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【摘要】：随着科学技术的迅猛发展，电力电子技术、微电子技术及现代控制理论的不断进步，又因为变频器所具有的高效率性能和良好的控制特性，目前在交流电动机的速度控制中较多采用。本文对变频器做出了简单的介绍，介绍文章介绍了变频器在智能建筑电气中中央空调系统、风机系统效的应用。
【关键词】：变频调速；智能建筑；中央空调系统；风机系统
中图分类号：TN77文献标识码：A文章编号：
引言
变频技术是从60年代开始的一门电机应用技术。从电力电子器件中的SCR(晶闸管)、GTO(门极可关断晶闸管)等开始发展，在今天更有IGBT(绝缘栅双极型晶体管)、HVIGBT(耐高压绝缘栅双极型晶闸管)等新型电力变换器件。同时，在70年代脉宽调制变压变频(PWM-VVVF)调速开始得到了应用。在80年代，以PWM模式优化问题为变频技术核心的技术得到了更广泛的应用，并且得到了市场的广泛推广。使用变频器一个突出的优点就是节省能源，而且通过发挥其理想的控制特性，设备使用性能可以大幅提高。本文介绍了变频器在智能建筑电气中央空调系统和风机系统的具体应用。
一、变频器介绍
我国在90年代开始，随着大功率晶体管技术的成熟和成本的降低，同时控制技术也在计算机的扶助下有了更强大的支持，在各个行业中得到了广泛的应用。变频技术在工业以外也得到了更多的应用，在促进民用建筑节能的今天，变频技术作为可以大量节省能源的技术更得到了建设者和设计者的青睐。
1、变频调速器
变频调速器也称变频器，全称为变频变压调速器。变频器主要是采用晶体管GTR作为功率元件，以单片机和集成电路为控制部件，采用正弦脉宽调制方式的机电一体化产品。随着功率元件的发展和计算技术的优化，结构上体积小，重量轻的变频器无论在成本和节能上都优于传统的变极调速、串阻调速、串极调速、滑差电机调速等电机调速方式。这种电机调速的应用正从交流电机向直流电机延伸。在建筑设备系统中，风机的风量控制和水泵的流量控制，在传统电机中很少采用转速控制方式的，多数是以恒速运转。当需要进行风量、流量调节时，主要以调节挡板或节流阀进行调节，这种控制简单但是会浪费大量的能源。采用变频器对风机和水泵进行转速控制来调节风量、流量可以节约能源、提高运营成本。
2、基本原理
以新风机为例，调速运行节电的理论之一是风机学比例律。由风机学比例律可知，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.因此，降低水泵或风机的转速，就有可能使单位供水量或风量的电耗减少。变频器通过改变电机频率而达到无级调速的目的。对于风机来说，变频调节风量，就是通过压力变送器检测风压，并将风压信号转化为电流信号，反馈给变频器内单片机，单片机根据风压情况调整风机电机输入频率，从而使水泵转速改变.例如，在非人流高峰时，风机减速运行，从而使风机输入功率减少，达到节能的目的。这就是变频调节节能的基本原理。
3、变频器的控制
变频调速器可以手动控制也可以自动控制。自动控制信号遵循国家标准采用4～20mA电流信号或0～5V电压信号；采用闭环控制的方法可以更好地满足自动控制的要求。在建筑设备自动化的今天，自动型号可以远传到中央控制室，进行中央控制。中央控制不仅可以做到监控报警一体化，同时也可以在整体上减少系统的迟滞效应和系统的抖动。
二、变频器的应用
1、变频器的应用范围
变频调速器已经有了标准化的产品，虽然厂家之间的参数有所出入，但是对应不同的电机基本型号都可以进行匹配。在建筑设备行业中水泵和风机作为建筑能耗的主要部分，其节能应用集中，是楼宇节能的主要控制方向。在现代化宾馆及办公大楼中，风机、水泵的用电量占整个建筑平时用电量的40%～50%，约占整个动力用电的50%～75%。下面介绍变频器在智能建筑电气中央空调系统和风机系统的具体应用。
