M1，风量为Q1，风压为H1。如果要实现风量的降低，则需要关小风机的防风版，管网特性曲线变为R2，工况点也随之变为M2，风量为Q2，风压为H2。管网特性曲线的改变实际上就是通过人为的方式实现风机管网阻力的增加或者降低，在确保风机性能曲线不变的情况下，工况点从M1转移到M2，如果想要实现挡风板继续减小，则管网特性曲线变为R3，工况点为M3，风量为Q3，风压为H3。通过这种方式实现风机流量的调节。通过风机调价风量的方式具有结构简单、操作便捷的特点，大部分的风机都采用这种调节方式。然而，通过人为的方式实现风机管网阻力的改变，势必会造成部分能量的消耗，尤其是风量的变化越大，能量的损耗就越多。如果通过电机直接调试的方式来实现风机流量的控制，就可以实现人为改变风机官网阻力所消耗的能量的节约。因此，提出了电机调速控制模式。
3.3主回路系统方案
3.3.1手动一拖一动回路手动一拖一动回路如图2所示，其基本的原理为：回路中包含了三个高压隔离开关，分别为QS1、QS2与QS3。在使用的过程中，不能够同时出现闭合的状态。在变频运行的过程中，QS1、QS2闭合，则QS3断开；在工频运行的过程中，QS3闭合，QS1与QS2断开。手动一拖一动回路的优点为：在变频器进行检修的过程中，这种明显的断电点能够确保维修人员的安全，同时也可以通过手动的方式将负载投入到工频电网运行。3.3.2手动一拖二动回路手动一拖二动回路如图3所示，其基本的原理为：手动一拖二动回路中包含了QS1—QS6六个高压隔离开关，其中QS2与QS3、QS5与QS6有电气互锁，QS1与QS5、QS4与QS6安装机械互锁装置。M1与M2分别处于变频状态与工频状态中，而且可以进行互换；在变频器检修的过程中，都可以处于工频运行中。手动一拖二动回路优点指的是只有一个负载工作在变频状态中，能够实现电机使用寿命的延长。
4总结
高压变频技术隔爆型三相异步电动机由定子、转子、四轴承结构、强制风冷装置、轴电流引出装置、轴承液压泵系统装置等主要结构组成。电动机主体安装在对旋风机主风筒的最里层，1台对旋风机用2台电动机(左右出线各1台)。电动机的主要结构介绍如下:1)电动机定、转子铁心。铁心用径向通风道隔开，分段迭成。材料采用DW360硅钢片，使电动机的效率、功率因数都有所提高。2)电动机定子绕组。定子线圈采用经特殊绝缘处理的变频电动机专用电磁线(耐电晕220级)———聚酰亚胺－氟树脂复合薄膜绕包双玻璃丝包铜扁线。电动机每相绕组埋有2支Pt100，共6支，分为2组，一组使用，一组备用，以模拟方式输出信号，实现绕组的温度保护。3)电动机转子。转子为鼠笼式结构。采用铜条焊接，与轴采用热套配合，刚度好。轴由45号的圆钢和Q235－A的筋板组焊而成，并经严格的退后处理和时效振动处理。4)电动机的机座和轴承室。机座材料均采用了优质碳素钢Q235－A，并按工艺要求焊接完后，进行了有效的退火处理。机座采用圆机座，通过机座两壁板上的通风管散热，并且加强机座刚度。变频电动机，由于谐波与磁路的问题，产生轴电流很大，轴电流又对轴承的危害很大，大大缩短轴承寿命。因此需要用绝缘轴承或将轴承室绝缘以达到对轴承绝缘。轴承室零件材料采用了铸钢ZG230－450。保证了零件的钢性和加工性。5)冷却方式。为了保证对旋风机在低转速下有足够的风量，电动机冷却采用强制通风冷却方式。强制通风用的冷却电动机有良好的工作性能和耐用年限，该电动机采用双法兰不带底脚强构，轴承采用了进口SKF轴承，并加装了Pt100测温传感器。6)轴承装置。电动机轴承轴伸端轴承采用一盘球面调心滚子轴承，非轴伸端轴承采用三轴承同心式组合结构，轴承全部采用进口SKF轴承。轴承方式采用液压泵站强制。轴承室防护等级达到IP54。7)其它装置。电动机设有空间加热器，当电动机停机时，加热器开始投入使用，保证电动机内部温度高出环境温度5℃以上，以防止电动机在停机状态下结露。为防止产生的轴电流对轴承形成电腐蚀作用，除采用绝缘轴承室外，还加设有轴电流引出装置，轴电流引出装置安装在电动机轴承的非轴伸端外盖上，并用防护罩做保护。
2高压变频技术隔爆型三相异步电动机的创新点
2．1绝缘轴承组结构应对电腐蚀
变频技术与电动机在运行过程中会产生电腐蚀现象。传统应对轴承电腐蚀的措施的主要方法有两种:一是选用绝缘轴承;二是选用绝缘轴承室。但这两种方法都存在一定问题。直接采购绝缘轴:一是价格昂贵;二是市场资源少，供货周期长;三是电机的绝缘轴承在装配与拆卸过程中，容易将外圈涂层和内圈涂层拉坏，对轴承维护保养造成困难。如果采用绝缘轴承室，虽然它有价格不高的优点，但在使用或维护过程中容易损坏。而且一旦损坏，需要返厂采用特殊工艺进行恢复。经过多次实践探索，一种新的绝缘轴承室被设计出来，它是在轴承的端盖内孔与轴承套之间夹绝缘层，首先将轴承套与绝缘层采用特殊工艺固化在一起，然后与轴承端盖内孔套起来，并在其端面用螺栓紧固。这种新型绝缘轴承室有价格不高、不易造成绝缘层损坏等优点，解决了电机轴承绝缘的难题。
2．2四轴承结构解决轴承易损问题
五阳煤矿主通风机原有电动机的轴伸端是选用了1套NU系列的短圆柱滚子轴承和1套6系列深沟球轴承，非轴伸端是1套NU系列的短圆柱滚子轴承。在电动机运行过程中，其轴伸端短圆柱滚子轴承承受绝大部分叶轮与转子重量，6系列的深沟球轴承承受来自叶轮的轴向力，非轴伸端轴承承受剩余一小部分转子重量。矿用大功率通风机叶轮的重量最大可达3t，叶轮的轴向力也有10～30kN。而叶轮是靠电动机轴伸悬臂支撑，叶轮的重量和挠动力常常会造成电动机轴承发生挠曲变形。一般来讲，深沟球轴承主要用于承受径向载荷，也承受一部分轴向载荷，但承受轴向力的能力比径向力弱。因此，五阳煤矿原有电动机的轴承的受力状况环境比较恶劣。其次，它的电动机采用脂进行轴承，其注排油难度非常大，经常发生缺脂或注脂过量等问题，并且不容易及时发现，电动机轴承损坏率比较高。因此，设计出了一种新型的轴承组合———四轴承结构。四轴承结构原理如图1所示。四轴承结构为:轴伸端是1套球面向心轴承，非轴伸端两端为球面推力轴承、中间是1套球面向心轴承。轴承结构中的这4套轴承都具有调心功能，值得特别指出的是，非轴伸端的3套轴承有1个共同的球心，这样在调心过程中就能步调一致。各轴承在运转过程中，各司其职，配合完美，其轴伸端轴承承受大部分叶轮与转子的重量，非轴伸端的球面向心轴承承受剩余部分的向力，前后两套轴承分别承受正、反转时的不同方向的轴向力。这套轴承的自动调心功能，很好地解决了传统电动机存在的前后轴承的不同心问题、叶轮的重量和挠动力造成电动机轴承发生挠曲变形的问题。
2．3轴承采用稀油强制
传统的三相交流电动机一般采用脂进行轴承，但脂使用时间过长后会失效。目前国内普遍采用的是在轴承外盖上增设排油管装置，但由于没有压力，油脂一般很难排除，如果采用加新的油脂将废油挤出来，会造成如下问题:①通过新油脂将废油脂排除，势必轴承内要充满油脂，这样就将影响轴承散热;②由于轴承内盖与转轴有一定的间隙，有很多油脂会通过此间隙进入电动机内部，覆盖在定子线圈上，往往会导致定子绕组绝缘电阻降低，甚至造成击穿。新设计的电动机轴承采用了稀油强制，如果要对轴承进行换油，打开排油口即可。轴承维护工作量也几乎没有。
