基于PLC控制的變頻調(diào)速技術(shù)在中央空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用_郁俊的論文

1、 PAGE16 / NUMPAGES18畢業(yè)設(shè)計（論文）設(shè)計（論文）題目：基于PLC控制的變頻調(diào)速技術(shù)在中央空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用學(xué) 院： 大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院 專業(yè)班級： 機械設(shè)計與其自動化 學(xué)生： 郁俊 指導(dǎo)教師：2012年 9 月 1 日 目 錄TOC o 1-2 h u HYPERLINK l _Toc28037 摘要1第一章 引言 HYPERLINK l _Toc6430 1.1 課題的來源選題的目的與意義2 HYPERLINK l _Toc1607 1.2 本課題在國外的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢3 HYPERLINK l _Toc9407 第二章 中央空調(diào)的工作原理4 HYPERLINK l _Toc

2、23631 2.1 基本結(jié)構(gòu)5 HYPERLINK l _Toc19332 2.2 水泵的變頻節(jié)能原理 PAGEREF _Toc19332 5 HYPERLINK l _Toc18260 2.3 水泵的變頻節(jié)能方案 PAGEREF _Toc18260 5 HYPERLINK l _Toc27199 第三章 變頻器在空調(diào)中的應(yīng)用6 HYPERLINK l _Toc21098 3.1 變頻技術(shù)介紹6 HYPERLINK l _Toc3064 3.2 交流變頻和直流變頻的區(qū)別7 HYPERLINK l _Toc30384 3.3 直流變頻8 HYPERLINK l _Toc17207 5. 總結(jié)96

3、 HYPERLINK l _Toc2827 參考文獻10摘 要本論文在分析和比較了國外中央空調(diào)自動控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和特點的基礎(chǔ)上，結(jié)合變頻調(diào)速在中央空調(diào)系統(tǒng)中的工作原理與我國城市中央空調(diào)的需求現(xiàn)狀，設(shè)計了一套以變頻調(diào)速技術(shù)為基礎(chǔ)的中央空調(diào)冷凍泵自動控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)綜合運用軟啟動器、變頻調(diào)速技術(shù)以與自動控制技術(shù)，通過調(diào)節(jié)水泵電機的供電頻率，控制電機轉(zhuǎn)速以調(diào)節(jié)流量實現(xiàn)了中央空調(diào)恒溫參數(shù)的自動控制，保證了中央空調(diào)系統(tǒng)隨時維持在最佳運行狀況。基于變頻器為主體構(gòu)成的中央空調(diào)冷凍泵系統(tǒng)不僅能夠最大程度滿足需要，也提高了整個系統(tǒng)的效率，延長系統(tǒng)壽命、節(jié)約能源、而且能夠構(gòu)成復(fù)雜的功能強大的中央空調(diào)控制系統(tǒng)。

4、隨著變頻器的飛速發(fā)展，高度智能化，系列標準化是未來中央空調(diào)設(shè)備適應(yīng)恒溫調(diào)度和整體規(guī)劃要求的必然趨勢。關(guān)鍵詞：變頻冰箱,壓縮機,無刷直流電動機第一章 引言1.1論文研究背景與意義隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的日益提高，各種大型建筑在我們國家越來越普遍，其中一般都安有中央空調(diào)系統(tǒng)，用于保持整棟大廈溫度恒定。如今，人們對中央空調(diào)系統(tǒng)提出的要求就是舒適和節(jié)能，要求在能耗更低的情況下保持室合適的溫度、濕度，讓居住者感覺最舒適。新建的中央空調(diào)系統(tǒng)在按照舒適節(jié)能的目標設(shè)計，而越來越多的使用多年的中央空調(diào)控制系統(tǒng)在進行改造來實現(xiàn)節(jié)能、舒適的目的。據(jù)統(tǒng)計，中央空調(diào)的用電量占各類大型建筑總用電量的60%以上，