（一）、变频器控制中央空调系统
中央空调是大楼里的耗电大户，每年的电费中仅空调耗电占60％左右，因此中央空调的节能改造显得尤为重要。由于中央空调系统必须按天气最热、负荷最大时设计，并且留10-20％设计余量，而实际上绝大部分时间空调是不会运行在满负荷状态下，所以，存在较大的富裕量，节能的潜力较大。
（二）、变频控制风机系统
随着高楼大厦的不断增多，各种风机(排风机、排烟风机、送风机、空调新风机)使用量也增加。在通常情况下，风机风量的调节主要是通过挡板进行，这种方式虽然简单，但是对电能的耗费较大，约占风机功率的60-70％，同时由于用量常有变化及工程设计量大，造成了“大马拉小车”的现象，不符合现代建筑的节能理念：同时由于风机的数量增加，配电设施的容量也相应地增加，增大了开发商的投资，这样对风机的变频控制就势在必行。
2、变频器的优点
采用正弦脉宽调制控制方式中，电机的旋转磁场较为接近圆形磁场，转矩脉动较小，电机运转平稳，能克服电压型逆变器控制中电机低速运行时转距脉动过大的缺点。一体化的变频调速器主要优点有：节能省电、操作简便、精确可调、数字显示、在线无级调速、监控一体化、远程监控等优点。
三、变频器应用问题分析
1、容量与负荷之间的匹配问题
电机负荷节能是最重要一环，考虑到匹配电机可以超负荷20％计算，变频器一般设计裕量应控制在8%左右，这种从设备上提出流量时加系数，选泵时加系数，选电动机时还加系数，以致部分系统的实际运行效率极低。在建筑设备中，由于负荷变化，季节变化等因素，负荷也不是恒定不变的，而且变化范围还是很大的，这种对流量变化较大的负荷采用变频调速效果是显而易见的，而且负荷变化范围越大，节能效果越好。但是一些恒风量和恒流量的系统中就要考虑是否适合使用变频器了。
2、电动机选择
在變频调速中，变频载波频率高，电动机绕组要有较高耐冲击电压。同时，由于电动机效率下降，转速下降后产生的冷却效果降低，这些都是必须注意的。在应用变频调速后，包括变频器和电动机损坏情况较多。由通用变频器构成的交流调速传动系统普遍采用标准异步电动机，采用PWM变频器对异步电动机供电时，定子电流中不可避免的含有高次谐波，电动机空载运行时的功率因数和效率将会更低，负载运行时的铁损也会有所增加。通用的电动机的散热能力是按额定转速下且进行自扇风冷考虑的，当恒转矩负载下电动机调速运行时，其发热不变但低速下的散热能力变差了，可采用另加恒速冷却风扇的办法或采用较高绝缘等级的电动机。
3、外部配置的配合问题
选择合适的熔断器和空气断路器，以便保护因内部短路对整流元件的损坏。变频器的型号确定后，应该在上级设置相应的熔断器和空气断路器作为保护开关，以保护保护硅元件。合理选择变频器的输入和输出电缆。根据变频器的功率选择导线截面合适的三芯或四芯动力电缆，但是不应该一味追求屏蔽电缆，应该似乎环境来决定，在输入侧装交流电抗器，根据变频器安装场所的其它设备对电网品质的要求，若变频器工作时已影响这些设备正常运行，可在变频器输入侧装交流电抗器来抑制由功率元件通断引起的谐波畸变和传导辐射。
结语
只有我们进一步重视变频器的电气安全，大力推广安全可靠、节能经济的变频器动力系统，了解变频设备的配电要求，结合设备情况确定配电系统，了解适用于变频器建筑的电气产品。变频器在智能建筑系统中的应用就会将随着电子技术的发展与变频器的不断更新会越来越广泛。
参考文献：
[1]陈一才，《智能建筑电气设计手册》，北京：中国建材工业出版社，1999.