3结语
变频技术的诞生不仅在很大程度上改变了我们的生活，与此同时在工业生产上更是带来了巨大的便利。最初是因为调节电流频率的需要才促使了变频技术的产生，1960年后，电力电子器件大力发展，从最初的晶闸管到现代的绝缘栅双极型晶体管控制品闸管，经历了不断的更新历程，大大促进了变频技术的发展，到了1970后，开始研究(PWM)VVVF调速，这一研究引起了人们的关注。而在变频技术中PWM模式才是核心，直到20世纪80年代，相关专业人士开始对PWM模式的优化进行研究，这一研究项目引起了人们更多的关注进而得出了更多的优化模式。到了20世纪80年代中后期，一些发达国家将新研究出来的VVVF变频器投放到了市场，VVVF变频器凭借其更为优异的服务得到了各厂家的大力推广。而变频技术的操作原理指的是在电压不变的前提下，通过改变交流电频率的方式，来实现对设备的自动化控制。其中变频器是通过利用电力半导体器件的通断作用将频率无法改变的交流电转换成了可以改变的交流电，从而实现了变频调速。
2变频技术在煤矿机电设备中的应用
2.1变频技术在采煤机中的应用
采煤机在一定程度上代表了煤矿设备向现代化、机械化发展的里程碑。因此在煤矿开采中显得特别重要。由于采矿机大多是在环境恶劣的条件下工作的，所以采矿机是一个比较复杂的系统，因此提高采煤机的性能便显得尤其重要。采煤机在采煤工作中占据着主力位置，只要一发生故障就会导致整个采煤环节受到严重的影响，使采煤工作难以进行下去，对整个煤矿造成不小损失。由于采煤机的重要位置使得其功能不断改进，变得越来越强大，但是其出现的故障和问题也变得越来越强大，这也增加了维修难度，一旦采煤机出现问题就会大大降低工作效率。而随着变频技术的产生，将其用在采煤机中，成就了采煤机变频调速系统，随着该技术的不断发展，我国的采煤技术有了巨大的发展，变频器也得到了采煤业的广泛应用。煤矿企业大胆尝试，勇于创新，将能量回馈型四象限变频器运用到了电牵引采煤机的工作中，这一举措不仅将采煤机的科技含量进一步提高，同时还减少了采煤机的损坏，延长了设备寿命。
2.2变频技术在风机中的应用
在矿井不同的生产时期，矿井通风设计也不尽相同，甚至还会有巨大的差异。一般在矿井生产中期会重复不断更换风机来解决通风问题，但这种方式操作起来不仅显得累赘，并且还经常发生设备故障，增加了不少多余的维修量。与此同时，原来的风机也会被暂时搁置，这样会产生资源浪费，使设备的利用率大打折扣。但将变频技术应用到风机中就会解决这种困境，重复的更换任务也无需再进行，操作起来比较方便，不仅提高了设备性能，使风机资源中的浪费现象不断减少，同时也起到了很好的节能效果。通风问题也轻轻松松地解决了。
2.3变频技术在矿井提升运输设备上的应用
2.3．1变频技术在胶带输送机上的应用
作为煤矿煤流运输系统的主要设备之一的胶带运输机，在以工频进行拖动，液力耦合器进行传动的方式运行上一般采用交流电动机作为动力装置，但使用交流电动机会产生传动效率低、启动电流大以及机械冲击大等问题。同时输送机还存在运送负载重、距离长、倾角大的问题，常常发生带载或重载启停的情况，使胶带断带、跑带等安全生产事故发生的概率大幅度提升。但是将变频技术运用到胶带运输机之后，可以实现设备及系统的软启动功能，使设备及系统平稳启动运行。尤其是在变频控制的软启功能之后，彻底消除了之前存在的安全生产隐患，在根本上解决了这个困难。
2.3．2变频技术在矿井提升机上的应用
当前，PLC控制系统和高压变频调速控制系统是矿井提升机变频技术的主要应用。在矿井提升机高压变频调速控制系统设计中，通过对单元串联多电平能量回馈型四象限高压变频控制系统的应用来增强系统的安全性和抗干扰性，从而使提升全过程中的速度控制、位置控制、保护功能及动态画面监视等功能变得更加安全可靠，这一措施大大改善了提升机启动、运行、加速、减速等运行阶段的性能，使设备钢丝绳的机械冲击得到减少，提升系统的安全水平也得到大大提升。除此之外，还使高压回路与低压控制回路之间的通讯变得更加便捷。
2.4变频技术在泵中的应用
泵以抽送液体为目的，将机械能装换为液体能量。水泵不但能够用来进行输送液体，而且还可以实现液体增压，因此在矿区给液、给水中发挥着重要作用。在之前的工作运转中，泵拥有相对较长的空转时间，在频繁的起停工作中不仅耗费了大量的电能，并且也使相关的故障经常发生。将变频技术运用到泵中，可以使设备运行率得到有效提高，设备发生故障的情况大量减少，并且还显现了良好的节能效果，操作起来也十分容易。由中国矿业大学设计的煤矿井下排水泵站的监控系统在水泵性能提高方面具有极好的效果。其原理是把变频器应用到水泵中，水泵的起停减速可以得到有效控制，使井下液位达到稳定状态，减少了泵的空转时间，起到了显著的节能效果。
3结语
[关键词]变频器：控制技术：应用
[中图分类号]TN773 [文献标识码]A [文章编号]1672-5158（2013）06-0230-01
1 变频调速技术的现状
电气传动控制系统通常由电动机、控制装置和信息装置三部分组成。电气传动可分为调速和不调速两大类，调速又分为交流调速和直流调速两种方式。不调速电动机直接由电网供电。但是，随着电力电子技术的发展，原本不调速的机械越来越多地改用调速传动以节约电能，改善产品质量，提高产量。以我国为例，60%的发电量是通过电动机消耗的。因此，调速传动有着巨大的节能潜力，变频调速是交流调速的基础和主干内容，变频调速技术的出现使频率变为可以充分利用的资源。近年来。变频调速技术已成为交流调速中最活跃、发展最快的技术。
（1）国外现状
采用变频的方法，实现对电机转速的控制，大约已有40年的历史，但变频调速技术的高速发展，则是近十年的事情，主要是由下面几个因素决定：
①市场有大量需求
②功率器件发展迅速
③控制理论和微电子技术的支持
（2）国内现状
从整体上看我国电气传动系统制造技术水平较国际先进水平差距10-15年。在大功率交交，无换向器电动机等变频技术方面，国内只有少数科研单位有能力制造，但在数字化及系统可靠性方面与国外还有相当差距。而这方面产品在诸如抽水蓄能电站机组启动及运行、大容量风机、压缩机和轧机传动、矿井卷扬机方面有很大需求。在中小频率技术方面，国内学者做了大量变频理论的基础研究。早在80年代，已成功引入矢量控制的理论，针对交流电机具有多变量、强耦合、非线性的特点，采用了线性解耦和非线性解耦的方法，探讨交流电机变频调速的控制策略。进入90年代，随着高性能单片机和数字信号处理器的使用，国内学者紧跟国外最新控制策略，针对交流电机感应特点，采用高次谐波注入SPWM和空间磁通矢量PWM等方法，控制算法采用模糊控制，神经网络理论对感应电机转子电阻、磁链和转矩进行在线观测，在实现无速度传感器交流变频调速系统的研究上作了有益的基础研究。在新型电力电子器件应用方面，由于GTR，GTO，IGBT，IPM等全控制器件的使用，使得中小功率的变流主电路大大简化，大功率SCR，GTO，IG-BT，IGCT等器件的并联、串联技术应用，使高电压、大电流变频器产品的生产及应用成为现实。在控制器件方面，实现了从16位单片机到32位DSP的应用。国内学者一直致力于变频调速新型控制策略的研究，但由于半导体功率器件和DSP等器件依赖进口，使得变频器的制造成本较高，无法形成产业化，与国外的知名品牌相抗衡。国内几乎所有的产品都是普通的V/f控制，仅有少量的样机采用矢量控制，品种与质量还不能满足市场需要，每年需大量进口高兴能的变频器。