5、其中，僅水泵的耗電量約占到空調(diào)系統(tǒng)耗電量的20%40%，存在巨大的能源浪費，而世界正在提倡節(jié)能減排，因此采用新技術(shù)降低系統(tǒng)能耗和減輕空調(diào)系統(tǒng)向外界所釋放的能量就成為當務(wù)之急。在傳統(tǒng)的設(shè)計中，中央空調(diào)的制冷/制熱機組、冷凍水/冷溫水泵、冷卻水泵、冷卻塔風(fēng)機的容量基本是按照建筑物最大制冷/制熱負荷的需求來選定的，且留有充足余量。無論季節(jié)、晝夜和用戶負荷的怎樣變化，各電機都長期固定在工頻狀態(tài)下全速運行，雖然可滿足最大的用戶負荷，但不具備隨用戶負荷動態(tài)調(diào)節(jié)系統(tǒng)功率的特性，而在大多數(shù)時間里，用戶負荷是較低的，這樣就造成很大的能源浪費。近年來節(jié)能降耗被國家擺到空前重要的位置。而國家供電緊形勢依然沒有根本緩

6、解，電價不斷上調(diào)，造成中央空調(diào)系統(tǒng)運行費用上升，因此如何控制空調(diào)系統(tǒng)的電能費用己經(jīng)成為越來越多的中央空調(diào)系統(tǒng)經(jīng)營管理者所關(guān)注的題。因此采用變頻調(diào)速技術(shù)節(jié)約低負荷時主機系統(tǒng)和水泵、風(fēng)機系統(tǒng)的電能消耗，還對空調(diào)系統(tǒng)所釋放的能量進行回收利用，具有極其重要的經(jīng)濟和社會意義，尋找一種節(jié)能效果明顯，性能穩(wěn)定可靠的控制系統(tǒng)成為當務(wù)之急，因而中央空調(diào)的節(jié)能改造便成必然。本論文對中央空調(diào)實施改造，達到能耗最低，節(jié)能減排的目的，使整個中央空調(diào)系統(tǒng)處于最佳運行狀態(tài)，中央空調(diào)進行節(jié)能技術(shù)改造后，系統(tǒng)具有綜合節(jié)能率在30%以上的顯著的節(jié)能效果外，其加權(quán)減排量也達30%以上，由于節(jié)能系統(tǒng)采用一臺變頻器分別控制多臺水泵的運

7、行方案，每臺水泵都是可以實現(xiàn)軟啟動：每臺水泵可任意切換，既可以在工頻狀態(tài)下運行，也可以在變頻狀態(tài)下運行。系統(tǒng)根據(jù)冷卻水流量需求，自動進行泵起/停切換。采用軟啟動，還大大降低對空調(diào)設(shè)備和電網(wǎng)的沖擊，延長了中央空調(diào)系統(tǒng)的使用壽命。引入軟啟動，不會影響啟動時的制冷效果，因為軟啟動時間僅為數(shù)秒即可完成，避免了啟動瞬間的電流（該電流為倍工作電流）對電機和電網(wǎng)帶來的沖擊，另外由于空調(diào)冷水系統(tǒng)的閉環(huán)控制和自動調(diào)節(jié)，還可大大改善空調(diào)的舒適性。系統(tǒng)采用溫差閉環(huán)控制，使空調(diào)系統(tǒng)更具舒適性。節(jié)能系統(tǒng)具有短路、過流、接地等保護功能，提高系統(tǒng)的安全可靠。綜上所述，本課題的研究意義在于：1.通過對中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能措施的

8、研究，可以避免不合理的低效用能，降低了空調(diào)系統(tǒng)的能耗，提高了能源的利用率，對于解決當前電力供需矛盾，提高電網(wǎng)的負荷率和發(fā)電設(shè)備與輸電設(shè)施利用率，保證電力系統(tǒng)安全運行。減小國家的電力投資等也具有重要的意義。2.對中央空調(diào)系統(tǒng)中的冷卻水實施回收利用，將其輸入到集中供應(yīng)的衛(wèi)生熱水系統(tǒng)中，利用有源熱泵機組提升水溫，增設(shè)動態(tài)管理的儲熱循環(huán)裝置，降低了中央空調(diào)系統(tǒng)向外界釋放的熱量，整個系統(tǒng)既可以節(jié)能，也減少了對環(huán)境的污染。 3、變頻調(diào)速技術(shù)在空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用針對社會發(fā)展中出現(xiàn)的熱點和難點問題選題研究，現(xiàn)如今的社會，講究環(huán)保、節(jié)能、可持續(xù)發(fā)展，如何在給人類提供方便舒適的生活環(huán)境下而盡量的節(jié)約能源成為了社會的

