变频器在空压机控制系统中的应用
浅析变频技术在空压机系统的应用
（ ２ ） 由于压力波动 使电机易频 繁的启动 、 停止， 电能利用 率不高 ， 并 影 响电机的使 用寿命 ； （ ３ ） Ｉ频 启动 电流大 ， 耗 电量极 高 ， 且对 电网冲击大 ， 导致空压机 机 械 部分 的寿命 降低 、 维护工作量增加 ； （ ４ ） 压力 上下限不 易调节 ， 压力 下限太低 则造成不断 的起停而导 致 大电流频 繁冲击 ； 压 力上限太 高则导致管路 的高压力 、 高的传送损 失 、 漏气 、 管路破裂 的危 险。满负载时 ， 当压力达到下 限后并继续 上升到上 限时 ， 大量的电能被浪费 ； （ ５ ） 压力波 动太 大及压力过高将降低精密气动元件 的使用寿命甚至 损坏。
：
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由于生 产过程 中各用气点使 用压缩空气 不连续 ， 导致管 网系统的 压力非 恒定 ， 在最小 压力值 Ｐ ｍ ｉ ｎ 和最大压 力值 Ｐ ｍ ａ ｘ 之 间波动 。试 验 证 明满 负载 时 ， 当压 力达到 Ｐ ｍ ｉ ｎ 后并 继续上 升到 Ｐ ｍ ａ ｘ ， 约２ ０ ％～ ３ ０ ％ 电能被 浪费 。若减少压力波动 ， 则可节约爬升 时的能量损耗 。 空压机 在正常情 况下为恒定 转速工作 ， 其输 出的功率不能 随负荷 按 比例 变化 。当储 气罐 内压力 达到使用要 求时 ， 空压 机一般采 用空载 运行来卸压 ， 即驱 动电机正常运转但无空气排 出， 此时电机消耗功率约 为满负荷 的 ３ ０ ％～６ ０ ％， 此 时消耗的 电能不 是做有用功 ， 由于我公司生 产状况 的特殊性 ， 压缩 空气使用量和持续时 间波动很 大 ， 空压机卸压运 转时的 电能被浪费 。
２ ． 节 能分 析
图３ 空压机 系统变频 改造方案示 意图
（ ２ ） 投资分析 单 台空压机电能损耗估 算 ： ①空载电能损耗／ 年＝ 空载 时间比例 Ｘ 空载功率 Ｘ 年工作时 间
变频器在英格索兰和螺杆空压机改造中的应用
一、空压机工作原理简述某大型金属制品厂有上海英格索兰公司生产的单级压缩螺杆式空气压缩机（以下简称空压机）4台，因产品转型，用气量减少，经过现场观察和测试，认为存在比较大的节能空间，遂进行节能改造。
该空压机工作原理是由一对相互平行啮合的阴阳转子（或称螺杆）在气缸内转动，使转子齿槽之间的空气不断地产生周期性的容积变化，空气则沿着转子轴线由吸入侧输送至输出侧，实现螺杆式空压机的吸气、压缩和排气的全过程。
空压机的进气口和出气口分别位于壳体的两端，阴转子的槽与阳转子啮被主电机驱动而旋转。
原空压机的主电机功率为75kW两台，90kW两台，星-三角减压起动后全压运行，为典型的空载启动，全速运行。
原系统工况存在如下的几个典型问题：1、主电机时常空载或轻载满速运行，属非经济运行，电能浪费严重。
2、主电机虽然星-角减压起动，但起动时的电流仍然很大，会影响电网的稳定及同供电支线上它用电设备的运行安全。
3、主电机工频运行时，空压机噪音大。
二、变频改造要求根据原工况存在的问题并结合生产工艺要求，空压机变频改造后系统应满足以下要求：1、变频调速改造后应保持储气罐出口压力稳定，压力波动范围不能超过±0.02MPao2、系统应具有变频和工频两套控制回路，以保证变频回路故障时能迅速切换到工频。
3、系统具有开环和闭环两套控制回路，压力闭环PID调节由变频器自身完成。
4、一台变频器能够控制两台空压机组，可用转换开关切换。
5、根据空压机的工况要求，系统应保障电动机具有恒转矩运行特性。
6、现场的改造要满足EMC要求，不能造成自身干扰或干扰其他设备。