因此，国内交流变频调速技术产业状况表现如下：（1）变频器控制策略的基础研究与国外差距不大。（2）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，但由于力量分散，并没形成一定的技术和生产规模。（3）变频器产品所用半导体功率器件的制造业几乎是空白。（4）相关配套产业及行业落后。（5）产销量少，可靠性及工艺水平不高。
2 变频调速技术未来发展的方向
变频调速技术主要向着两个方向发展：一是实现高功率因数、高效率、无谐波干扰，研制具有良好电磁兼容性能的“绿色电器”；二是向变频器应用的深度和广度发展。随着变频器应用领域深度和广度的不断开拓，变频调速技术将越来越清楚地展示它在一个国家国民经济中的重要性。可以预料，现代控制理论和人工智能技术在变频调速技术的应用和推广，将赋予它更强的生命力和更高的技术含量。其发展方向具有如下几项：（1）实现高水平的控制；（2）开发清洁电能的变频器；（3）缩小装置的尺寸；（4）高速度的数字控制；（5）模拟与计算机辅助设计（CAD）技术。
3 变频调速技术的应用
纵观我国变频调速技术的应用，总的说来走的是一个由试验到实用，由零星到大范围，由辅助系统到生产装置，由单纯考虑节能到全面改善工艺水平，由手动控制到自动控制，由低压中小容量到高压大容量，一句话，由低级到高级的过程。我国是一个能耗大国，60%的发电量被电动机消耗掉，据有关资料统计，我国大约有风机、水泵、空气压缩机4200万台，装机容量约1.1亿万千瓦，然而实际工作效率只有40%-60%，损耗电能占总发电量的40%，已有经验表明，应用变频调速技术，节电率一般可达10%-30%，有的甚至高达40%，节能潜力巨大。
有关资料表明，我国火力发电厂有八种泵与风机配套电动机的总容量为12829MW，年总用电量为450.2亿千瓦小时。还有总容量约为3913MW的泵与风机需要进行节能改造，完成改造后，估计年节电量可达25.69亿千瓦小时；冶金企业也是我国的能耗大户，单位产品能耗高出日本3倍，法国4.9倍，印度1.9倍，冶金企业使用的风机泵类非常多，实施变频改造，不仅可以大幅度节约电能，还可改善产品质量。
我国变频调速技术的应用已取得显著成绩，主要表现在下面二个方面：
（1）变频调速技术的应用范围已发展到新阶段，以石油、石化、冶金、机械等行业为例，都经过了单系统试用、大量使用和整套装置系统使用3个发展阶段。如广东茂名石化公司和九江石油化工厂现已发展到引用常减压和催裂化变频装置，取得了节能、增产的显著效果。
（2）变频调速技术已成为节约能源及提高产品质量的有效措施，很多用户实践结果证明，节电率一般在10%30%，有的高达40%，更重要的是生产中一些技术难点也得到解决。例如包钢1150轧机采用变频装置后，年平均事故时间达到工作时间的0.1%以下，大幅度提高了产品质量和产量，且年节约电费约50万元。
4 结束语
变频调速技术作为高新技术、基础技术、节能技术，已经渗透经济领域的所有技术部门中。今后我国在变频调速技术方面应积极作好如下工作。
（1）应用变频调速技术来改造传统产业，节约能源及提高产品质量，获得较好的经济效益和社会效益。
（2）大力发展变频调速技术，必须把我国变频调速技术提高到一个新水平，缩小与世界先进水平的差距，提高自主开发能力，满足重点工程建设和市场的需求。
（3）规范我国变频调速技术方面的标准，提高产品可靠性工艺水平，实现规模化、标准化生产。
关键词 变频器技术及应用；课程改革；项目化教学方法
中图分类号：G712 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2015）12-0134-03
1 前言
变频器技术是一门实用性很强的综合技术，无论是工业设备还是家用电器，都会使用到变频器，可以说，只要有三相异步电动机的地方，就有变频器的存在。变频器的使用使科学技术水平得到不断提高，对能源的节约力度进一步增强。交流电机的变频器调速技术是当今节能、改善工艺流程以及提高产品质量和改善环境、推动技术进步的主要手段。
针对湖南电气职业技术学院开设的电类专业如电机与电器、电气自动化等专业进行深入广泛调研，变频器技术已成为电类专业领域中的核心技术。深入了解、操作、应用变频器是高职电类专业毕业生从事相关职业岗位、获取维修电工职业资格证的必备技能之一。学习变频器技术是提升学生能力、促进专业发展的重要课程之一。笔者结合近年来项目化课程改革经验和实际工作经验，对电机与电器专业变频器技术及应用课程建设中存在的问题做进一步探讨。
2 变频器课程教学中存在的问题
课程定位不明确 变频器技术是一门综合性和实践性强的技术，学习变频技术需要有前期的专业知识，如电机拖动、继电器控制、PLC控制、电力电子技术作为基础。在过去的教学过程中，受师资水平和实训条件的限制，变频器技术通常是和其他课程组合，如可编程控制技术与变频技术、电机拖动与变频技术、电力电子技术与变频技术等。变频器的学习仅仅成为某一门课程中的一个章节，作为一个知识点进行学习。变频技术综合性强，牵涉的知识面广，单纯的某两门课程的组合未能将知识和技能进行合理整合，课程的教学内容侧重于变频器原理和内部电路与器件的分析为主的知识讲授，缺乏针对性强的实训项目，变频器技术的应用和操作缺失较大，不利于面向生产实际企业和对接岗位。
教学模式陈旧 教学中采用先理论再加验证性实验的模式，理论和实践的分离导致学生对知识和技能的掌握无系统性。集中理论知识讲授需要大量的理论铺垫和公式推导，使学生对课程容易失去信心和兴趣。在学习过程中理论知识太深，而操作过程又过于简单，学生的自主学习和知识迁移能力未能得到提高，与工程实际应用脱节。在应用时只会简单地操作和参数设置，并不知参数的真正作用和参数对变频器调速系统的影响，一旦变频器型号发生变换，便不知所措。
针对这种情况，需重新界定变频技术及应用课程性质，将其作为电类专业重要的专业技术课程来建设。应用项目化课程的建设理念，以学生能力培养为主线，进行课程整体设计和教学单元的优化设计。
3 变频器技术及应用课程建设的主要内容