9、熱點話題，空調(diào)是現(xiàn)代化樓宇中不可缺少的一部分，隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展和城市化進程的不斷推進，中央空調(diào)的應(yīng)用會越來越廣泛。但是中央空調(diào)的能耗非常大，約占整個建筑總用電量的60%-70%。對中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能研究、節(jié)能改造顯得尤為重要。由于設(shè)計時，中央空調(diào)系統(tǒng)必須按天氣最熱、負荷最大時設(shè)計，并且留10-20設(shè)計余量，然而實際上絕大部分時間空調(diào)是不會運行在滿負荷狀態(tài)下，存在較大的富余，所以節(jié)能的潛力就較大。1其中，冷凍主機可以根據(jù)負載變化隨之加載或減載，冷凍水泵和冷卻水泵卻不能隨負載變化作出相應(yīng)調(diào)節(jié)，存在很大的浪費。水泵系統(tǒng)的流量與壓差是靠閥門和旁通調(diào)節(jié)來完成，因此，不可避免地存在較大截流損失和大流

10、量、高壓力、低溫差的現(xiàn)象，不僅大量浪費電能，而且還造成中央空調(diào)最末端達不到合理效果的情況。再因水泵采用的是Y-起動方式，電機的起動電流均為其額定電流的34倍，一臺90KW的電動機其起動電流將達到500A，在如此大的電流沖擊下，接觸器、電機的使用壽命大大下降，同時，起動時的機械沖擊和停泵時水垂現(xiàn)象，容易對機械散件、軸承、閥門、管道等造成破壞，從而增加維修工作量和備品、備件費用。綜上，為了節(jié)約能源和費用，需對水泵系統(tǒng)進行改造，經(jīng)市場調(diào)查與了解采用成熟的變頻器來實現(xiàn)，以便達到節(jié)能和延長電機、接觸器與機械散件、軸承、閥門、管道的使用壽命。這是因為變頻器能根據(jù)冷凍水泵和冷卻水泵負載變化隨之調(diào)整水泵電機的

11、轉(zhuǎn)速，在滿足中央空調(diào)系統(tǒng)正常工作的情況下使冷凍水泵和冷卻水泵作出相應(yīng)調(diào)節(jié)，以達到節(jié)能目的。1.2.國外的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢1.2.1在國外的現(xiàn)狀中央空調(diào)在正常運行時，需要根據(jù)室外的工作環(huán)境溫度、使用空調(diào)的空間大小和設(shè)定的溫度、冷卻水溫度的變化量等變量的變化，不斷調(diào)整自身的運行狀況，從而實現(xiàn)既能保證空調(diào)的舒適性又能盡量降低能耗的雙重目標。故此，中央空調(diào)的控制系統(tǒng)對于一個空調(diào)的性能起了至關(guān)重要的作用。 大部分中央空調(diào)的冷水機組基本都是由人工設(shè)定的鐘控裝置控制，系統(tǒng)定時啟動和定時關(guān)閉，每天長時間全開或者全關(guān)，輪流運行，這樣對電網(wǎng)頻繁的沖擊，不僅恒溫效果不佳，讓人感到不舒適，同時也浪費了大量的電能，工程設(shè)

12、計人員進行空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能控制方面的研究，在目前應(yīng)用的系統(tǒng)中往往偏重于設(shè)備的運行控制管理辦法，具體的控制方法上，基本采用PID控制，具有一定的魯棒性，因為得到了廣泛的應(yīng)用2。1.2.2國外的發(fā)展趨勢變頻節(jié)能空調(diào)近幾年來成為我國空調(diào)市場上的新寵，擁有變頻調(diào)速系統(tǒng)的中央空調(diào)能夠通過溫度反饋改變電機的轉(zhuǎn)速使制冷量和環(huán)境達到一個平衡，具有更節(jié)能、更舒適、更環(huán)保的特點。變頻空調(diào)在日本的市場占有率已超過90%以上，在歐美等發(fā)達國家的市場占有率也超過50%。2009冷年以來，變頻空調(diào)在我國國市場的發(fā)展更是日新月異，銷售增速達56.24,銷量已占空調(diào)總銷量的17.33。據(jù)有關(guān)專家預(yù)測,2010冷凍年度變頻空調(diào)市場

