20世纪60年代中期，德国的A.schomlng等人提出了PWM变频的思想，把通信系统中使用的调制技术应用于变频调速中，为现代交流调速技术的发展和工程化开发开辟了新的道路。曰前交流调速技术已广泛地应用于水泵、风机、电梯等方面。国内很多煤炭机械行业、玻璃纤维、石化塑料行业都设有空压站，为生产提供压缩空气，是核心的动力来源。以5台132kW的活塞式空气压缩机组成的空压站为例，每天工作20h，则每天耗电量为13200度电。在实践中发现其耗电量大，而且无效损耗也比较大，因此对原系统采用闭环控制方式改造，大大提高了供气的精度，同时使故障率下降。这一改造使得系统功能明显改善，达到节能效果，降低生产成本。
1活塞式空气压缩机的运行特性活塞式空气压缩机是一种容积式压缩机。活塞在气缸内来回往复运动，同时气缸内的气阀将配合着作相应的开闭动作。
这样气缸内的气体体积将发生变化，气体压力也会随着改变，把高压气体送到储压罐内。
1.1单级压缩的工作循环单级压缩的工作循环在理想工作循环中，不考虑工作循环中的泄漏，气流流经阀和管路时的压力损失以及气流作不等速流动的惯性影响，并假设空气与缸壁等无热交换，压缩过程中空气的温度不变，压缩后的空气全部排出气缸，如。
工作循环：4一1一2*3单级压缩循环理论工作图实际工程应用发现，压缩机的工作循环中存在余隙容积、阻力损失、存在气流惯性影响、空气与气缸壁等有热交换、泄漏损失等因素，压缩机并不能按照理论工作循环进行，实际工作循环图如。
1.2空气压缩机的压力控制空气压缩机的压力控制是利用压力上限和下限来控制的。初始设定变频器上限频率为HH，下限频率设HL，当缸内单级压缩循环实际工作图压力大于等于HH时，空气压缩机通过自身的油压关闭进气阀，不再进行压缩空气，产生高压气体，这时电动机处于空载状态；当压力小于等于HL时，打开进气阀，产生压缩空气，电动机处于加载运行状态。因为这种控制方式存在空载运行额外功和压力的波动，所以这种运行方式存在很大的能量损耗和浪费。
现场存在的问题主要有两点：①在压力的波动方面，要想使系统运行不受影响，就得把压力下限值设为用气设备可正常使用的*低压力下限HL.假设在此压力下满载状态消耗的功率为PL.根据输入功率P与排气压力H的关系式：P=PLX（H/HL）得出，功率P与排气压力H成正比。：P为压缩机驱动轴上所需的功率。在实际运行中，随着用气量的变化，排气压力H直大于等于下限气压HL，这样空气压缩机就处于过载运行状态，其消耗的功率则大于等于满载功耗PL.②由于这种上限、下限两点式控制，导致当用气量与额定产气量相差较大时空气压缩机会频繁卸载和超载，对电动机、空气压缩机和电网造成很大的冲击。
从应用中现场的综合分析可得，系统优化改造主要解决的问题有：①在满足系统用气量的同时尽量减少排量损失；②在满足压力的同时尽量减少压力损失。本文采用的方案是：当用气量与额定产气量相差较大时，就要稍调驱动电机的转速，加大或减少排气的压力，进而改变气缸内气体的压力，使空气压缩机的产气量随用气量的变化而变化。这样方面维持了排气压力的稳定性，另一方面又避开了电机的空载运行，使系统稳定，节约能量减少浪费。
2交流变频调速技术的基本原理交流变频调速技术是通过大功率电子开关器件及智能控制技术将电网的工频交流电经过整流、逆变等过程，将固定频率的交流电变为频率可调的交流电，用来拖动电动机等负荷，从而可以实现对电动机的无级调速。
2.1数学理论与变频器的构成异步电机的转速N可以表示为：数；s是转差率；f是电源的频率。由公式可知，改变电源频率就可以达到改变同步转速和电机转速的目标。
交流变频凋速的实现，可将单相交流电整流滤波成直流电，再把直流电接入大功率驱动模块逆变成交流电，再按交流电动机绕组的运行规律去改变功率模块的导通时间和相位，就能产生一种三相变频电，同时完成PWM调制。
变频器由整流电路、直流中间电路、逆变电路和控制电路组成，如。
变频器的物理构成2.2交流调速技术有以下显著的优点（1）输出功率可以连续调节，可以实现电动机无级调速。
（2）对电网电压波动有很大的适应能力，可以大大减少系统对电网的污染。
（3）功率因数高，利用效率高，节能效果显著。
（4）可以实现大范围调速（0~400Hz），并能保证良好的输出特性与动态响应特性，调速精度高。适用于各种压力、温度、速度、流量的控制。
（5）具备电机启动运行所需要的电气保护，可以用PLC智能化控制，使用安全可靠，操作简单。
（6）启动、停止平稳。系统控制电动机平稳地加速或减速，从而避免了骤然启动或骤然停止所造成的损害，大大延长了电动机及整套机组的使用寿命。
3变频调速器的控制方案3.1系统优化改造的系统框图（如）变频调速器系统框图控制方案通过电位器调节设定压力初值，采用压力传感器采集空气压缩机的输出压力信号，并将信号反馈到调节器的输入端，与压力的设定值相比较，后经调节器调节，输出4~20mA的信号作为变频器的输入端。以空气压缩机输出压力信号作为控制参量，进而改变变频器的频率，调节空气压缩机的工作频率和转速。当送气管网压力低于压力初值时，变频器输出频率上升，电机加速，使管网气压升高，而当送气管网压力高于压力初值时则将变频器的输出频率下降，电机减速，使管网的气压降低。以此达到送气管压力和压力初值平衡，实现自动恒压控制，保证系统稳定和供气质量。
综合实际生产的要求，将系统压力初值设定为600kPa进行试验。
3.2变频器的选择活塞式空气压缩机是种容积式压缩机，具有恒转矩的特性。所以在系统改造中，必须采用恒转矩类变频器。
改造前空气压缩机原来匹配的是132kW的异步电机，单合排气量7200m3/h，可供压力4结束语系统改造后系统运行的效果：改造前，空气压缩机加载运行85min后，开始卸载35min，加载运行时电流为115A，卸载运行时电流为5A；改造后，空气压缩机运行频率在3040Hz之间，运行电流为110A附近，基本没有卸载时间。这样可节省大量的电能，提高了产品的质量，延长了设备的使用寿命。按照生产状况，每天供气20h，5台空压机每年可节省费用约25万兀。