7、改造后电机绕组温度和电机的噪音不超过电机允许的范围。
三、变频器的选型根据上述原则，厂家经过多方调研、比较，最后选择麦格米特公司MV300G系列通用型变频器，使该系统能够满足上述工况要求。
1、MV300G为电流矢量型变频器，低频力矩大，过载能力强，在IOHz以上1.5倍的额定负载可工作2min以上。
变频器PID控制在空压机节能恒压控制中的应用
度 ， 使 整 个
系 统 压力 维 持 恒 定 。系 统 在 没有 操 作 者干 预 的 情况 下 根
据 控 制 系 统 的 实 际 响 应 情 况 ， 自 动 实 现 参 数 的 最 佳 调 整 ， 而 以 优 化 方 式 改 变 控 制 的 电 压 输 出 信 号 ， 系 统 从 使
作 者 简 介 ：杜 虹 （９ ８ ，女 ，黑 龙 江 肇 州 人 ，助 教 ，２ ０ １ ７ －） ０６
调 速 、 交 流 串 级 调 速 等 ） 变 频 调 速 性 能 稳 定 、调 速 范 ，
图 １ 空 气 压 缩 机 原 理 图
Ｆｉ ． ｉ ｃ ｐｌ ｆａｉ ｏ ｐｒ ｓ ｏｒ ｇ １ Ｐｒ ｎ ｉ ｅ ｏ ｒ ｃ ｍ ｅｓ ｓ
２ 恒 压 供 气 控 制 方 案 的 设 计
ＰＤ 控 制 算 法 的输 人 为 给 定 压 力 值 和 管 压 的 实 测 Ｉ
相 对 于气 缸 里 偏 心方 式 运 转 。滑 片 安装 在 转 子 的 槽 中 ，
率 ，进 而 控
制 交 流 电 动 机 的 转 速 和 转 向 从 而 控 制 阀 门 的 开
图 ２恒 压 供气 控制 系统流 程 图
Ｆｉ ２ Ｆｌ ｇ． ｏｗ ｈａｒ ｏｎｔｏｌｉ ｓ ｓ ｅ ｆ ｃ ｔｏｆｃ ｒ ｌｎｇ ｙ ｔｍ ｏ ｓ ｕｐｐｌ ｎｇ ｃ ｙｉ ｏｎｓａｎ ｅ ｓ ｅ ｇ ｓ ｔ ｔｐｒ ｓ ｕｒ ａ
并 通 过 离 心 力 将 滑 片 推 至 气 缸 壁 ，高 效 的注 油 系 统 能
够 确 保 压 缩 机 良好 的 冷 却 及 润 滑 油 的 最 小 舒 适 耗 量 ． 在 气 缸 壁 上 形 成 的 一 层 薄 薄 的 油 膜 ． 可 以 防 止 金 属 部
变频器在空压机上的应用
变频器在空压机上的应用气动技术是以空气压缩机为动力源，以压缩空气为工作介质，进行能量传递或信号传递的工程技术，是实现各种生产控制、自动控制的重要手段，在汽车制造、生产自动化、机械设备、半导体及家电制造，包装自动化方面有广阔的应用前景。
是各类工业企业的重要能源和控制设备。
空压机按压力高低可分为低压型（0.2mpa～1.0mpa）、中压型（1.0mpa～10mpa）和高压型（>10mpa）。
目前应用最多的为双螺杆型低压压缩机，其基本原理为：两个咬合的螺旋转子以相反方向转动，它们当中的自由空间的容积沿轴向逐渐减小，从而两转子间的空气逐渐被压缩。
它可连续输出无脉动的流量大的压缩空气，出口空气温度为60度左右，经后冷却系统降温去除水蒸气和变质油雾后送到用气单位。
一、空气压缩机工作过程概述空气压缩机在出厂时配套的排气压力调节装置，多数为关闭进气管式压力调节器，其工作原理是当储气罐（风包）内空气压力超过设定的压力时，压缩机进气管上碟阀自动关闭，压缩机进入空转卸荷状态，空气压缩机的排气量和压力，在运转中也不是不变的，常因工况变化导致用气量变化，所以空气压缩机工作时总是在重复满载-卸荷工作方式。
满载时的工作电流接近电动机的额定电流，卸荷时的空转电流约为30%～50%电动机额定电流，这部分电流不是做有用功，而是机械在额定转速下的空转损耗。