13、份額有望達25。據(jù)統(tǒng)計，我國電動機裝機總?cè)萘考s4億多KW，其用電量占當年全國發(fā)電量的60%70%，而風(fēng)機、水泵設(shè)備裝機總功率達1.6億KW，年耗電量3200KWh，約占當年全國電力消耗總量的1/3。而應(yīng)用變頻器節(jié)電率一般在20%60%，投資回收期13年，經(jīng)濟效益相當可觀。所以大力推廣應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)不僅是當前推進企業(yè)節(jié)能降耗、提高產(chǎn)品質(zhì)量重要手段，而且也是實現(xiàn)經(jīng)濟增長方式轉(zhuǎn)變的必然要求。第二章 中央空調(diào)工作原理中央空調(diào)系統(tǒng)的組成框圖如圖2-1所示。由圖2-1可以看出，中央空調(diào)的冷水機組主要有兩個水循環(huán)系統(tǒng)構(gòu)成，即冷卻水循環(huán)系統(tǒng)和冷凍水循環(huán)系統(tǒng)，壓縮機（圖1-2）不斷地從蒸發(fā)器中抽取制冷劑蒸汽，

14、低壓制冷劑蒸汽在壓縮機部被壓縮為高壓蒸汽后進入冷凝器中，制冷劑和冷卻水在冷凝器中進行熱交換，制冷劑放熱后變?yōu)楦邏阂后w，通過熱力膨脹閥后，液態(tài)制冷劑壓力急劇下降，變?yōu)榈蛪阂簯B(tài)制冷劑后進入蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器中，低壓液態(tài)制冷劑通過與冷凍水的熱交換吸收冷凍水的熱量，冷凍水通過盤管吹出冷風(fēng)以達到降溫的目的，溫度升高了的循環(huán)水回到冷凍主機又成為了冷凍水，而變?yōu)榈蛪赫羝闹评鋭谕ㄟ^回氣管重新吸入壓縮機，開始新的一輪制冷循環(huán)。而冷卻水在與制冷劑完成熱交換之后，由冷卻水泵加壓，通過冷卻水管道到達散熱塔與外界進行熱交換，降溫后的冷卻水重新流入冷凍主機開始下一輪的循環(huán)圖1-1 中央空調(diào)冷水機組系統(tǒng)組成圖1-2 制

15、冷壓縮機系統(tǒng)的原理圖2.1 基本結(jié)構(gòu)由圖1-1可以看出，中央空調(diào)的冷水機組主要有兩個水循環(huán)系統(tǒng)構(gòu)成，即冷卻水循環(huán)系統(tǒng)和冷凍水循環(huán)系統(tǒng)，壓縮機（圖1-2）不斷地從蒸發(fā)器中抽取制冷劑蒸汽，低壓制冷劑蒸汽在壓縮機部被壓縮為高壓蒸汽后進入冷凝器中，制冷劑和冷卻水在冷凝器中進行熱交換，制冷劑放熱后變?yōu)楦邏阂后w，通過熱力膨脹閥后，液態(tài)制冷劑壓力急劇下降，變?yōu)榈蛪阂簯B(tài)制冷劑后進入蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器中，低壓液態(tài)制冷劑通過與冷凍水的熱交換吸收冷凍水的熱量，冷凍水通過盤管吹出冷風(fēng)以達到降溫的目的，溫度升高了的循環(huán)水回到冷凍主機又成為了冷凍水，而變?yōu)榈蛪赫羝闹评鋭?，在通過回氣管重新吸入壓縮機，開始新的一輪制冷循環(huán)。

16、吧而冷卻水在與制冷劑完成熱交換之后，由冷卻水泵加壓，通過冷卻水管道到達散熱塔與外界進行熱交換，降溫后的冷卻水重新流入冷凍主機開始下一輪的循環(huán)。2.2水泵的變頻節(jié)能原理中央空調(diào)進行熱交換的大小由冷凍水的流量控制，通常采用的流量控制方法有閥門控制和調(diào)述控制4。閥門控制是通過增加管道的阻抗而達到控制流量的目的，因而浪費了能量，如果采用調(diào)速控制，冷凍水的流量由冷凍泵電機的轉(zhuǎn)速決定，電機的耗電量決定于電機的輸出功率，輸出功率與電機轉(zhuǎn)速的立方成正比，而電機轉(zhuǎn)速與供電頻率成正比，所以電機轉(zhuǎn)速稍有下降，即稍微降低供電頻率，輸出功率將大幅度下降，若電機轉(zhuǎn)速能根據(jù)實際所需的熱交換量來調(diào)整，電機的功率將大大減少，從

