1现代家用电器中的新技术

第一章现代家用电器中的新技术一、模糊控制技术1、模糊控制技术发展历史A、1965年，模糊数学奠基人L、A、ZADEH创立了模糊逻辑理论。B、1974年，英国学者Mamdani用模糊控制技术实现对蒸气机的控制。C、1980年，日本熊本大学山川烈试制第一块模糊控制集成电路。D、1991年，美国Neuralogix公司把模糊IC投放市场。第一章现代家用电器中的新技术2、模糊控制理论出现的必然性自动控制理论发展的两个主要阶段：经典控制理论――主要解决单变量系统的反馈控制现代控制理论――主要解决多变量系统的优化控制第一章现代家用电器中的新技术3、现代工业具有以下特征：复杂性：系统结构和参数的高维、时变、高度非线性。不确定性：系统内外部的未知和不确定的因素。高标准的性能要求。第一章现代家用电器中的新技术4、模糊控制的特征：不需要对象的精确数学模型，而要求有关的控制经验和知识。鲁棒性强：系统稳定。适用于非线性、时变、大滞后系统的控制。第一章现代家用电器中的新技术模糊控制器的结构图模糊化模糊推理解模糊化被控对象输出参考输入知识库第一章现代家用电器中的新技术5、应用A、20世纪80年代，日本投入大量资金研究。（佳能、索尼等公司）B、20世纪70年代末期到80年代初期，中国学者进行研究。第一章现代家用电器中的新技术二、纳米技术1、发展概况A、1959年，查德费曼提出了纳米科技的最先设想。B、1990年，美国IBM公司埃格勒在镍晶体上移动,成功拼出“IBM”字母。2、国外纳米技术进展实心的纳米棒、纳米线、量子线朗讯公司和牛津大学:纳米镊子碳纳米管“秤”，称量一个病毒的重量称量单个原子重量的“纳米秤”DNA开关3、纳米技术在中国1993年，中科院操纵原子写字4、应用A、20世纪末，日本运用纳米材料生产发动机。B、海尔集团生产纳米洗衣机，提高抗菌能力。三、变频技术1、发展历史20世纪90年代，出现了变频空调、变频电冰箱、变频洗衣机。2、原理交流电动机变频调速，实现原理：交流整流成直流，再进行逆变，按绕组规律控制模块，使其输出功率按正弦规律变化。缺点：技术难度大，成本高，可靠性较差。第一章现代家用电器中的新技术变频器是交流电气传动系统的一种,是将交流工频电源转换成电压、频率均可变的适合交流电机调速的电力电子变换装置，英文简称VVVFA、无刷直流电动机变频调速系统：转子为磁钢组成，定子由电子线路进行换向。其成本低，运行可靠。缺点：功率较小。B、开关磁阻电动机变频调速：转子由钢片叠压，定子绕有集中绕组，径向相对绕组串联。缺点：噪声大，转矩脉动较大。3、变频技术4、构成中间传动机构交流电源输入终端机械交流电机直流调速装置直流输出皮带轮、齿轮箱等风机、泵等直流电机交流调速装置交流输出执行机构变频器5、变频的目的和意义序号意义有代表意义的行业或设备1节能风机、水泵、注塑机2提高产品质量机床、印刷、包装等生产线3改善工作环境电梯、中央空调A、目的根据设备和工艺的要求通过改变电动机速度或输出转矩改变终端设备的速度或输出转矩。B、意义注：并不是所有的设备使用电气传动装置后都可以节能6、变频器比较直流电气传动系统特点：控制对象：直流电动机控制原理简单，一种调速方式性能优良，对硬件要求不高电机有换向电刷（换向火化）电机设计功率受限电机易损坏，不适应恶劣现场需定期维护交流电气传动系统特点：控制对象：交流电动机控制原理复杂，有多种调速方式性能较差，对硬件要求较高电机无电刷，无换向火化问题电机功率设计不受限电机不易损坏，适应恶劣现场基本免维护70年代以前直流占统治地位交流调速只在大功率电机