众所周知，课程是教学的最基本单元，课程建设是教学质量的中心环节，是实现专业人才培养目标的基本保证。好的课程应从单元联系的角度对课程教学的设计进行总体优化。职业教育课程的内容必须以职业活动为导向，应符合以学生为主体，以项目为载体，任务驱动教学，突出能力目标、理论实践一体化的基本原则[1]。
明确课程教学目标 课程建设应以职业岗位需求为依据，首先应明确课程定位，确定课程的能力目标。变频器是利用电力半导体器件的通、断作用将固定频率、电压的交流电变换为频率、电压都连续可调的交流电的装置，主要用于对异步电动机的调速控制[2]。在学生学习了电机拖动、继电控制系统的分析与装调、PLC控制技术、电力电子技术等专业课程的基础上进行，同时为后续课程如电机试验技术及学生维修电工考证奠定基础。在课程内容设计上应打破以知识传授为主要特征的传统模式，围绕职业能力培养，结合变频器行业的最新发展情况，使学生掌握变频调速技术相关的知识与基本技能，使学生具备变频调速系统的设计、安装、调试、运行维护及设备改造的综合应用能力。培养学生自主学习、资料查询、应用变频器使用手册等技术资料解决现场问题的方法能力；以项目任务驱动教学，加强理实一体的教学过程管理，培养学生具备良好的团队精神和职业素养。
通过资源整合，以项目为载体，对教学内容进行整体优化设计 变频器技术是一门实用性很强的综合技术，要熟练掌握变频器还涉及电机机械特性分析、电气控制线路设计、电力半导体器件等诸多知识。为了改变传统的知识传授型教学模式，在教学内容设计上需对知识点进行重新划分和整合，采用以项目为载体、以任务驱动教学、以学生为主体的探究式学习模式，将知识点融入每一个项目中，精选教学项目对课程教学内容进行整体优化。
项目训练对接工程实际，在现有的实验实训条件或仿真实训条件下完成。项目的设置应根据学生的认知能力，按照易、中、难的顺序逐级提升。每一个项目应有明确的知识目标和能力目标，应充分考虑到技能考证和专业技能鉴定的考核需求。目前市场上变频器种类很多，在学习的过程中只可能选择一种变频器进行训练，同一种变频器的参数涉及好几百个。因此，在项目设计中以变频器的基本操作和应用训练为主，适当安排一些拓展学习项目，特别是在后续综合技能实训环节以及毕业设计环节中要有相关的变频器综合训练项目，以培养学生的自主学习能力和知识迁移能力。
表1为湖南电气职业技术学院电机与电器专业在实施变频器技术及应用教学中所设置的项目列表。教学内容的设计思路是按项目、按典型工作任务由简到难、由单一到综合排序，采取教学做一体化的教学模式，将变频器的知识点融入各项目中。
表1中，项目一和项目二是对变频器的基本操作进行训练，在实施安装接线和变频器的运行操作过程中使学生理解变频器的原理和变频后异步电动机的工作特性；项目三至项目六主要是以典型工作任务驱动教学，对变频器的常用功能和相关参数设置进行训练，同时也包括维修电工考证和技能鉴定的强化训练项目；项目七是能力提升的综合项目，针对变频器技术的学习难点PID控制进行训练[3]，主要培养学生的自主学习能力和知识的综合应用能力，本项目将作为课程加分项目进行考评。
重视教学方法和教学手段，实现课堂教学的多样性，构建高效课堂 高职课程教学既要传授学生知识和培养技能，更要注重开发学生潜能和培养学生自主学习的能力。实践证明，采用项目化教学方法，在教学过程中贯彻“学生主体，教师主导”的原则，以任务驱动教学，是基于工作过程的一种实践性较强的教学方法，教学效果很好。变频器技术与应用课程教学应遵循能力本位的职教理念，在每一个项目的实施过程中，采用项目小组工作法，学生担任相当于实际工作岗位上的某一具体工作任务实施的各个角色。项目的实施基于工作过程的六步法原则：资讯、决策、计划、实施、检查、评价。实现三种能力的融合：专业能力、方法能力、社会能力。在项目教学过程中辅之以问题引导、分析讨论、汇报分享、反思评价等灵活多样的教学方法。
课程单元教学模式改革 良好的创意需要通过一定的方法和手段来实现，教师所要做的是将教学任务分细，引导学生一个个子任务去解决、反思和评估。如在进行变频器的正反转控制项目的教学中，可以按以下步骤来实施。
1）由教师下达一个具体的任务。选用FR-D720-1.5K-CHT变频器控制电动机的正反转（给出电机型号），要求在按下正转按钮时电动机以30 Hz正转运行，按下反转按钮电动机以30 Hz反转运行，按下停止按钮，电动机停止。加减速时间为1 s。发生报警时，报警灯亮。要求完成电路设计、变频器参数设置，若外连设备需编程时还需编写程序，接线调试。
2）分组进行咨询、计划和决策。通过资料查询、独立思考、讨论分析，每个小组都给出一个方案。通过汇报分享，得出四种方法：
①在外部运行模式下用普通开关实现正反转控制和速度设定；
②在外部运行模式下用普通开关实现正反转控制，用电位器调速；
③用继电器控制变频器正反转，主要做法是将开关改为中间继电器的触点来代替；
④直接用PLC的输出信号来驱动变频器。
3）任务实施阶段。通过讨论得出的四种方法中，前两种方法相对简单，主要是加强学生对变频器的操作训练，牵涉到新参数的含义，如电子过电流保护参数PR9、适用负荷选择参数PR14、适用电机参数PR71在相对简单的子任务中得以认识和掌握。继电器、PLC与变频器的组合控制成为项目三的重点任务。任务方案（包括电路设计、程序编写、安装调试）的制订和实施仍然采取分组思考、讨论、分享三个环节，教师适时引导和点评。在项目的实施过程中以学生为主体发现问题、分析问题并解决问题。
4）检查评价和总结。系统综合调试后，由学生自评、小组互评或教师对各组项目完成情况进行检查和评价，学生对结果和反馈意见及时记录和整理，最后按项目要求完成实训报告，评价和总结环节在项目化课程教学中是必不可少的。
以上对单个项目的教学设计，将变频器参数的认识、小系统的电路设计、PLC编程训练融入各子任务中。在基于工作过程的项目实施中，学生能力得到提升。能力的训练过程需要教师精心设计，需要课前精心的准备。为实现更好的教学效果，在教学手段上还应合理使用多媒体、Flash、仿真软件等增强学生感性认识。在现有的实训室条件的基础上，进一步开发实训项目。利用网络平台，更好地实现课外师生互动和空间资源共享。
4 结语
变频器技术在不断发展，变频器技术及应用课程教学是一个需要不断探索和实践的工程教学领域。现代职业教育理念对教师的教学设计能力，对教师的责任心、专业素养、职业素养等方面提出了更高的要求，在教学设计、教学方法和手段上需不断创新来调动高职学生的主观能动性，切实强化并创新实践教学环节，最终使培养的人才符合企业需求。
参考文献
[1]周惠芳，等.《PLC控制技术及应用》项目化课程改革与实践[J].中国电力教育，2014（35）：133-135
关键词：变频器原理；煤矿；提升系统；选用
中图分类号：TD82 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）12-0169-01