17、而顯著節(jié)約電能。2.3水泵的變頻節(jié)能改造方案3.3.1節(jié)能改造方案選擇（a）冷卻水系統(tǒng) （b）冷凍水系統(tǒng)圖1-3 循環(huán)水系統(tǒng)冷卻泵、冷卻水管道與冷卻塔組成了冷卻水循環(huán)系統(tǒng)。冷凍主機在進行熱交換、使水溫冷卻的同時，必將釋放大量的熱量，該熱量被冷卻水吸收，使冷卻水溫度升高。冷卻泵將升了溫的冷卻水壓入冷卻塔，使之在冷卻塔中與大氣進行熱交換，然后再將降了溫的冷卻水送回到冷凍機組?；厮臏囟葘⒏哂谶M水的溫度，形成溫差，所以對于冷卻泵，通過檢測進水和回水的溫度差來實現(xiàn)恒溫差控制是可行的。溫差大，說明冷凍機組產(chǎn)生的熱量大，可以提高冷卻泵的轉(zhuǎn)速，增大冷卻水的循環(huán)速度；溫差小，說明冷凍機組產(chǎn)生的熱量小，可以降低

18、冷卻泵的轉(zhuǎn)速，減緩冷卻水的循環(huán)速度，以實現(xiàn)節(jié)能的目的。從冷凍主機流出的冷凍水流經(jīng)所有的房間后回到冷凍主機。無疑，回水的溫度將高于出水的溫度，形成溫差。出水管和回水管上裝有檢測溫度的變送器。與PLC和變頻器組成閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過冷凍水的溫差來控制泵的轉(zhuǎn)速也是可行的，回水溫度高，說明房間溫度高，應(yīng)該提高冷凍泵的轉(zhuǎn)速，加快冷凍水的循環(huán)速度。5反之，回水溫度低，說明房間溫度低，可降低冷凍泵的轉(zhuǎn)速，減緩冷凍水的循環(huán)速度，達到節(jié)約能源的目的。變頻控制原理圖如圖1-4所示6。圖1-4 中央空調(diào)變頻控制原理圖調(diào)速系統(tǒng)的控制依據(jù)2.3.1通過溫差控制中央空調(diào)系統(tǒng)的外部熱交換由兩個循環(huán)水系統(tǒng)來完成。循環(huán)水系統(tǒng)的回

19、水與進（出）水溫度之差，反映了需要進行熱交換的熱量，因此根據(jù)回水與進（出）水溫度之差來控制循環(huán)水的流動速度，可以控制系統(tǒng)熱交換的速度。由于冷卻塔的水量是隨環(huán)境溫度而變的，其單側(cè)水溫不能準確反映冷凍機產(chǎn)生熱量的多少，所以對于冷卻泵，以進水回水間的溫差作為控制依據(jù)，實現(xiàn)進水和回水的恒溫差控制也是合理的，溫差大，說明冷凍機組產(chǎn)生的熱量大，應(yīng)提高冷卻泵的轉(zhuǎn)速，增大冷卻水的循環(huán)速度；溫差小，說明冷凍機組產(chǎn)生熱量小，可以降低冷卻泵的轉(zhuǎn)速，減緩冷卻水的循環(huán)速度，以節(jié)約能源。2.3.2 控制系統(tǒng)檢測冷卻水回水溫度組成閉環(huán)控制系統(tǒng),如圖2-6所示。PIDM 水泵變頻器頻率指令xxf溫度傳感器給定xt圖2-6 P

20、ID調(diào)節(jié)的閉環(huán)控制系統(tǒng)示意圖該方案如圖2-7所示，其在保證冷卻塔有一定的冷卻水的情況下，通過控制變頻器的輸出頻率來調(diào)節(jié)冷卻水流量，當中央空調(diào)冷卻水出水溫度低時，減少冷卻水流量；當中央空調(diào)冷卻水出水溫度高時，加大冷卻水流量，從而保證中央空調(diào)機組正常工作的前提下達到節(jié)能的目的。圖2-7冷卻水系統(tǒng)控制方案圖(1)制冷模式下冷卻水系統(tǒng)的閉環(huán)控制該方案在保證末端設(shè)備冷卻水流量供給的情況下，確定一個冷卻水泵變頻器工作的最小工作頻率，將其設(shè)定為下限頻率并鎖定。變頻器冷卻水泵的頻率調(diào)節(jié)是通過安裝在冷卻水系統(tǒng)回水主管上的溫度傳感器檢測冷凍水回水溫度，再經(jīng)由溫度控制器設(shè)定的溫度來控制變頻器的頻率增減來實現(xiàn)，控制方

