變頻調(diào)速技術(shù)及其在空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用

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1、變頻調(diào)速技術(shù)及其在空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用-建筑給排水論文摘要：簡(jiǎn)要介紹了變頻調(diào)速技術(shù)，對(duì)變頻調(diào)速器的用途和性能優(yōu)點(diǎn)做了概括總結(jié)，比較詳細(xì)地論述了變頻調(diào)速器應(yīng)用在空調(diào)系統(tǒng)中的節(jié)能的基本原理，并對(duì)其自動(dòng)控制方法做了簡(jiǎn)單介紹.重點(diǎn)分析了與閥門(mén)調(diào)節(jié)相比，變頻調(diào)速器的節(jié)能效果，且給出了相應(yīng)的近似計(jì)算方法.最后以空調(diào)水系統(tǒng)中水泵為例，比較了采用閥門(mén)調(diào)節(jié)與變頻調(diào)速調(diào)節(jié)兩種方式的節(jié)能效益.實(shí)例表明，在大型商場(chǎng)空調(diào)水系統(tǒng)中，變頻調(diào)速器的節(jié)電率可達(dá)到74.1？這說(shuō)明變頻調(diào)速技術(shù)在空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用不僅是可行的而且是必要的.　　關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能　　90年代以來(lái)，隨著大功率晶體管技術(shù)發(fā)展、大規(guī)模集成

2、電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，交流電機(jī)的變頻調(diào)速技術(shù)已日趨完善，在各行各業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用.尤其在暖通空調(diào)領(lǐng)域，這一新技術(shù)在我國(guó)也開(kāi)始推廣應(yīng)用，實(shí)踐證明節(jié)能效益顯著.1　變頻調(diào)速器　　變頻調(diào)速器也稱(chēng)變頻器，全稱(chēng)為變頻變壓調(diào)速器VVVFI(variablevoltage&variablefrequencyinverter).它采用大功率晶體管GTR作為功率元件，以單片機(jī)為核心進(jìn)行控制，采用SPWM正弦脈寬調(diào)制方式，是電力電子與計(jì)算機(jī)控制相結(jié)合的機(jī)電一體化產(chǎn)品.它將隨著功率元件和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，結(jié)構(gòu)上做到體積小，重量輕；性能上優(yōu)于以往的變極調(diào)速、串阻調(diào)速、串極調(diào)速、滑差電機(jī)調(diào)速等交流

3、電機(jī)調(diào)速方式,并且將會(huì)逐步以這種嶄新的調(diào)速技術(shù)取代直流電機(jī)調(diào)速.用交流異步電機(jī)取代直流電機(jī)，將使調(diào)速系統(tǒng)更加簡(jiǎn)單.1．1　用途與功能　　變頻調(diào)速器已形成了與電機(jī)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(yīng)用于石油、石化、鋼鐵、冶金、礦山、機(jī)械、紡織、建筑、造紙等行業(yè)，適用于水泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、機(jī)床等產(chǎn)品的電機(jī)調(diào)速.因?yàn)榕照{(diào)行業(yè)中水泵、風(fēng)機(jī)為必需的設(shè)備，而且耗電量巨大，在全年使用空調(diào)的現(xiàn)代化賓館及辦公大樓中，風(fēng)機(jī)、水泵的用電量占整個(gè)建筑用電量的30%～40%，約占整個(gè)動(dòng)力用電的40%～55%［1］.自90年代以來(lái)變頻調(diào)速器在暖通空調(diào)行業(yè)逐漸被大家所認(rèn)識(shí)并采用.它