[2]刘国林，《建筑物自动化控制》，北京：机械工业出版社，2002
【关键词】：变频调速；智能建筑；中央空调系统；风机系统
中图分类号：TN77文献标识码：A文章编号：
引言
变频技术是从60年代开始的一门电机应用技术。从电力电子器件中的SCR(晶闸管)、GTO(门极可关断晶闸管)等开始发展，在今天更有IGBT(绝缘栅双极型晶体管)、HVIGBT(耐高压绝缘栅双极型晶闸管)等新型电力变换器件。同时，在70年代脉宽调制变压变频(PWM-VVVF)调速开始得到了应用。在80年代，以PWM模式优化问题为变频技术核心的技术得到了更广泛的应用，并且得到了市场的广泛推广。使用变频器一个突出的优点就是节省能源，而且通过发挥其理想的控制特性，设备使用性能可以大幅提高。本文介绍了变频器在智能建筑电气中央空调系统和风机系统的具体应用。
一、变频器介绍
我国在90年代开始，随着大功率晶体管技术的成熟和成本的降低，同时控制技术也在计算机的扶助下有了更强大的支持，在各个行业中得到了广泛的应用。变频技术在工业以外也得到了更多的应用，在促进民用建筑节能的今天，变频技术作为可以大量节省能源的技术更得到了建设者和设计者的青睐。
1、变频调速器
变频调速器也称变频器，全称为变频变压调速器。变频器主要是采用晶体管GTR作为功率元件，以单片机和集成电路为控制部件，采用正弦脉宽调制方式的机电一体化产品。随着功率元件的发展和计算技术的优化，结构上体积小，重量轻的变频器无论在成本和节能上都优于传统的变极调速、串阻调速、串极调速、滑差电机调速等电机调速方式。这种电机调速的应用正从交流电机向直流电机延伸。在建筑设备系统中，风机的风量控制和水泵的流量控制，在传统电机中很少采用转速控制方式的，多数是以恒速运转。当需要进行风量、流量调节时，主要以调节挡板或节流阀进行调节，这种控制简单但是会浪费大量的能源。采用变频器对风机和水泵进行转速控制来调节风量、流量可以节约能源、提高运营成本。
2、基本原理
以新风机为例，调速运行节电的理论之一是风机学比例律。由风机学比例律可知，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.因此，降低水泵或风机的转速，就有可能使单位供水量或风量的电耗减少。变频器通过改变电机频率而达到无级调速的目的。对于风机来说，变频调节风量，就是通过压力变送器检测风压，并将风压信号转化为电流信号，反馈给变频器内单片机，单片机根据风压情况调整风机电机输入频率，从而使水泵转速改变.例如，在非人流高峰时，风机减速运行，从而使风机输入功率减少，达到节能的目的。这就是变频调节节能的基本原理。
3、变频器的控制
变频调速器可以手动控制也可以自动控制。自动控制信号遵循国家标准采用4～20mA电流信号或0～5V电压信号；采用闭环控制的方法可以更好地满足自动控制的要求。在建筑设备自动化的今天，自动型号可以远传到中央控制室，进行中央控制。中央控制不仅可以做到监控报警一体化，同时也可以在整体上减少系统的迟滞效应和系统的抖动。
二、变频器的应用
1、变频器的应用范围
变频调速器已经有了标准化的产品，虽然厂家之间的参数有所出入，但是对应不同的电机基本型号都可以进行匹配。在建筑设备行业中水泵和风机作为建筑能耗的主要部分，其节能应用集中，是楼宇节能的主要控制方向。在现代化宾馆及办公大楼中，风机、水泵的用电量占整个建筑平时用电量的40%～50%，约占整个动力用电的50%～75%。下面介绍变频器在智能建筑电气中央空调系统和风机系统的具体应用。
