變頻調速技術及其在空調系統(tǒng)中的應用

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1、變頻調速技術及其在空調系統(tǒng)中的應用摘要：簡要介紹了變頻調速技術，對變頻調速器的用途和性能優(yōu)點做了概括總結，比較詳細地論述了變頻調速器應用在空調系統(tǒng)中的節(jié)能的基本原理，并對其自動控制方法做了簡單介紹.重點分析了與閥門調節(jié)相比，變頻調速器的節(jié)能效果，且給出了相應的近似計算方法.最后以空調水系統(tǒng)中水泵為例，比較了采用閥門調節(jié)與變頻調速調節(jié)兩種方式的節(jié)能效益.實例表明，在大型商場空調水系統(tǒng)中，變頻調速器的節(jié)電率可達到74.1？這說明變頻調速技術在空調系統(tǒng)中的應用不僅是可行的而且是必要的.關鍵詞：變頻調速空調系統(tǒng)節(jié)能　　90年代以來，隨著大功率晶體管技術發(fā)展、大規(guī)模集

2、成電路和計算機技術的突飛猛進，交流電機的變頻調速技術已日趨完善，在各行各業(yè)得到了廣泛的應用.尤其在暖通空調領域，這一新技術在我國也開始推廣應用，實踐證明節(jié)能效益顯著.1　變頻調速器　　變頻調速器也稱變頻器，全稱為變頻變壓調速器VVVFI(variablevoltagevariablefrequencyinverter).它采用大功率晶體管GTR作為功率元件，以單片機為核心進行控制，采用SP正弦脈寬調制方式，是電力電子與計算機控制相結合的機電一體化產(chǎn)品.它將隨著功率元件和計算機技術的發(fā)展，結構上做到體積小，重量輕；性能上優(yōu)于以往的變極調速、串阻調速、串極調速、

3、滑差電機調速等交流電機調速方式,并且將會逐步以這種嶄新的調速技術取代直流電機調速.用交流異步電機取代直流電機，將使調速系統(tǒng)更加簡單.1．1　用途與功能　　變頻調速器已形成了與電機相配合的不同功率、不同用途的系列化產(chǎn)品，目前產(chǎn)品已經(jīng)廣泛地應用于石油、石化、鋼鐵、冶金、礦山、機械、紡織、建筑、造紙等行業(yè)，適用于水泵、風機、壓縮機、機床等產(chǎn)品的電機調速.因為暖通空調行業(yè)中水泵、風機為必需的設備，而且耗電量巨大，在全年使用空調的現(xiàn)代化賓館及辦公大樓中，風機、水泵的用電量占整個建筑用電量的30%～40%，約占整個動力用電的40%～55%［1］.自90年代以來變頻調速器

4、在暖通空調行業(yè)逐漸被大家所認識并采用.它具有多種速度切換、加減速時間的外部設定、V/F曲線設定、轉距升高調整、輸出頻率上、下限幅、頻率跳躍等功能；具有各種接口，能與計算機、可編程序控制器及自動化儀表聯(lián)機，并具有遠程控制的功能.1．2　性能與優(yōu)點　　采用SP控制方法，使電機的旋轉磁場為理想的圓形磁場，轉矩脈動小，電機運轉平穩(wěn)，特別是克服了電壓型逆變器控制中電機低速運行時轉距脈動大的缺點.變頻調速器優(yōu)點很多，比如操作簡便、精確可調、數(shù)字顯示、在線無級調速等，但其主要的優(yōu)點在于節(jié)能.變頻調速器+普通鼠籠式異步電機=新的高性能調速系統(tǒng)節(jié)能裝置.2　變頻調速節(jié)能原理　

5、　在暖通空調系統(tǒng)中，風機、水泵類機械的風量、流量控制，過去很少有采用轉速控制方式的，多是由鼠籠式異步電機拖動，進行恒速運轉，當需要調節(jié)風量、流量時，實際采用的辦法是調節(jié)擋板或節(jié)流閥，這種控制雖然簡單，但從節(jié)省能源的觀點來看，是很不經(jīng)濟的.采用變頻器對風機、水泵類機械進行轉速控制來調節(jié)風量、流量的方法，對節(jié)約能　　收稿日期　19990713源、提高經(jīng)濟效益具有重要意義.變頻調速器用于水泵、風機、壓縮機等的調速，比如近年出現(xiàn)的變頻調速的VRV（變冷劑）系統(tǒng)，它們的節(jié)能原理都是相同的.2．1　變頻調速節(jié)能的基本原理　　以水泵為例，水泵調速運行節(jié)電的理論之一是水泵學

6、比例律.由水泵學比例律可知，對于同一臺水泵，當以不同轉速運行時，水泵的流量Q，揚程H，軸功率P與轉速n有如下關系Q1/Q2=n1/n2,(1)H1/H2=(n1/n2)2，(2)P1/P2=(n1/n2)3.(3)　　流量與轉速成正比，揚程與轉速的平方成正比，軸功率與轉速的立方成正比.由此可見，當降低轉速時，功率的減少量遠比流量的減少量大得多.風機也遵循這個規(guī)律，即風量與轉速成正比，風壓與轉速的平方成正比，軸功率與轉速的立方成正比.因此，降低水泵或風機的轉速，就有可能使單位供水量或風量的電耗減少.由電工學可知，電機的轉速與輸入頻率有如下關系n=60f(1-s

7、)/p,(4)式中：f為電源頻率;s為滑差率；p為極對數(shù)；n為電機的轉速.　　變頻器通過改變電機頻率而達到無級調速的目的.對于水泵來說，變頻調速供水，就是通過壓力變送器檢測管網(wǎng)水壓，并將水壓信號轉化為電流信號，反饋給變頻器內單片機，單片機根據(jù)水壓情況調整水泵電機輸入頻率，從而使水泵轉速改變.例如，在非高峰供水時，水泵減速運行，從而使水泵輸入功率減少，達到節(jié)能的目的.這就是變頻調速供水節(jié)能的基本原理.2.2　變頻調速器的自動控制　　變頻調速器可以手動控制也可以自動控制.自動控制信號采用4～20　mA電流信號或0～5　V電壓信號；采用閉環(huán)控制的方法可以更好地滿足

8、自動控制的要求(如圖1).流量儀表的氣動信號經(jīng)氣電轉