4、具有多種速度切換、加減速時(shí)間的外部設(shè)定、V/F曲線設(shè)定、轉(zhuǎn)距升高調(diào)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(jì)算機(jī)、可編程序控制器及自動(dòng)化儀表聯(lián)機(jī)，并具有遠(yuǎn)程控制的功能.1．2　性能與優(yōu)點(diǎn)　　采用SPWM控制方法，使電機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)為理想的圓形磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，特別是克服了電壓型逆變器控制中電機(jī)低速運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)距脈動(dòng)大的缺點(diǎn).變頻調(diào)速器優(yōu)點(diǎn)很多，比如操作簡(jiǎn)便、精確可調(diào)、數(shù)字顯示、在線無(wú)級(jí)調(diào)速等，但其主要的優(yōu)點(diǎn)在于節(jié)能.變頻調(diào)速器+普通鼠籠式異步電機(jī)=新的高性能調(diào)速系統(tǒng)節(jié)能裝置.2　變頻調(diào)速節(jié)能原理　　在暖通空調(diào)系統(tǒng)中，風(fēng)機(jī)、水泵類(lèi)機(jī)械的風(fēng)量、流量控制，過(guò)去

5、很少有采用轉(zhuǎn)速控制方式的，多是由鼠籠式異步電機(jī)拖動(dòng)，進(jìn)行恒速運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)需要調(diào)節(jié)風(fēng)量、流量時(shí)，實(shí)際采用的辦法是調(diào)節(jié)擋板或節(jié)流閥，這種控制雖然簡(jiǎn)單，但從節(jié)省能源的觀點(diǎn)來(lái)看，是很不經(jīng)濟(jì)的.采用變頻器對(duì)風(fēng)機(jī)、水泵類(lèi)機(jī)械進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量、流量的方法，對(duì)節(jié)約能源、提高經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義.變頻調(diào)速器用于水泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)等的調(diào)速，比如近年出現(xiàn)的變頻調(diào)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(diào)速節(jié)能的基本原理　　以水泵為例，水泵調(diào)速運(yùn)行節(jié)電的理論之一是水泵學(xué)比例律.由水泵學(xué)比例律可知，對(duì)于同一臺(tái)水泵，當(dāng)以不同轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)，水泵的流量Q，揚(yáng)程H，軸功率P與轉(zhuǎn)速n有如下關(guān)

6、系Q1/Q2=n1/n2,(1)H1/H2=(n1/n2)2，(2)P1/P2=(n1/n2)3.(3)　　流量與轉(zhuǎn)速成正比，揚(yáng)程與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比.由此可見(jiàn)，當(dāng)降低轉(zhuǎn)速時(shí)，功率的減少量遠(yuǎn)比流量的減少量大得多.風(fēng)機(jī)也遵循這個(gè)規(guī)律，即風(fēng)量與轉(zhuǎn)速成正比，風(fēng)壓與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比.因此，降低水泵或風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，就有可能使單位供水量或風(fēng)量的電耗減少.由電工學(xué)可知，電機(jī)的轉(zhuǎn)速與輸入頻率有如下關(guān)系式中：f為電源頻率;s為滑差率；p為極對(duì)數(shù)；n為電機(jī)的轉(zhuǎn)速.　　變頻器通過(guò)改變電機(jī)頻率而達(dá)到無(wú)級(jí)調(diào)速的目的.對(duì)于水泵來(lái)說(shuō)，變頻調(diào)速供水，就是通過(guò)壓力變

7、送器檢測(cè)管網(wǎng)水壓，并將水壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)，反饋給變頻器內(nèi)單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)水壓情況調(diào)整水泵電機(jī)輸入頻率，從而使水泵轉(zhuǎn)速改變.例如，在非高峰供水時(shí)，水泵減速運(yùn)行，從而使水泵輸入功率減少，達(dá)到節(jié)能的目的.這就是變頻調(diào)速供水節(jié)能的基本原理.2.2　變頻調(diào)速器的自動(dòng)控制　　變頻調(diào)速器可以手動(dòng)控制也可以自動(dòng)控制.自動(dòng)控制信號(hào)采用4～20　mA電流信號(hào)或0～5　V電壓信號(hào)；采用閉環(huán)控制的方法可以更好地滿足自動(dòng)控制的要求(如圖1).流量?jī)x表的氣動(dòng)信號(hào)經(jīng)氣電轉(zhuǎn)換器變換為4～20　mA的電流信