二十一世纪是一个经济快速发展，科学技术高度繁荣的时代，在此种时代背景之下，科学技术在发展过程当中，对于社会的反哺作用越发的明显。技术的应用在很大程度之上，将会进一步提升工作效率以及工作质量。对于煤矿行业来说，井下作业是必将会涉及到的一个问题，而在进行井下作业的过程当中，无论是人员还是煤Y源都将会通过提升系统进行操作，这是煤矿行业在现实作业当中必将会涉及到的一个应用内容。因此，对变频器原理以及选用研究有着鲜明的现实意义。
1 交交变频原理
对于交交变频原理论述，本文将会列举一个单相交交变频电路，对其实际应用方法以及相关的原理进行论述。如图1所示，就是单相交交变频基础电路图。
在实际的应用过程当中，当线路当中的P组进行工作时，则线路当中所具有的负载电流i将会为正，而当N进行工作得时候，则i值为负。在作用过程当中，线路当中的两组规律器将会按照一个规定的频率进行交替工作，这样线路当中的负载就可以得到相关频率内容的交流电。实际应用过程当中只要进一步的改变这两组交流器相关的功率以及频率在应用过程当中就可以进一步的改变系统的实际输出频率W0，这样在实际的作用过程当中，只有进一步改变电路的实际控制角，就可以进一步的改变输出电压所具有的幅值[1]。
2 交直交变频的原理
交直交变频器在实际的设计过程当中，将会主要由三基础部分组成而成其分别是：直流、斩波以及逆变。交直交变频器在实际的工作过程当中，首先将会把三相或者是单项的不引调工频相关电源通过整流桥将其整变为直流电，接着再应用逆变桥实际作用，将直流点基础性质逆变为一个频率任意引调之下的交流电内容[2]。
3 变频器优缺点以及选择
3.1 优点
相关变频器在实际的应用过程当中，其实际具有的可变频率十分稳定，并且在实际的应用过程当中可以不用考虑负载的实际变化情况。因为在应用过程当中，调定相关同步频率是不变得，所以变频器在现实的作用过程当中，其所具有的基础转速并不会发生很大的偏离。同时，在实际的应用过程当中，其所具有的频率调节十分方便，可以利用旋钮进行手工调节或者是直接进行电信号改变进行调节同样可以得到目的，这在很大程度上十分有利于电子自动控制以及其他设备之间的联动[3]。
3.2 缺点
变频器电力电子开关在应用过程中会产生较大的电磁干扰，如不采取措施，这些干扰会严重污染电网，所以必须迁用经过 EMC（电磁兼容）测试合格的品牌。其次，变频器本身有十分鲜明的功率消耗问题，所以安装时要注意散热。
3.3 变频器选择
通常情况之下，对于使用的变频器在很大程度之上都是进一步的根据相关应用电机所具有的额定电流、相关的额定电压和启动电流等基础内容进行考虑。本文的论述内容，对于变频器的选择将会基于以上各个条件都恒定的条件下进行论述。立足于现阶段的两种基本应用技术所具有的优缺点来进行分析，我们国家当中的大型和一些特大型煤矿在实际的发展过程当中，因为相关的交变频将会被应用到500KW及以上的低速电场之下。而对于一些中小型企业以及一部分类型的特大型煤矿来说，在实际的建设过程当中，还是更加的适合与应用到交直交变频比较合适。对于交直交技术来说，因为其现阶段的发展已经得到了很好的完善，所以在实际的发展过程当中，这部分技术已经具有了很多的应用经验以及相关的维护经验，所以在现实的应用过程当中，使用起来也十分的顺手。
4 结语
综上所述，我们国家是一个人口众多的国家，煤矿资源作为现阶段最为普及的一种资源，需要在实际发展过程当中发挥更加重要的作用。煤矿提升系统是大系统当中的一个重要组成部分，其在实际的建设过程当中将会发挥十分重要的作用，是不可以缺少的一个重要内容。本文以上内容里立足于变频器原理，对其在煤矿提升系统当中的选用进行了论述。希望可以本文的论述，促进我们国家的煤矿行业进一步发展。
参考文献
[1]刘昀，董湘陵，朱思国.功率单元级联型高压变频器原理与应用[J].大众用电，2008，01：20-21.
论文关键词：视频编码,压缩技术
一、引言
所谓视频编码方式就是指通过特定的压缩技术，将某个视频格式的文件转换成另一种视频格式文件的方式。视频压缩发展到现在己有几十年的历史。1948年，Oliver提出了第一个编码理论脉冲编码调制(PulseCodingModulation，简称PCM);同年，Shannon的经典论文“通信的数学原理”首次提出了信息率失真函数的概念;1959年，Shannon进一步确立了码率失真理论;而Berger在1971年所著的《信息率失真理论》一书则对率失真理论做了系统地论述和扩展;以上各项工作奠定了信息编码的理论基础。
二、AVS基本介绍
AVS是基于我国创新技术和部分公开技术的自主标准，技术方案简洁，芯片实现复杂度低，达到了第二代标准的最高水平；而且，AVS通过简洁的一站式许可政策，是开放式制订的国家、国际标准，易于推广；此外，AVS是一套包含系统、视频、音频、媒体版权管理在内的完整标准体系，为数字音视频产业提供更全面的解决方案。综上所述，AVS可称第二代信源标准的上选。
图1AVS视频编码器框图
三、AVS主要技术
AVS采用的主要技术包括：8x8整数变换量化技术、帧内预测、半像素与1/4精度像素插值、特殊的帧间预测运动补偿、二维熵编码、去块效应环内滤波等：
1.整数变换量化：AVS为了避开H.264的专利问题，选择了以往标准广泛采用的8×8变换，这样可以在16位处理器上无失配地实现。AVS采用的64级量化，可以完全适应不同的应用和业务对码率和质量的要求。目前AVS所采用的8x8变换与量化方案大大降低了芯片的实现难度。
2.帧内预测：AVS采用的帧内预测技术，是用相邻块的像素预测当前块，同时采用代表空间域纹理方向的多种预测模式。AVS亮度和色度帧内预测都是以8x8块为单位的。亮度块采用5种预测模式，色度块采用4种预测模式，而这4种模式中有3种和亮度块的预测模式相同。在编码质量相当的前提下，AVS采用较少的预测模式，使方案更加简洁、实现的复杂度大为降低。
3.帧间预测运动补偿：帧间运动补偿编码是混合编码技术框架中最重要的部分之一。AVS标准采用了16×16，16×8，8×16和8×84种用于运动补偿的宏块模式，去除了MPEG-4AVC/H.264标准中的8×4，4×8，4×4的块模式，这样可以更好地刻画物体运动，提高运动搜索的准确性。
4.半像素与1/4精度像素插值：AVS通过4抽头滤波器（-1，5，5，-1）得到半像素点，再通过4抽头滤波器（1，7，7，1）和均值滤波器得到1/4像素点，在不降低性能的情况下减少插值所需要的参考像素点，减小了数据存取带宽需求，这在高分辨率视频压缩应用中是非常有意义的。
5.预测模式：AVS的B帧双向预测使用了直接模式、对称模式和跳跃模式。使用对称模式时，码流只需要传送前向运动矢量，后向运动矢量可由前向运动矢量导出，从而节省后向运动矢量的编码开销；对于直接模式，前块的前、后向运动矢量都是由后向参考图像相应位置块的运动矢量按比例分配导出，因此也可以节省运动矢量的编码开销；跳跃模式的运动矢量导出方法和直接模式的相同，跳跃模式编码块都不编码运动补偿的残差，也不传送运动矢量，即该模式下宏块只需要传输模式信号则可。
