浅谈变频器在广州南站中央空调改造中的应用

陈华

摘 要：本文主要阐述了变频器在柜式风机盘管中的应用，变频器调整风机的转速可以控制风机的送风量。使用变频器对风机实现无极调速，在变频的同时，输出端的电压亦随之变化，从而节约了能源。

关键词：空调改造；变频器；调速原理；效益

1 广州南站中央空调改造概述

1.1 广州南站主要改造项目

将21米、27米商业区的小送风单元以及商铺自行安装的分体空调机全部取消，取而代之的是风机盘管。

在高架候车大厅，将原18个送风单元（风塔）的建筑结构全部拆除并就地重建，保留原来的组合式空调机组，并在原来每台机组之上新增一台柜式风机盘管机组。

为了解决高架候车区中央空调系统末端设备的冷冻水压力不足，在地下室新增冷冻水二次加压泵房四座，每座泵房安装两台加压水泵（一用一备）。

控制系统方面，采用 iACS中央空调智能系统，在控制中心（消防中心）设立了一个中心工作站，在南北机房各增加了一个控制分站。

1.2 变频器在本次改造中的应用部位

在这次改造中，高架候车大厅新增加的柜式风机盘管机组和地下室的冷冻水二次加压泵，均采用了以变频器为核心的控制方式。

由于水泵和风机变频调速装置的结构、工作原理及其优点，大体相同，因此，本文主要对变频器在柜式风机盘管中的应用进行阐述。

2 柜式风机盘管机组及其变频器的选用

2.1 关于柜式风机盘管机组

在三楼高架候车大厅风塔内新增的柜式风机盘管机组，有时被称为组合式空调机组，有时也被称作送风单元。由较大型风机、电动机、盘管（空气换热器）、控制系统等组成的空调末端装置之一。盘管内流过冷冻水时与管外空气换热，使空气被冷却、除湿，从而调节室内的空气参数。

送风机电机采用变频器加可编程序控制器（PLC）控制。

配套送风变频电机型号：YVF2—200L1—6，额定电压三相380V，额定功率18.5KW，额定电流18.1A，额定频率50HZ。变频电机自带风扇，风扇电机额定功率为105W，额定电流为0.23A。

2.2 关于变频器的选用

变频器选用西门子G120型，功率模块为6SL3210-1PE24-5UL0，控制单元为6SL3244-OBB12—1BA1，开关面板为6SL3255-OAA00—4CA1（见图1、图2）。

3 变频器的基本概念和结构

3.1 变频器的基本概念

变频器是将电网供电的工频交流电源变为适用于交流电机变频调速用的电压可变、频率可变的交流电变流装置。在变频调速系统中，主要采用交—直—交变频器。

3.2 变频器的基本结构

交—直—交电压型通用变频器，其基本结构，如图4所示。

变频器构成主要由主回路（包括整流器、中间直流环节、逆变器）和控制回路组成。

3.2.1 整流器

整流器的作用是把单相或三相交流电整变成直流。

3.2.2 逆变器

逆变器最常见的是利用六个半导体主开关器件组成的三相桥式逆变电路。有规律地控制逆变器中主开关的通断，可以得到任意频率的三相交流输出。

3.2.3 中间直流环节

由于逆变器的负载为交流异步电动机，属于感性负载。无论电动机处于电动或发电制动状态，其功率因数总不能为1，因此，在中间直流环节和电动机之间会有无功功率和有功功率的交换。这种无功能量要靠中间直流环节的储能元件（电容器和电抗器）来缓冲。

3.2.4 控制电路

控制电路通常由运算电路、监测电路、控制信号的的输入输出电路以及驱动电路等构成。其主要任务是完成对逆变器的开关控制、对整流器的电压控制以及完成各种保护功能。控制方法可以采用模拟控制和数字控制。

4 变频调速的基本原理

交流异步电动机转速表达式为：

n=60f（1-s）/p

式中：

n ——异步电动机的转速；

f ——电源的频率；

s ——异步电动机的转差率；

p——异步电动机的磁极对数。

从此公式知道，异步电动机的转速n与电源的频率f成正比，只要改变异步电机电源的频率f，就可改变电动机的转速n，从而改变所拖动的风机和水泵的转速。

变频器就是通过改变异步电机电源的频率f实现电动机转速调节的。这是一种高效率、高性能、高精度的无级调速。

5 变频器在柜式风机盘管机组的应用中所产生的效益

5.1 节约能源，耗电量下降

对于同一台风机，当以不同转速运行时，风量与转速成正比，风压与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比。由此可见，当降低转速时，功率的减少量远比流量的减少量大很多。

柜式风机盘管冷量的输送介质是冷冻水，在末端与热交换器充分接触的空气由风机送到室内，从而到达调节室温的目的。在输送介质（水）温度恒定的情况下，改变送风量可以改变带人室内的制冷量，从而较方便地调节室内温度。这样便可以按照自己的要求，来设定室内需要的温度。

调整风机的转速可以控制风机的送风量。使用变频器对风机实现无极调速，在变频的同时，输出端的电压亦随之变化，从而节约了能源。

5.2 便于操作人员对设备进行管理

变频系统功能强大，便于设备操作人员对设备进行管理，进水温度、出风温度、回风温度、电机转速、报警状态、运行状态、运行频率等均可直接在触摸屏上查讯，还可可根据需要随时设定控制温差，最小运行频率，最大运行频率、斜坡上升时间和下降时间等。

具备远程控制、故障诊断、故障处理等功能，且可实现软件升级、联网控制、资源共享等。

5.3 启动电流小

由变频器控制的柜式风机盘管机组，在启动时，选择低电压和低频率启动，同时还能获得所需启动转矩。因此，能大大减小启动电流，降低电機轴承磨损，延长轴承寿命。

5.4 其他

由于变频器可以进行无级调速，使机组的整个运行过程是渐强、渐弱式，因此能消除对电网的冲击，并可避免电机因过载而引起的故障。

电机经常处于低负荷运行，能大幅度延长电机及水泵、风机的寿命，同时因没有有启动、停止的冲击，加上流量的减少，管·承压及所受冲击力减小，故对管道、阀门、末端设备也起到了保护作用。

通过广州南站中央空调改造工程的实践证明，变频器不但有效的降低了设备

噪音及震动等优点，而且还保护了环境、节约了能源。

参考文献：

[1] SIEMNS G120CU240B/E-2 简明调试手册.