二、空气压缩机调速原理根据空气压缩理论，压缩机的轴功率、排气量和轴转速符合下列公式：n=mr×n/9553（kw），式中：n-压缩机的轴功率（kw），mr-压缩机输入的平均轴转矩（n.m），n-压缩机的轴转速（r/min），vd1=kr×vh1r×n2（m3/min），vd1—在n2转速下的排气量（m3/min），k—与汽缸容积、压力、温度和泄漏有关的系数。
vh1—一级缸容积（m3），n2—调节后的压缩机转速（r/min）。
根据上述理论分析，在空气压缩机的汽缸容积不能改变的条件下，只有调节压缩机的转速才能改变排气量；空气压缩机是恒转矩负载，压缩机轴功率与转速呈正比变化。
变频器的PID调节功能在空压机恒压控制中的应用
变频器的PID调节功能在空压机恒压控制中的应用摘要：随着工业自动化水平不断提高，各种类型的压缩空气源得到了广泛使用。
其中，往复式空气压缩机作为一种常用的气源设备被广泛应用于机械加工、汽车制造等领域。
然而，由于传统的空气压缩机采用手动控制方式，其稳定性和可靠性难以保证，且存在能耗高、噪音大等问题。
因此，如何实现对空气压缩机进行高效、精准地自动控制成为当前研究热点之一。
本文以某款往复式空气压缩机为对象，针对其负载特性设计了基于变频器的PID调节系统，并将其应用于空气压缩机的恒压控制当中。
关键词：变频器；PID调节功能；空压机；恒压控制引言：变频调速技术已经成为了空气压缩机控制系统中不可或缺的一部分。
通过改变电机工作电源频率来实现电动机转速的调整，从而达到节能、减排等目的。
因此，如何提高空气压缩机电动机的运行效率一直是相关领域内研究人员关注的焦点问题之一。
一、空压机恒压控制技术的发展随着工业自动化水平不断提高，对于气动设备的要求也越来越高。
而作为气动系统中最重要的组成部分之一——空气压缩机，其性能直接影响到整个生产线的效率和安全性。
因此如何实现高效、稳定地运行空压机成为了当前研究热点问题之一。
目前常用的空压机控制方式主要有机械液压控制法、电子比例阀控制法以及模糊逻辑控制法等。
其中机械液压控制法是一种传统的控制方法，具有简单可靠、成本低廉等优点；但由于其响应速度较慢且易受外界干扰，已逐渐被淘汰。
相比之下，电子比例阀控制法因其响应速度快、精度高等特点得到广泛应用。
然而，该方法存在一个无法避免的缺陷：当负载变化较大时，容易出现压力波动现象，从而降低了系统的稳定性和工作效率。
为此，近年来，模糊控制法应运而生并取得了良好的效果。
二、变频器的PID调节功能在空压机恒压控制中的应用分析（一）应用原理变频器是一种通过改变电机工作电源频率来实现调速的电气设备。
其基本结构由整流电路、滤波电路和逆变电路三部分组成，其中逆变电路是将直流电转换为交流电的重要环节。
浅谈变频器在空气压缩机中的节能改造应用
浅谈变频器在空气压缩机中的节能改造应用摘要:详细介绍了大功率变频器在化纤纺织厂的空压机上的成功应用,并取得的良好节能效果。
关键词:空压机变频器空压机在化纤纺织企业中应用十分普遍,它作为化纤纺织企业的核心设备,为企业的自动化生产所需的压缩空气提供足够的供气压力,是保证生产流程顺畅的重要因素。
由于化纤企业的生产是连续性不间断的生产线,因此要求空压机常年连续运转,如果间断运行或是停止运行,将直接影响生产的正常运行和产品的质量。
即便是瞬间的压降,也会直接影响到最终产品的品质。
随着变频技术的成熟,变频器在电气传动领域中应用越来越广泛。
其控制方式的多样性、完善的电机保护功能以及其特有的优点是目前在工控领域其它无可比拟的,关键是它能达到较好的节能效果。
化纤纺织企业常常使用的空压机一般有两种,螺杆式空压机和活塞式空压机。
1 螺杆式空压机的工作原理:螺杆式空气压缩机的工作过程分为吸气密封及输送、压缩、排气四个过程。