21、式是：冷卻回水溫度大于設(shè)定溫度時，頻率無級上調(diào)。 (2)制熱模式下冷卻水系統(tǒng)的閉環(huán)控制該模式是在中央空調(diào)中熱泵運行（即制熱）是冷卻水泵系統(tǒng)的控制方案。同制冷模式模式控制方案一樣，在保證末端設(shè)備冷卻水流量供給的情況，確定一個冷卻泵變頻器工作的最小工作頻率，將其設(shè)定為下限頻率并鎖定。變頻冷卻水泵的頻率調(diào)節(jié)是通過安裝在冷卻水系統(tǒng)回水主管上的溫度傳感器檢測冷卻水回水溫度，再經(jīng)由溫度控制器設(shè)定的溫度來控制變頻器的頻率增減開實現(xiàn)。不同的是：冷卻回水溫度小于設(shè)定溫度是，頻率無級上調(diào)；冷卻水回水溫度越高，變頻器的輸出頻率越低。變頻器控制系統(tǒng)是通過安裝在冷卻水系統(tǒng)回水主管上的溫度傳感器來檢測冷卻水的回水溫度，并

22、可直接通過設(shè)定變頻器參數(shù)使系統(tǒng)溫度在需要的圍。另外，針對以往改造的方案中首次運行是溫度交換不充分的缺陷，變頻器控制系統(tǒng)可增加首次起動全速運行功能，通過設(shè)定變頻器參數(shù)可使冷卻水系統(tǒng)充分交換一段時間，然后再根據(jù)冷卻水回水溫度對頻率進行無級調(diào)速，并且變頻器輸出頻率是通過檢測回水溫度信號與溫度設(shè)定值經(jīng)PID運算而得出的。 經(jīng)多方論證，冷卻水系統(tǒng)閉環(huán)控制可以采用冷卻水回水溫度組成閉環(huán)系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)，與冷卻管進、出水溫度差調(diào)節(jié)方式比較，這種控制方式的優(yōu)點有：只需要在中央空調(diào)冷卻管出水端安裝一個溫度傳感器，簡單可靠。當冷卻水出水溫度高于溫度上限設(shè)定值時，頻率直接優(yōu)先上調(diào)至上限頻率工作。當冷卻水出水溫度低于溫度

23、下限設(shè)定值時，頻率直接優(yōu)先下調(diào)至下限頻率。而采用冷卻管進、出水溫度差來調(diào)節(jié)很難達到這點。當冷卻水出水溫度介于溫度下限設(shè)定值與溫度上限設(shè)定值之間時，通過對冷卻水出水溫度與溫度上、下限設(shè)定值進行PID調(diào)節(jié)，從而達到對頻率的無級調(diào)速，閉環(huán)控制迅速準確。節(jié)能效果更為明顯。冷卻水出水溫度低于溫度上限設(shè)定值之間時，采用冷卻管進、出水溫度差調(diào)節(jié)方式有將出水溫度低這一因素加入節(jié)能考慮圍，而僅僅由溫度差來對頻率進行無級調(diào)速；而采用上、下限溫度調(diào)節(jié)方式則充分考慮這一因素，因而節(jié)能效果更為明顯，通過對多家用戶市場調(diào)查，平均節(jié)電率提高5%以上，節(jié)電率達到20%40%。具有首次起動全速運行功能。通過設(shè)定變頻器參數(shù)中的數(shù)