（一）、变频器控制中央空调系统
中央空调是大楼里的耗电大户，每年的电费中仅空调耗电占60％左右，因此中央空调的节能改造显得尤为重要。由于中央空调系统必须按天气最热、负荷最大时设计，并且留10-20％设计余量，而实际上绝大部分时间空调是不会运行在满负荷状态下，所以，存在较大的富裕量，节能的潜力较大。
（二）、变频控制风机系统
随着高楼大厦的不断增多，各种风机(排风机、排烟风机、送风机、空调新风机)使用量也增加。在通常情况下，风机风量的调节主要是通过挡板进行，这种方式虽然简单，但是对电能的耗费较大，约占风机功率的60-70％，同时由于用量常有变化及工程设计量大，造成了“大马拉小车”的现象，不符合现代建筑的节能理念：同时由于风机的数量增加，配电设施的容量也相应地增加，增大了开发商的投资，这样对风机的变频控制就势在必行。
2、变频器的优点
采用正弦脉宽调制控制方式中，电机的旋转磁场较为接近圆形磁场，转矩脉动较小，电机运转平稳，能克服电压型逆变器控制中电机低速运行时转距脉动过大的缺点。一体化的变频调速器主要优点有：节能省电、操作简便、精确可调、数字显示、在线无级调速、监控一体化、远程监控等优点。
三、变频器应用问题分析
1、容量与负荷之间的匹配问题
电机负荷节能是最重要一环，考虑到匹配电机可以超负荷20％计算，变频器一般设计裕量应控制在8%左右，这种从设备上提出流量时加系数，选泵时加系数，选电动机时还加系数，以致部分系统的实际运行效率极低。在建筑设备中，由于负荷变化，季节变化等因素，负荷也不是恒定不变的，而且变化范围还是很大的，这种对流量变化较大的负荷采用变频调速效果是显而易见的，而且负荷变化范围越大，节能效果越好。但是一些恒风量和恒流量的系统中就要考虑是否适合使用变频器了。
2、电动机选择
在變频调速中，变频载波频率高，电动机绕组要有较高耐冲击电压。同时，由于电动机效率下降，转速下降后产生的冷却效果降低，这些都是必须注意的。在应用变频调速后，包括变频器和电动机损坏情况较多。由通用变频器构成的交流调速传动系统普遍采用标准异步电动机，采用PWM变频器对异步电动机供电时，定子电流中不可避免的含有高次谐波，电动机空载运行时的功率因数和效率将会更低，负载运行时的铁损也会有所增加。通用的电动机的散热能力是按额定转速下且进行自扇风冷考虑的，当恒转矩负载下电动机调速运行时，其发热不变但低速下的散热能力变差了，可采用另加恒速冷却风扇的办法或采用较高绝缘等级的电动机。
3、外部配置的配合问题
选择合适的熔断器和空气断路器，以便保护因内部短路对整流元件的损坏。变频器的型号确定后，应该在上级设置相应的熔断器和空气断路器作为保护开关，以保护保护硅元件。合理选择变频器的输入和输出电缆。根据变频器的功率选择导线截面合适的三芯或四芯动力电缆，但是不应该一味追求屏蔽电缆，应该似乎环境来决定，在输入侧装交流电抗器，根据变频器安装场所的其它设备对电网品质的要求，若变频器工作时已影响这些设备正常运行，可在变频器输入侧装交流电抗器来抑制由功率元件通断引起的谐波畸变和传导辐射。
结语
只有我们进一步重视变频器的电气安全，大力推广安全可靠、节能经济的变频器动力系统，了解变频设备的配电要求，结合设备情况确定配电系统，了解适用于变频器建筑的电气产品。变频器在智能建筑系统中的应用就会将随着电子技术的发展与变频器的不断更新会越来越广泛。
参考文献：
[1]陈一才，《智能建筑电气设计手册》，北京：中国建材工业出版社，1999.
[2]刘国林，《建筑物自动化控制》，北京：机械工业出版社，2002