6.二维熵编码：AVS熵编码采用自适应变长编码技术。在AVS熵编码过程中，定长码用来编码具有均匀分布的语法元素，指数哥伦布码用以编码可变概率分布的语法元素。采用指数哥伦布码的优势在于：一方面，它的硬件复杂度比较低，可以根据闭合公式解析码字，无需查表；另一方面，它可以根据编码元素的概率分布灵活确定k阶指数哥伦布码编码，如果k选得恰当，编码效率可以逼近信息熵。预测残差的块变换系数后，经扫描形成（level、run）对串，level、run不是独立事件，而存在很强的相关性，在AVS中level、run采用二维联合编码，并根据当前level、run的不同概率分布趋势，自适应改变指数哥伦布码的阶数。
四、总结与展望
目前AVS技术可实现标准清晰度、相当清晰度、低清晰度等不同格式视频的压缩，但针对此类应用的压缩效率还有待不断提高，这应当是AVS视频技术进一步发展的重点所在：着力AVS编解码的实际应用研究，优化AVS运动搜索算法，提高AVS解码速度，从而推动我国数字音视频标准AVS的推广和应用。
参考文献
1 陈亮 AVS先进编码技术研究 华中科技大学 2006
2 申青平 AVS-M关键技术及多平台应用研究 湘潭大学 2007
关键词：电机；变频控制；节能技术；应用
中图分类号：TH86文献标识码：A
引言
可持续发展是我国大力推行的发展策略，低碳生活是我国人民未来追求的生活方式，为了达到可持续发展，我国在“十一五”计划中提出了很多可持续发展战略。而进行节能减排其中一大部分就是要对风机、电动机、泵类设备的节能减排，实现资源的合理利用，大力发展交流电机变频调速节电技术。在我国的工农业发展中，应用最多交流电动机是异步交流电动机。而异步电动机存在着很多的缺点，其中功率因数低、调速能力差、能耗高是异步电动机显著的缺点。而实验表明将电动机变频技术应用到异步交流电机中可以很好的解决这些问题，其中最显著的就是解决了异步交流电动机的变频问题，这样可以降低异步电动机的能耗，节约成本，得到更高的经济收益，并且顺应了国家节能减排的可持续发展战略。
一、电机变频控制技术的原理和特点
变频电机是变频器驱动电机的统称，包括变频感应电机和变频器两部分，能够提高电机的工作效率，减少电能的消耗。以交流发电机为例，其转速公式如下：
n1=60 f/p. （1）
式（1）中：n1――同步转速；
f――电源频率，50 Hz；
p――电机磁极对数。
电机转差率用公式表示为：
s=（n1n）/n1. （2）
式（2）中：s――电机转差率；
n――电机转速。
由式（1）和式（2）可以推得：n = 60 f（1－s）/p. （3）
电机的变频控制的主要特点是可以通过变频器调节输出功率和输出电压的大小，以求确保电能的合理利用。除了这个之外电机变频控制还有以下特点，具备软启动和停止的功能。采用电磁设计，减少电子和和转子的阻值。能够实现平滑的无级变速，保护发电机功能的完善，减少发电机维修所需要的费用。电能消耗少，电能的利用率高。
二、电机变频控制的发展和应用
传统的电机控制中，电机的驱动频率是一定的，不会发生变化的。所以同一个电机在工作时时刻属于同一个驱动频率，但是每一个电机的负载是不断发生变化的，为了能够满足发电机在每一个时刻都能带动负载的运动，电机的驱动频率一般大于大多数时候的负载所需要的驱动频率，这也造成了电机在使用过程中很多的驱动频率都造成了浪费，对于电能造成了巨大的浪费。随着电机的不断发展，变频电机出现了，变频电机能够实现随着负载所需要频率的大小来不断的调整电机的驱动频率，这样做就不会浪费电机的驱动频率，使得电能得到充分的利用。随着我国对于节能减排的需求越来越高，对于电机变频控制技术的开发力度也越来越大，是电机变频控制技术得到不断的完善。并且引用的范围也越来越广泛。
(一)电机变频技术的发展过程
现在的电机变频系统大都是采用的恒V/F 控制系统，这个调速系统具有结构简单，制作便宜的特点。该系统适用于风机等大型的并且对于调速系统的动态性能要求不高的地方。该控制系统是一个开环的控制系统。这个开环的变频控制系统能够满足大多数普通的电机平滑的变速要求，该系统对于动态和静态的性能都是有限的。如果需要提高系统的动态和静态性能就不能采用开环的控制系统了，只能使用闭环的控制系统来进行控制。针对这一点有很多人又提出了控制闭环转差频率的电机调速方式，这种调速方式只有在稳态的方式下才能够成立，也就是说这种系统只能满足转速比较慢的电机的调速。对于转速较快的电机来说采用这种调速系统不但不会实现对电能的合理利用，反而会使电机产生极大的瞬态电流，使得电机的转矩在瞬间发生变化。因此要想提高变频控制系统对于动态静态的控制性能，继续要解决的一个问题就是如何在动态的情况下解决电机的转矩发生变化的问题。只要解决了这个问题，电机变频控制技术将会进入一个新的发展阶段，能够满足大多数电机的变频控制。
（二）电机变频控制的引用
电机的能耗有百分之七十耗费在了风机和泵类的负载中，因此变频控制电机在这方面具有很大的优点，也就更能体现出变频电机的重要性。比如说没有变频控制的空调，在空调的设置的温度在低于阈值时空调的风路就会关闭，但是这个时候空调的电机还在继续进行运转，这时候的运转完全是在浪费电能。而对于具有变频控制的空调来说，当空调的温度降低时，就完全不必将风路进行关闭，直接可以通过降低电机转速的方式来实现温度的降低。这样就不会造成电机对电能的不必要的浪费，是的电能得到很好的利用。
另外在选择电机时要根据自身的情况选择大小合适的电机，并且尽可能选择性能高的电机。选择大小合适的电机是为了减少电机的浮装容量，减少能量的浪费。同时在平时的使用过程中要对电机进行合理的养护，避免因为不合理的使用电机导致电机在使用过程中造成不必要的电能的浪费。
随着我国可持续发展的要求越来越高，节能减排已经深入人心，为了顺应这一发展形势，更多的电机选用了变频电机。比如说空调，现在所说的变频空调就是采用了变频发电机，在很大程度上进行了节能减排。使用了电机变频技术的空调与没有采用变频控制技术的空调相比大约能够节约百分之二十到百分之三十的电量。从空调节约的电量就可以看出，电机的变频控制技术能够在很大程度上达到节能减排的目的，对于我国的节能减排来说意义重大，完全符合我国可持续发展的战略要求。
结语
改革开放以来我国进入了可持续发展的战略阶段，各行各业都提出了节能减排的要求。我国的电能一直处于匮乏的阶段，为了更好的对电能实现节能减排，逐渐对传统的电机进行了改革，发展成了现在的变频控制电机。电机变频控制技术能够根据负载的需求改变电机的驱动功率，减少了电机运转中不必要的能量损耗。本文对电机的原理、发展和应用进行了分析。
参考文献
[1]巨志忠,杨小强. 试论电机变频控制节能技术和运用[J]. 科技与创新,2014,07:15-16.