24、值可使冷凍水系統(tǒng)充分交換一段時間，避免由于剛起動運行時熱交換不充分而引起的系統(tǒng)水流量過小。綜上述分析，按照中央空調(diào)工作的環(huán)境和要求 ，以與節(jié)能方面的考慮，采用第二種方案-檢測冷卻水回水溫度組成的閉環(huán)系統(tǒng)控制。2.4冷卻系統(tǒng)變頻改造過程2.4.1冷卻機循環(huán)水系統(tǒng)介紹冷凍機組的冷卻循環(huán)水系統(tǒng)如圖2-8所示。冷凍機組的冷卻循環(huán)水系統(tǒng)主要由冷凍機組、冷水泵、冷卻塔組成。冷卻水經(jīng)冷卻泵加壓后，送入冷凍機組的冷凝器，屆時，由冷卻水吸收冷凝劑蒸汽的熱量，使冷凝劑冷卻、冷凝。冷卻水帶走制冷劑熱量后，被送入冷卻塔，靜布水器，通過冷卻塔風(fēng)機降溫，降溫后的冷卻水通過出水管，流入冷卻水泵，經(jīng)過加壓后再送入冷凍機組的冷

25、凝器。 圖2-8 冷凍機組冷卻循環(huán)水系統(tǒng)圖2.4.2 冷卻塔變頻節(jié)能改造原理冷卻塔是冷凍機組的冷卻水最主要的交換設(shè)備之一，它主要靠冷卻塔風(fēng)機對冷卻水降溫，風(fēng)機過去是靠交流接觸器直接啟動控制，風(fēng)機的轉(zhuǎn)速也是恒定的，不能調(diào)速，因此，風(fēng)機的風(fēng)量也是恒定的，不能調(diào)節(jié)。為了使冷凍機組進口冷卻水溫度保持在2832之間，我們在冷卻塔水泵的出口，即冷凍機組的冷卻水進口管道上安裝一個溫度傳感器，采集冷卻水溫度，通過給出一路模擬信號給變頻器經(jīng)變頻器自身的PID進行調(diào)節(jié)如圖2-9所示，變頻器給出適當?shù)碾妷汉皖l率給冷卻塔電機調(diào)節(jié)冷卻塔風(fēng)機轉(zhuǎn)速和輸出功率，這樣形成一個閉環(huán)反饋系統(tǒng)，維持冷卻水溫度，冷卻水溫度降低時，減小

26、風(fēng)機轉(zhuǎn)速，放慢熱交換的速度，從而減慢冷卻水溫度的降低。圖2-9 冷卻塔變頻改造示意圖2.5 冷卻泵和風(fēng)機的變頻改造冷卻泵用于冷卻水在系統(tǒng)中的循環(huán)。在冷卻水循環(huán)系統(tǒng)中，水流進制冷機組（簡稱為“進水”），和其冷凝器進行熱交換，帶走制冷機組制冷過程中產(chǎn)生的熱量，再有冷卻泵送上冷卻塔（簡稱為“回水”），在進行噴淋冷卻后又流進制冷機組，并如此反復(fù)循環(huán)。在冷卻水循環(huán)系統(tǒng)中，由于冷卻塔的水溫是隨環(huán)境溫度而變化的，其單側(cè)溫度不能準確地反映制冷機組產(chǎn)生的熱量的多少。所以，對于冷卻泵的變頻改造，應(yīng)以回水和進水的溫度差作為依據(jù)，實現(xiàn)恒溫差是比較合理的。溫差大，則說明制冷機組產(chǎn)生的熱量多，應(yīng)該通過變頻器提高冷卻泵的轉(zhuǎn)

27、速，以加快冷卻水的循環(huán)速度，帶走更多的熱量；溫差小，則說明冷凍機組產(chǎn)生的熱量少，就可以通過變頻器降低冷卻泵的轉(zhuǎn)速，減緩冷卻水的循環(huán)速度，以節(jié)約能源。冷卻塔的散熱風(fēng)扇主要是是用來加快冷卻水在噴淋過程中的散熱程度，對于風(fēng)扇的變頻控制可以采用開環(huán)的方式，根據(jù)季節(jié)、天氣變化通過變頻器手動改變風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。天熱的時候轉(zhuǎn)速調(diào)高一點，天涼的時候，轉(zhuǎn)速調(diào)低一點，配合冷卻泵的變頻調(diào)節(jié)，達到最佳的節(jié)能效果。冷卻泵和風(fēng)扇的變頻改造方案如圖2-10所示。圖2-10 冷卻泵和散熱風(fēng)機的變頻改造第三章 變頻器在空調(diào)中的應(yīng)用3.1變頻技術(shù)介紹：= 1 * GB1變頻器的基本概念 ：變頻技術(shù)是應(yīng)交流電動機無級調(diào)速的需要而產(chǎn)生的