当螺杆在壳体内转动时,螺杆与壳体的齿沟相互啮合,空气由进气口吸入,同时也吸入机油,由于齿沟啮合面转动将吸入的油气密封并向排气口输送;在输送过程中齿沟啮合间隙逐渐变小,油气受到压缩;当齿沟啮合面旋转至壳体排气口时,较高压力的油气混合气体排出机体。
2 活塞式空压机的工作原理活塞式空压机主要有气缸、活塞、曲轴—连杆机构以及进、排气阀等组成。
活塞是由外力(内燃机或电动机通过空压机的曲轴—连杆机构传来)驱使在气缸内做往复运动。
当它下行时,气缸上部容积变大,缸内形成部分真空,于是在缸内外压力差的作用下,进气阀被打开,空气被吸入气缸内,此为吸气过程。
当活塞上行时,进气阀关闭,此时由于气缸内容积逐渐由大变小,缸内空气被压缩,压力上升,此为压缩过程。
当缸内空气压力升高到足以克服排气阀的背压(包括弹簧力)时,排气阀便打开,排出压缩空气。
由此可知,活塞在气缸内往返两个行程即构成了一个工作循环,活塞式空压机就是按这样的工作循环周而复始地工作的。
变频器在空压机控制系统中的应用
王 义宏 （ 县双 镇安 龙黄金矿业有限责 任公司 ）
摘 要： 空气压 缩机的传统 工作 方式引发 了能源 的浪费 ， 对生产造 成了不 压 和其 它设 备 的 正 常 运作 ， 利于 管理 和 维 护 。 不
良 的 影 响。 频 器在 空 压 机 控 制 系 统 中 的使 用 解 决 了传 统 空压 控 制 系统 运 变
２３ 变频 器 的运 用 ． ２３１最 好选 用 施 耐 德 变频 器 Ａ Ｖ ６ ９ ４型。在 不 改变 原 ．． Ｔ 一 ８ Ｃ１ Ｎ
件
电路 保 护 控 制部 分 的前 提 下 ， 采 用两 个 接 触 器 分 别安 装在 变 频 器 输 出端 和 变 频 器 电源输 入 端 ， 时 ， 了防 止 在 工 频运 行 时 向变 频 器 反 同 为 送 电的情况 ， 务必在变频器输 出端安装接触器。 ２３２ Ｋ 、 Ｍ３ 与 Ｋ ．． Ｍ１ Ｋ Ｍ２是 互 锁 的 ， 当 电 机 在 工 频 运 行 并 且 Ｋ Ｍ２ 线 圈得 电时 ，Ｍ １ Ｋ Ｋ 、 Ｍ３线 圈 不 能得 电。 相 反 ， 当 Ｋ 、 Ｍ３ Ｍ１ Ｋ 线 圈得 电时 ， 时 Ｋ 这 Ｍ２ 线 圈 不 能得 电 ， 变频 器 运 行 。 ２３３ 对 于 变 频 器 的 启 停信 号 的选 用 ，应 该 选 取 控 制 台 上 变 频 ．． 起 动 按 钮 接 到 变频 器 的逻 辑 输 入 口上 。 ２３４ 当按 下 变频 器 主 电 源按 钮 时 ，Ｍ １ Ｋ ．． Ｋ 、 Ｍ３线 圈 同时 得 电 ， 因为，Ｍ１Ｋ Ｋ 、 Ｍ３接 触 器 线 圈 是并 联 的 ， 且 自锁 。 并 ２３５ 储 气 罐 的压 力 反 馈 信 号 通 过远 传 压 力检 测 器 检 测 ，压 力 ．． 信 号 输 入 检 测 管 上 ＰＤ压 力调 节器 ， 节器 输 出 ０ １ Ｖ信 号 到 变 频 Ｉ 调 ～Ｏ 器 ＡＬ １和 Ａ ２端 子 上 。 Ｌ 下 图为 空压 机 变频 调 速 系 统 电路原 理 图。
空压机中的变频调速技术
空压机中的变频调速技术1. 引言空压机是工业生产中常见的设备，其主要功能是将气体压缩至一定压力，以便储存和输送。
随着工业自动化程度的不断提高，对空压机的性能和效率要求也越来越高。
变频调速技术作为一种先进的电机调速技术，已经广泛应用于空压机领域，显著提高了空压机的运行效率和稳定性。
2. 变频调速技术概述2.1 定义变频调速技术是通过改变电机供电频率来调节电机转速的一种技术。
通过变频器实现电机的电源频率转换，从而实现对电机转速的精确控制。
2.2 工作原理当电源的频率发生变化时，电机的同步转速也会随之变化。
通过控制变频器输出频率，可以实现对电机转速的实时调节。