[2]孔昊. 刍议电机变频控制节能技术与应用[J]. 科技创新与应用,2012,27:136.
[3]赵西卫. 电机变频控制节能技术及其在我厂的典型应用[A]. 中国电力企业联合会科技服务中心、全国火电200MW级机组协作会.电厂管理与热工技术经验交流文集[C].中国电力企业联合会科技服务中心、全国火电200MW级机组协作会:,2003:5.
[4]周雄,王浩,赵秀芳,高凤,吴红波. 论变频控制节能技术及应用[J]. 贵州科学,2007,S1:334-338.
[5]周雄,赵秀芳,王浩,高凤,吴红波. 论变频控制节能技术及应用[J]. 冶金标准化与质量,2006,05:55-57+60.
微视频教学资源的研发与应用研究
一以《教育技术研究方法》为例
学科专业:教育技术学
研究方向:网络教育资源开发
一、研究背景及意义
21世纪，人类社会己由工业时代步入信息化时代，网络技术和多媒体技术的迅猛普及，深刻地影响着人类传统的思维方式、学习方式。技术对教育的革新作用显著，越来越多的现代化教学手段被纳入到传统的课堂教学以及学生的自主学习中，探讨如何利用各种先进的多媒体手段来充分调动学生的学习积极性，提高课堂教学效率，培养学生的创造能力，已在教育教学领域轰轰烈烈地展开。为深化多媒体技术应用于教学的效果，一方面要求我们应熟练掌握先进的多媒体技术及其教育教学应用方式，另一方面充分了解学生在运用多媒体进行学习时，认知能力、认知风格、学习方式等方面发生的变化，运用知识的交互发生机制来适应学生的学习需求，使学生能轻松掌握所学知识，最大限度地降低其认知负荷，提高学习效果。
微视频教学资源的研究依托于华中师范大学“教育技术学研究方法”实验教学资源建设项目，也是适应目前教学资源微型化、个性化、交互性的发展趋势。结合视频学习特点，笔者通过Adobe captivate4屏幕录像软件，以SPSS中数据初步分析和数据高级统计为例，开发SPSS微视频教学资源并上传至网络平台，供学习者随时随地学习，便于其自主建构数据统计知识，并灵活运用到相关课题的数据分析中。文章以华中师范大学教育技术学专业2010级50名本科生为实验对象，进行分组实验。结果表明，基于微视频教学资源的学习，对学习者而言，能促进他们知识技能的提升，有助于拓宽其知识视角，深化知识建构的层次。
具体来讲，该研究的价值主要在于:
(1)明确微视频教学资源在教学中的应用效果，促进学生的学习
基于多媒体的微视频教学资源使复杂的知识变得更形象、直观，能更好地激起学生的学生兴趣，利于学生进行自主探索。首先，单一的文字教材呈现方式易使学习者感觉枯燥，产生疲劳，继而影响其对知识的理解。基于多媒体的微视频教学资源，将画面与教师的讲解配音融为一体，学习者可以边学习边操作，便于他们进行持续的探索。其次，微视频独特的播放方式，可以供学习者根据自己的学习情况合理安排学习时间，对于难度较大的学习内容可以反复演示观看，达到化难为易的目的。尤其是对于操作性知识而言，微视频教学资源的效果显著。
(2)探讨微视频教学资源应用于教学的方式，方便教师的利用 将微视频教学资源融入传统的课堂教学，可以充分发挥微视频的多媒体技术优势。与此同时一，教师可对学生的课外自主学习进行引导，解决学生在利用微视频教学资源进行学习中遇到的问题。两者结合，既发挥了微视频辅助教学的优势，也提高了教师的课堂教学质量。本研究以华中师范大学信息技术系教育技术学本科生为研究对象，通过对学习者的学习状况前后测进行对比分析，比较传统模式与借助多媒体视频片段进行辅助教学的模式的教学效果，进而发现传统学习中的不足。至于教师应该在课前或者课后将微视频教学资源呈现给学习者，文章在后文的结论中也给予明确的解答。
二、相关概念界定及理论基础
2. 1微视频相关概念
一般认为，视频是相对于文字、图片等单媒体而言，集图像、声音、文本于一身的综合性媒体，具有表现力强、蕴含信息量丰富、形象生动等优点。随着3G网络的普及、计算技术的逐渐成熟，移动互联时代已全面到来，它全方位的改变了人们的生活方式。而对于视频而言，更是在逐步进入更加便捷，更加人性化的微视频时代。[}l微视频的出现及其“普众化[z]”的趋势，意味着我们真正进入了“超视像”的新媒体时代。
对于微视频的概念，整个网络视频行业乃至学术界并没有一个统一的定义，甚至其名称也是五花八门，比如从开始的短片、短电影，到后来的数字短片以及现在的微视频、短视频、微电影、短电影等。[3]其中，数字短片是随着数字技术的进步，电影电视艺术的发展，借助网络、手机、移动电视等多种播放媒介盛行起来的，在短时间内播放结束的数字影视内容。[4]根据其定义及相关的网络释义，微视频与数字短片、微电影、短电影等，并无本质区别，只是称谓的差异。
学界对微视频的定义，大多采用优酷网总裁古永锵的表述:“微视频是指个体通过PC、手机、摄像头、DV, MP4等多种视频终端摄录、上传至互联网进而播放共享的30秒至20分钟左右的，内容广泛的，视频形态多样，涵盖小电影、记录短片、DV短片、视频剪辑、广告片段等的视频短片的统称。”[5]短精快、用户参与、操作便捷是微视频的最大特点。[6]
本文主要探讨微视频在教育教学中的应用，结合前述学者对微视频的相关研究，笔者界定的微视频教学资源是多以3-5分钟的长度呈现，依据教学规律制作的供学习者自控学习步调，自主的去实践，探索，发现问题，解决问题的视频片段，它是一种可以让学者通过手机，电脑，MP4等视频终端随时随地反复播放的视频资源。
2. 2微学习理论
移动设备的普及与通信技术的飞速发展促使了一种新型学习方式—微型学习的到来。[']2004年微型学习的概念第一次提出，随着媒介生态环境和社会文化情境的改变以及相关的理论和实践研究的广泛深入，微型学习已然成为教一育技术研究的前沿和热点。[g]
国内学者大多采用微型学习来代指微学习，两者都来自Micro-Learning这一概念。微型学习是一种利用移动通信技术实现的双向互动交流学习方式，可以使学习者实现在任何时间、任何地点的学习。奥地利学习专家林德纳(Lindner )把微型学习定义为一种存在于新媒介的生态系统中，基于微内容和微媒体的新型学习方式。[9]具体来讲，微学习是一种“以多媒体、跨平台、小容量的网络微内容为学习单元的个人学习方式”。[10]从实践层面来讲，“微学习”欲处理的是规模相对比较小的学习单元及时间相对比较短的学习活动;从研究层面来讲，“微学习”指的是在多样化的教育境脉情境下对学习研究采取的一种微观视角。[川
微媒体承载的微学习内容，是指以实用短小的内容组块来呈现学习内容，并由此组织起来的一种学习活动，它强调在有限的时间内学习相对短小、松散连接和自包含的知识内容或模块，常以移动终端作为终端载体，如便捷式终端(手机、PDA等手持设备)。[12]大多数学者认为微型学习和移动学习密不可分。移动微型学习是微型学习与移动学习融合后的结果，是运用移动设备随时随地进行的微型化学习方式。[13]微型学习由于其具有的移动性、片段性的特点，能够帮助学习者达到一种实用的学习目的，从而帮助他们解决日常生活中的问题。[14]李娟等从学习理论和情境创设两方面出发，对基于微型移动终端的非正式学习研究总体构架进行了分析。[IS]微型学习作为非正式学习的有效形式，应发挥广大学习者的智慧与热情共建微型学习资源。[ 16]