调速上使用7、电机转矩特性交流异步电机的机械特性公式n＝60f/p(1-s)n：电机转速f：给电机供电的交流电频率p：电机极对数s：转差率T：电机力矩N：速度n0负载1异步机机械特性负载2交流同步电机的机械特性公式n＝60f/pn：电机转速f：给电机供电的交流电频率p：电机极对数n0负载1负载2T：电机力矩同步机机械特性调速方式名称控制对象特点变极调速交流异步电动机有级调速，系统简单，最多4段速调压调速无级调速，调速范围窄电机最大出力能力下降，效率低系统简单，性能较差转子串电阻调速变频调速交流异步电动机交流同步电动机真正无级调速，调速范围宽电机最大出力能力不变，效率高系统复杂，性能好可以和直流调速系统相媲美早晚发展时间8、变频器的发展历程在变频器出现前同步电机无法实现调速功能，因此只能在定速传动领域使用三相交流鼠笼电机尽管调速性能不佳，但其结构坚固、经久耐用且价格低廉还是在一些性能较低的传动现场使用9、变频器的控制对象三相交流异步电机和三相交流同步电机，标准适配电机极数是2/4极序号优点1平滑软启动，降低启动冲击电流，减少变压器占有量，确保电机安全2在机械允许的情况下可通过提高变频器的输出频率提高工作速度3无级调速，调速精度大大提高4电机正反向无需通过接触器切换5非常方便接入通讯网络控制，实现生产自动化控制电机控制算法功率半导体技术V/F控制SCRGTR矢量控制IGBT计算机技术单片机DSPIGBT大容量化更高速率和容量如：矩阵式变频器大功率传动使用变频器，体积大，价格高未来发展方向完美无谐波PWM技术SPWM技术PWM优化新一代开关技术无速度矢量控制电流矢量V/F70年代80年代60年代90年代高速DSP专用芯片00年代超静音变频器开始流行解决了GTR噪声问题变频器性能大幅提升大批量使用，取代直流算法优化更大容量更高开关频率PWM技术空间电压矢量调制技术变频器体积缩小，开始在中小功率电机上使用10、变频器分类供电电源低压220V/1PH、220V/3PH、380V/3PH高压3000、6000、10000V/3PH控制算法通用内置V/F控制方式，简单，性能一般高性能内置矢量控制方式，复杂，高性能变换方法（拓朴结构）交直交电压型（储能环节为电解电容）电流型(储能环节为电抗器）交交无储能环节注：交直交电压型变频器因结构简单，功率因素高，目前广泛使用常用设计功率在315KW11、变频器工作原理～整流部分储能环节逆变部分M控制系统交流（1）交流低压交直交通用变频器系统框图直流直流交流整流器：将交流电变换成直流的电力电子装置，其输入电压为正弦波，输入电流非正弦，带有丰富的谐波。逆变器：将直流电转换成交流电的电力电子装置，其输出电压为非正弦波，输出电流近似正弦。（2）单相逆变电路工作原理S1S4S2S3EdU1S1,S3导通S2,S4导通S1,S3导通S2,S4导通S1,S3导通S2,S4导通f1f2EdU1逆变器的功能：通过改变开关管导通时间改变输出电压的频率通过改变开关管导通顺序改变输出电压的相序（3）三相逆变电路S1S4S5S2S3S6UVEdW561UUVUVWUVW612123234345456561612Ed缺点：输出电压的谐波分量太大电机谐波损耗增加，发热严重甚至烧坏电机转矩脉动较大，低速运行时影响转速的平稳直到从通信技术中采用PWM调制才大大的缓解了以上问题电机A、模糊型洗衣机B、变频空调（交流变频、直流变频）C、臭氧技术★技术特点：O3极不稳定，极易分解成一个氧分子和一外氧原子。★应用20世纪80年代，臭氧型电冰箱。20世纪90年代，消毒柜问世。（4）应用