由于电机转速与供电频率成正比，因此变频调速技术可以实现无级调速。
3. 变频调速在空压机中的应用3.1 提高能效通过变频调速技术，空压机电机可以在不同的工况下运行在最佳效率点，有效减少能源消耗。
当空压机所需的压力达到设定值时，变频器会根据实际需求调节电机转速，避免过载运行。
3.2 提高启动性能变频调速技术可以减少空压机启动时的电流冲击，避免对电网和空压机本身造成损害。
启动过程中，电机从低频率开始逐步加速至设定频率，有效提高了启动性能和系统的稳定性。
3.3 实现软停车变频调速技术可以使空压机在停止前先减速至较低转速，再逐步完全停止。
这种软停车方式可以减少机械冲击，延长空压机及其部件的使用寿命。
3.4 改善控制精度变频调速技术可以实现对空压机转速的精确控制，使得压力控制更加精准。
这对于保证产品质量、减少能耗具有重要意义。
4. 变频调速技术的优缺点分析4.1 优点- 提高能效，节约能源；- 提高启动性能，减少启动电流冲击；- 实现软停车，减少机械冲击；- 改善控制精度，提高系统稳定性；- 提高设备灵活性和适应性。
4.2 缺点- 变频器成本较高；- 系统复杂性增加；- 对维护和技术要求较高。
5. 结论变频调速技术在空压机中的应用，显著提高了空压机的性能和效率，有助于实现节能减排和工业自动化。
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变频器在空压机控制系统中的应用
摘要：空气压缩机的传统工作方式引发了能源的浪费，对生产造成了不良的影响。
变频器在空压机控制系统中的使用解决了传统空压机控制系统运行中的问题和缺陷，节约了大量的电能。
减少了设备维修的工作量，并能有效控制空气压缩机的输出压力，从而具有广泛的发展潜力。
关键词：变频器空压机控制系统应用
空气压缩机将空气压进了储气罐中，是使机械保持一定压力的机械设备。
在电解铝的生产发展过程中，空气压缩机为各种机械气动的元件以及气动的机械设备提供了气源，从而能在实际生产机械设备的运行过程中占据了重要的位置。
1 传统空压机控制系统问题
传统空气压缩机(螺杆式空气压缩机) 的工作方式是以
进气阀为基础的开和关的控制形式，也就是压力达到上限时关阀，在空气压缩机进入轻载发展和运行阶段过程中，当空气压缩机内部压力值达到下限后，空气压缩机实现了满载运行。
空气压缩机以加载和卸载的为运行方式，使压缩机气压在最大值和最小值之间往复变化，此时，压缩机的最小值是能够保证相应设备运行的最低压力值。
而最大压力值则为设定的最大压力值。
一般状况下压力值范围为1.1~1.25。
空气
压缩机的加载和卸载的工作方式造成了一定的负面效果。
下图为空压机工作原理。
1.1 气体压力的变化消耗了过多的能耗
当空气压缩机内部空气压力超过了最小的下限压力值，空气压缩机将现时的压力上升到限定的最高压力值关闭阀门，而提升压力的过程需要电源为空气压缩机提供能量，当空气压缩机内部的压力值为最高的定额值时，可关闭空气压缩机的进气阀，于是空压机不再压缩气体进行做功。
但空气压缩机仍旧带动螺杆进行回转运动，这一过程将消耗空压机满载运行中的10%~15%。
1.2 减压阀造成的能源浪费
空气压缩机在实际运行过程中应保证气动元件的额定
气压保持在最小压力范围内，若是高于最小压力范围，那么应保证气体经过减压到接近空压机的最小压力值再进入气
动元件，否则将造成能量的浪费。
1.3 空气压缩机电动机容量闲置
在一般状况下，空气压缩机的设计者往往只考虑空气压缩机能否满载运行，由此在设计中只对空气压缩机电动机的容量按照最大需求实现对相应参数的选择，然而在空气压缩机的现实运行和发展过程中，不仅满载运行占据一定的比重，轻载运行的比例也相当高，从而容易造成空压机电动机容量的限制，造成了能量的浪费。