微型学习以其具有的短时间、小片段、个性化、多媒介等特征，在未来的非正式学习及混合学习等的普及方面，具有广阔的前景。我们把微视频引入教学过程中来，利用微视频时间短，播放内容精确等特点与传统教学相互融合，让学习者更加充分的利用数字媒体资源进行有效的学习。文章研究微视频教学资源在教学中的应用，将进一步丰富微学习的相关理论。
2. 3程序教学理论
程序教学理论的代表人物是美国著名的心理学家斯金纳。1954年，斯金纳针对当时传统教学存在的种种弊端造成的学习效率低下问题，提出以操作性条件和强化的原则来重新安排教学程序，注重学生的自我强化，使所有学生都能积极参与其中_民学习的每一步骤都得到强化。‘’‘，斯金纳认为学习过程是作用于学习者的刺激和学习者对它做出的反应之间的连接的形成过程。其基本图式是:刺激~反应一强化。一种复杂的行为，可用逐步接近、积累的办法，用简单的行为连接而成。
具体来讲，程序教学是一种以行为主义的操作条件反射原理以及积极强化原理为其理论基础，使用程序教材并以个人自学形式进行的教学模式。其具有小步子、积极反应、及时反馈的原则。U91关于程序教学内容的编制，斯金纳分解出许多方法细则:如编制者必须先熟悉整个教材内容，找出具体的终端行为;据此，分解出许多中介步骤或细目;将细目分布均匀，编写简单明晰;细目与细目之间密切联系;选择个体有效的反应予以强化;单元大小应符合学生的反应限度;己学过的术语或事实，应间断性地呈现在后来的细目中，等等。[ZOO
【关键词】微弱信号 信号检测 时域 频域 时频 非线性
【中图分类号】TN911.23 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）04-0185-01
信号在传输过程中不可能消除噪声的干扰，若信号比较微弱甚至于被背景噪声所淹没则很难将信号从背景噪声中提取出来。但是在某些应用领域如精密机械、信号处理、物理应用等常会遇到对微弱信号的检测和处理，研究如何在信噪比较低的环境下提取微弱信号就显得非常重要。
1、微弱信号的检测特点
首先，微弱信号表明信号所处的环境为低信噪比环境，产生种环境的原因一方面是特征信号本身就十分微弱，另一方面是信号所处的环境中噪声强度较大，信号被噪声所淹没，致使信噪比较低。以机械设备中的微弱信号为例，在机械设备表征出故障的初始阶段，故障特征信号通常夹杂在其他信号之间，信号能量相对比较微弱，而机械设备工作中产生的强噪声又进一步降低了特性信号被检测到的几率。
其次，对微弱信号的检测通常需要具有快速性和实时性。微弱信号持续的时间和信号长度通常会受到一定的限制，检测系统必须在限定时间内才能够将微弱信号检测出来。该特性在雷达、声纳、地震、工业测量、机械系统实时监控等领域表现尤为明显。
2、微弱信号的检测技术研究
对微弱信号的检测技术发展非常迅速，传统的检测技术有相关检测、取样积分、时域平均等，新技术新理论的发展及应用也推动了这些技术和理论在微弱信号检测方面的应用如基于小波变换、神经网络、混沌振子等理论的微弱信号检测技术等。
2.1 时域微弱信号检测技术
对微弱信号的检测发展最早，最为成熟的技术都是基于时域的。常用的时域检测技术有相关检测、时域平均、取样积分与数字平均等。
2.1.1 相关检测技术
相关检测技术主要对包含信号以及噪声的混合信号进行相关处理来减小噪声对信号的影响。噪声具有随机性和不确定性，其不同时刻的相关性较差，因此对噪声做相关处理后会削弱噪声的影响。而某一确定的信号在不同时刻的相关性较强，对信号进行相关处理可以增强信号的表征。对混合信号进行相关处理可以达到增强检测信号，降低噪声的目的。
相关检测技术包括自相关技术和互相关技术。其中自相关技术利用信号不同时刻的相关性对信号进行处理，而互相关技术则是用两个信号同一时刻的相关性对信号进行处理，其在去噪方面的效果更好。在微弱信号的检测中互相关技术的实现方法为对已知信号频率的微弱信号，在其接收端产生一个预期频率相同的参考信号，利用该信号与接收信号进行相关处理，处理结束后噪声可以得到很好的抑制。
2.1.2 时域平均技术
该技术的核心思想为在混合信号中对有用信号进行周期分量提取，抑制噪声的影响，消除与提取频率无关的信号分量，提高微弱信号的信噪比。
其实现方式为，对一个离散信号序列x按照其有效周期分量频率f进行信号提取，则该信号序列被截取成长度为T=l/f的N段短序列，这些新序列即为进过时域平均后得到的。进而对新序列做z变换即可获得其频率响应函数，利用该函数即可还原微弱信号的时域函数，抑制噪声。
2.1.3 取样积分与数字平均技术
该技术的实现原理为将每个信号周期划分为若干个时间间隔，然后分别对其进行等间隔采样，将各周期中处于相同位置的信号提取出来做积分或者平均处理，以抑制噪声的影响，提高信号强度。
2.2 频域检测法
频率检测法也是一类非常成熟的微弱信号检测方法。该方法利用傅里叶变换将信号由时域转换到频域，然后按照信号的频域特征进行去噪处理。假定所需要检测的微弱信号被淹没在白噪声环境中，设定适当的频域分辨率f对混合信号的频域信息进行分割，每个小频带的宽度为f。由于白噪声在频域表现为一条平行的直线，故其在每个小频带内的噪声能量是相等的，且f越小其能量越小。但是信号在包含其全部频率的带宽内的能量处于恒定状态。据此原理可以设定适当的频率分辨率f将微弱信号检测出来。
2.3 时频检测法
时频检测法中最为成熟的方法为小波变换法。该方法的理论基础为小波变换。小波变换可以将信号进行平移和伸缩处理，分解为多个具有原始信号局部特征的子信号，经过多次小波变换可以获得具有良好的时频特征的子信号，对这些子信号进行去相关或者其他处理即可实现微弱信号的去噪。经过小波分解后，混合信号的能量被重新分配，其中小波系数幅值较大的子带信号可被认为为有用信号，而幅值较小的自带信号为噪声信号，这样，噪声被限制在某一部分的小波域内，实现了信号与噪声的分离。在经过相关处理即可获得去噪的微弱信号。
2.4 基于非线性理论的检测法
除了上述的时域方法、频域方法或者时频结合的方法外，随着新理论和新技术的应用基于非线性理论的微弱信号检测方法也得到了发展和应用。
高阶谱分析法可以对信号中掺杂的非相关、非高斯噪声进行抑制，同时保留信号的相位信息。结合高阶信号频率分解可以将非平稳、非线性的微弱信号分解成具有固定频率的高阶函数，获得信号的时频信息。
其他还有混沌理论、差分振子等方法同样是利用信号的非线性对混合信号进行处理，不破坏有用信号的前提下消除或者抑制噪声，提高测量的灵敏度。