28、。變頻器是通過對電力半導(dǎo)體器件(如IGBT)等的通斷控制，將電壓和頻率固定不變的交流電工頻電源，變換為電壓和頻率可變的交流電的電能控制裝置，為了產(chǎn)生可變的電壓和頻率，該設(shè)備首先要把三相或單相交流電變換為直流電（DC）。然后再把直流電（DC）變換為三相或單相交流電（AC），我們把實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換的裝置稱為“變頻器”（inverter）。 對于交直交型的變頻器來說，為了產(chǎn)生可變的電壓和頻率。 首先要把工頻 (50Hz或60Hz)的交流電源，變換為直流電(DC)再轉(zhuǎn)換成各種頻率(0Hz 50Hz、0Hz 60Hz 與 0Hz 400Hz )的交流電，最終實現(xiàn)對電機的調(diào)速運行。交流電源220/50HZ直流

29、電310v左右變頻交流電40-180v 20-120 hz變頻壓縮機變頻控制器的原理框圖如圖，它主要由以下部件組成：整流器，濾波器，功率逆變器。變頻器中的電腦控制系統(tǒng)，對各取樣點傳來的信號進行分析處理，并經(jīng)部波形產(chǎn)生新的控制信號，再經(jīng)驅(qū)動放大去控制變頻開關(guān)，產(chǎn)生相應(yīng)頻率的模擬三相交流電壓，供給壓縮機。 = 2 * GB2直3.2流變頻空調(diào)與交流變頻空調(diào)的區(qū)別：通電轉(zhuǎn)換位置檢測電路交流變頻空調(diào)器是將工頻市電220V轉(zhuǎn)換為310V直流電源，并把它送到功率模塊。同時模塊受微電腦送來的控制信號控制，輸出頻率可變的電源電壓（合成波形近似正弦波），使壓縮機電動機的轉(zhuǎn)速隨電源的頻率變化而變化，從而可控制壓縮

30、機的排量，快速的調(diào)節(jié)制冷和制熱量。直流變頻空調(diào)同樣把共頻市電220V轉(zhuǎn)換為直流電源，并送到功率模塊。變頻模塊每次導(dǎo)通兩個三極管（A+，A-不能同時導(dǎo)通，B+，B-不能同時導(dǎo)通，C+，C-不能同時導(dǎo)通），給兩線圈通以直流電，同時模塊受微電腦的控制，輸出電壓可變的直流電源（這里沒有逆變過程），并將直流電源送至壓縮機的直流電動機，控制壓縮機的排量。從圖（C）中可以看出，直流變頻相比交流變頻多一位置檢測電路，使的直流變頻的控制更精確。 3.3 直流變頻器的原理：直流變頻空調(diào)采用了無刷直流電機作為壓縮機，其控制電路與交流變頻控制器基本一樣。直流變頻控制器原理框圖如圖（C）所示。= 1 * GB2直流變頻

31、空調(diào)的基本原理： 采用無刷直流電動機作為壓縮機的空調(diào)器稱為“直流變頻空調(diào)”從概念上來說是不確切的，因為我們都知道直流是沒有頻率的，也談不上變頻，但這已經(jīng)成為習(xí)慣，對于采用無刷直流壓縮機的空調(diào)器就稱之為直流變頻空調(diào)。= 1 * GB3無刷直流電動機：無刷直流電動機與普通的交流電動機或有刷電動機的最大區(qū)別在于其轉(zhuǎn)子是由稀土材料制成的永久磁鋼，定子采用整距集中繞線，簡單的說，就是把普通直流電動機由永久磁鐵組成的定子變成轉(zhuǎn)子，把普通直流電動機需要換向器和電刷提供電源的線圈繞組轉(zhuǎn)子變成定子。這樣，就可以省掉普通直流電動機所必須的電刷，而且其調(diào)速性能與普通的直流電動機相似，所以把這種電動機稱為無刷直流電動機。無刷直流電動機既克服了傳統(tǒng)的直流電動機的一些缺陷，如電磁干擾大，噪聲大，火花，可靠性差，壽命短，又具有交流電動機所不具有的一些優(yōu)點，如運行效率高，調(diào)速性能好，無渦流損失。所