摘要：目前，地下通风空调系统所采用的节能技术主要是变频调速技术。变频调速技术广泛应用于各种工业领域，并在地下通风系统中也很受欢迎。本文论述了变频调速技术的原理、变频器及其应用。
关键词：变频调速技术；地下通风空调；应用
前言
随着时代的发展，全世界的建筑业都取得了长足的发展，不管是楼房、道路、桥梁等各项工程，都需要消耗大量的资源。地球上的资源十分有限，过度消耗自然资源是违背人类可持续发展的，世界各国都对保护资源持一致认同的观点。低碳环保、节能减排是每一个人类的使命，在各行各业中也都应有体现。要想节约资源，就要不断开发新能源，优化资源配置，提高资源使用率，建立长期有效的资源管理模式和节能体系。我国目前经济发展迅速，势头良好，地下工程数量巨大，在这些地下工程中，一些旧存的工程在日常管理和维护方面需要大量的人力、物力、财力以确保可以维持地下工程的良好空气和正常设备运行。在地下工程中，消耗能源最多的环节就是地下通风空调系统，所以，对地下通风系统进行改良，做到节能减排是十分必要的。
1简介变频调速器在底下通风空调系统中的应用
1.1变频调速器的优化
变频调速器（VVVFI）全名是变频变压调速器，又被简称为变频器。变频器主要的功率元件使用的是大功率晶体管（GTR），以单片机为其主要控制核心，调节方式主要为正弦脉宽，是一种机电整体化产品即计算机控制与电力电子相结合的产品。依靠着功率元件和计算机技术的不断发展，相较于传统变频器作出了如下改变，在结构上不断优化，质量和体积不断减小，性能上不断优化升级。以新型调频技术取代传统电机调速，交流异步电机取代直流电机，从而不断优化变频调速系统，使其更加简洁，高效。
1.2变频调速器的应用
在不同的领域中都可见到电机与变频调速器的配合使用形成了不同用途、不同功率的系列化产品。这样的产品在石油化工、金属冶炼、机械建筑、纺织化工、等多个行业广泛应用，主要是用于空调压缩机、风机、机床、水泵等设备中。空调设备耗电量巨大，并且必须使用风机、水泵等作为其核心。假如一座建筑全年都使用空调，那么该建筑的45%-50%的电量是被风机、水泵等设备所消耗。自1990年至今，空调行业开始出现变频器，并由于其可以节能减排逐步在空调技术中接纳使用变频器。
1.3变频调速器的原理和优点
变频器可以切换不同的速度，可在外部对加速、减速的时间进行设定，设定V/F曲线，可调整转距增加，实现频率跳跃转换；由于其接口种类齐全，可与计算机、编程控制器、及各种自动化仪表相连接，并且还可进行远程控制。SPWM是变频调速器所使用的控制方法，该方法将电机的旋转磁场变为圆形磁场，更加科学。并使电机运转平稳，解决了电机在低速运行时所遇到的转距脉动大等问题。变频调速器的优点有很多，例如方便操作、调节精确、数字显示等。变频调速器最重要的优点还在于节约能源。
2变频节能技术分析——以地铁通风空调系统为例
变频调速技术是一种节能控制技术，在自动化控制领域领用较多，比较适用于负荷变化较快的情况。由于地铁通风空调系统较为复杂，电机频繁启动情况明显，不仅会对电机本身形成伤害，还会导致能量消耗。地铁通风空调系统中，变频调速技术主要是根据空气质量确定风机开启数量，在满足地铁内部环境控制要求的前提下，尽量减少风机开启台数，从而实现良好的节能效果。在通风空调系统中应用变频调速技术，能够有效改善负荷不确定以及运行工况不确定情况下的控制工作，能够对回风机、排风机、组合式空调机组等设备进行灵活地控制。
2.1变频节能原理