碰到此种情况，以往只是靠机
械方式频繁地调节阀动作来对其进行调整，致使阀的磨损速度加快，无形中增加了维护成本并缩短设备的寿命。
对于工频供电的情形，所需的启动电流冲击比较大，进而影响到电网电压和其它设备的正常运作，不利于管理和维护。
2 变频器在空压机控制系统中的改造方案
研究表明，通过频器控制的空气压缩机，能够有效地根据用气系统的需求控制电动机转速，并可以控制空气压缩机的输出，从而达到既满足了生产需要，又可节约大量电能，在运行过程中就算出现其它问题也容易解决，便于维护。
2.1 用交直交变频器作供电电源
根据异步电动机的转速n=(1-S)60f/P，可知，电动机的转速可以通过改变电源的频率f来调节。
同时，当今的交―直―交型的变频器可以灵活地根据控制对象的需要，来输出频率连续可控的交流电压。
所以，使用变频器作空压机电动机的电源，能够使电动机的转速更容易改变，也可以很好地满足日常的生产需要。
2.2 变频器的选择
①对于变频器的选择，应该选用具备PID功能的变频器，以便更好地改变工作频率；
②对于空气压缩机，务必选用恒转矩负载的，因而变频器应该选用通用型的恒转矩变频器；
③对于变频器的容量的选取，通常情况下可按空气压缩
机电动机容量选择，或者直接选择比电动机容量大一个级别的变频器。
2.3 变频器的运用
2.3.1 最好选用施耐德变频器ATV-68 C19N4型。
在不改
变原电路保护控制部分的前提下，采用两个接触器分别安装在变频器输出端和变频器电源输入端，同时，为了防止在工频运行时向变频器反送电的情况，务必在变频器输出端安装接触器。
2.3.2 KM1、KM3与KM2是互锁的，当电机在工频运行
并且KM2 线圈得电时，KM1、KM3线圈不能得电。
相反，
当KM1、KM3线圈得电时，这时KM2 线圈不能得电，变频器运行。
2.3.3 对于变频器的启停信号的选用，应该选取控制台
上变频起动按钮接到变频器的逻辑输入口上。
2.3.4 当按下变频器主电源按钮时，KM1、KM3线圈同
时得电，因为，KM1、KM3接触器线圈是并联的，并且自锁。
2.3.5 储气罐的压力反馈信号通过远传压力检测器检测，压力信号输入检测管上PID压力调节器，调节器输出0~10V
信号到变频器AL1和AL2端子上。
下图为空压机变频调速系统电路原理图。
3 控制原理
根据研究和实践表明，空气压缩机控制系统中包括工频
以及变频套控制回路，两套回路是相互独立并互锁的。
变频控制改变频率实现了电机的低速起动，在一定的时间长度后转化为转速运行的设定。
当空压机控制系统运行正常时，变频器以储气罐中的压力检测器以及变频器内部压力的值为
基础，通过比较计算，算出变频器转变频率需要的值，并自主调节电机的转速，保证所要实现的压力值。
当储气罐中压力原本设定的值较小，那么变频器输出的频率将增大，而当压力值达到50Hz 时，空压机电机转速将达到最高，同时空气压缩机中的排气量也是最大值，降低了变频器输出频率，降低了电机转速，也减少了空压机排气量，从而实现对空气压缩机的恒定气压的控制。
4 结语
综上所述，经过对变频器在空压机控制系统中应用的探究，可知，通过该技术可以使得设备的运行更加可靠、平稳，很好地，满足生产工艺的要求，并且在节省电能方面效果显著，从而能够有效地稳定气网的压力，并延长了压缩机的使用寿命。
参考文献：
[1]刘英.变频器在空气压缩机控制系统中的应用[J].包钢科技，2008，(03).
[2]朱应煌.变频器在空气压缩机恒压控制中的应用[J].自动化仪表，2009，(01).
[3]许灵.变频器在螺杆式空气压缩机中的应用浅谈[J].机电信息，2008，(07).。