变频节能技术是根据负荷大小改变设备供电频率，对通风空调系统风机进行转速调节，控制风机输出功率，从而达到节能降耗的效果。在通风空调系统中，叶片式风机负载特性属平方转矩型负载，其轴转矩与转速的二次方成正比。对于同一台风机，当输送流体密度不变、仅转速改变时，其性能参数变化遵循比例定律，即风量与转速成正比；压力与转速的二次方成正比；轴功率则与转速的三次方成正比。根据该理论对风机在不同频率下运行的参数进行计算，在地铁通风空调系统中采用变频节能技术，节电率较高，能够取得较好的节能效果。
2.2变频节能的实现
随着自动化集成控制技术的快速发展，新建地铁线路自动化集成控制技术能够实现对地铁车站设备和环境温湿度的监控，从而实现对空调系统负荷的监控。若将车站负荷监控信号转换为变频器控制信号，可根据负荷变化情况控制设备输出功率，进而达到节能降耗的目的。在实际运用中将自动化集成系统采集的车站新风温、湿度数据进行加权平均后作为车站温、湿度的实测值（空调系统实际负荷）与设定值进行比较，由控制器给定变频器运行频率，对风机转速进行调节，从而实现自动化集成系统与变频器的有效接驳。
2.3变频器的选择
变频器种类繁多，按控制方式大致分为V/F控制变频器、转差频率控制变频器和矢量控制变频器；按用途大致分为专用变频器和通用变频器等。在一些实际工程项目中部分变频器与系统设备容量不符，变频器经常出现过热、不能满负荷运行等状况，进而导致整个系统故障，因此变频器的选择直接决定了系统能否可靠运行。通过对深圳地铁通风空调系统变频节能技术的运用情况进行分析总结，提出变频器的选择应重点注意以下2个方面。
2.3.1变频器容量的选择
（1）在既有地铁线路节能措施改造中，在不更换风机电动机的情况下，1台变频器只控制1台风机，由于变频器供给风机电动机的脉动电流值比工频电流值大，且地铁通风空调系统风机大多数采用直接工频起动，会出现瞬时电流（为额定电流的4～7倍）。因此，在根据风机电动机额定电流选择变频器容量时，应同时满足以下条件。
ICN≥
（1）
PCN≥
（2）
pcn≥
kUMIM×10-3 （3）
式（1）～（3）中，ICN表示变频器额定输出电流，A；Ik为在额定电压、额定频率下电动机起动电流，A；Kg为变频器允许过载倍数，Kg=1.3～1.5；PM为变频器额定容量，kV·A；k为电流波形修正系数；为电动机输出轴功率，kW；η为电动机效率；cosφ为电动机功率因数；UM为电动机受电电压，V；IM为电动机工频电流，A。
（2）若在新建地铁线路设计阶段已考虑采用变频
节能技术，应结合风机电动机型号、变频器外围设备及系统控制方式等共同选择变频器容量。
2.3.2变频器功能的选择
地铁通风空调系统风机属二级负荷设备，其供电方式为一主一备。在空调系统运行期间，可能出现电压波动或供电系统故障，导致两路电源相互切换。若变频器再起动时输出频率与电动机频率不符，可能导致过压或过流保护，甚至损坏设备。因此，在变频器选择功能时，应注意是否有瞬时停电再起动功能，同时还应考虑是否具备消防模式或具备消防模式二次开发模块。
结束语
目前变频技术以广泛应用于各项电子产品，相较于传统空调，变频空调有高效、静音、恒温、寿命长等诸多优点。将变频调速技术在底下通风空调系统中应用，可通过风量的科学合理调节、湿度与温度的合理控制，减少输出功率，使运行过程中的耗能大大减少。加大变频调速技术在地下通风系统中的应用，可以为我国节约大量资源，为可持续发展做出贡献。
参考文献
[1]陈雄艺.变频控制技术在空调通风系统中的节能应用探讨[J].科技尚品,2017(6):158-158.
[2]贺俊生.变频调速技术在地下通风空调系统的应用[J].工程技术:全文版,2016(10):00150-00150.
论文作者:沈长兵
论文发表刊物:《基层建设》2018年第34期
论文发表时间:2019/3/25
标签：变频器论文; 调速器论文; 风机论文; 空调系统论文; 电动机论文; 技术论文; 变频调速论文; 《基层建设》2018年第34期论文;