摘 要：本文提出将变频器运用于中央空调系统中，使电机的输出功率跟随负载的变化，在很大程度上节约了能源。

关键词：中央空调；变频器；节能

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、频率可变的交流电的变流装置。在变频调速系统中，主要采用 “交—直—交”变频器。

迄今为止，在中小容量变频器中应用得最为广泛的是“交—直—交”电压型通用变频器。

由图1可见变频器主要由主回路（包括整流器、中间直流环节、逆变器）和控制回路组成，变频器基本构成分述如下：

（1）整流器。整流器的作用是把交流整流成直流。

（2）逆变器。最常见的结构形式是利用六个半导体主开关器件组成的三相桥式逆变电路。

（3）中间直流环节。由于逆变器的负载为异步电动机，属于感性负载。无论电动机处于电动或发电制动状态，其功率因数总不会为1，因此，在中间直流环节和电动机之间总会有无功功率的交换。这种无功能量要靠中间直流环节的储能元件来缓冲。

（4）控制电路。控制电路常由运算电路、检测电路、控制信号的输入、输出电路和驱动电路等构成。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等。

1 中央空调系统的组成

中央空调的冷水机组主要有两个水循环系统构成，即冷却水循环系统和冷冻水循环系统。压缩机不断地从蒸发器中抽取制冷剂蒸汽，低压制冷剂蒸汽在压缩机内部被压缩为高压蒸汽后进入冷凝器中，制冷剂和冷却水在冷凝器中进行热交换，制冷剂放热后变为高压液体，通过热力膨胀阀后，液态制冷剂压力急剧下降，变为低压液态制冷剂后进入蒸发器。在蒸发器中，低压液态制冷剂通过与冷冻水的热交换吸收冷冻水的热量，冷冻水通过盘管吹出冷风以达到降温的目的，温度升高了的循环水回到冷冻主机又成为了冷冻水，而变为低压蒸汽的制冷剂，在通过回气管重新吸入压缩机，开始新的一轮制冷循环。而冷却水在与制冷剂完成热交换之后，由冷却水泵加压，通过冷却水管道到达散热塔与外界进行热交换，降温后的冷却水重新流入冷冻主机开始下一轮的循环。

2 系统的设计方案

由于变频器的价格偏高，故许多用户常采用由一台变频器控制多台水泵的方案，即所谓1控X方案。

首先，由1号泵在变频控制的情况下工作；当用水量增大，1号泵工作频率上升，当已经达到额定频率而水压仍不足时，经过短暂的延时后，将1号泵切换为工频工作。同时变频器的输出频率迅速降为0HZ，然后使2号泵投入变频运行；

当2号泵也达到额定频率而水压仍不足时，又使2号泵切换为工频工作，让3号泵投入变频运行。

反之，当用水量减少时，则先1号泵退出工作，然后2号泵依次退出工作，完成一次加减泵的循环。

3 主电路接线图

本设计采用PLC对冷却水泵电机进行控制。其中采用了一台变频器对三台电机进行变频的调速控制。主电路主要由熔断器、断路器、电磁继电器无线电噪声滤波器、变频器和异步电动机组成。

4 PLC的选择

水泵1、2、3可变频运行，也可工频运行，需PLC的6个输出点，变频器的运行与关断由PLC的1个输出点，控制变频器使电机正转需1个输出信号控制，报警器的控制需要1个输出点，输出点数量一共9个。控制起动和停止需要2个输入点，变频器极限频率的检测信号占用PLC的2个输入点，系统自动/手动起动需1个输入点，手动控制电机的工频/变频运行需6个输入点，控制系统停止运行需1个输入点，检测电机是否过载需3个输入点，共需15个输入点。系统所需的输入/输出点数量共为24个点。本系统选用FXos-30MR-D型PLC。

5 变频器的选型

根据泵类负载的机械特性及其功率特性，应选择风机泵类专用变频器。

6 PID调节器

通过对被控制对象的传感器等检测控制量，将其与目标值（温度、流量、压力等设定值）进行比较。若有偏差，则通过此功能的控制动作使偏差为零。也就是使反馈量与日标值相一致的一种通用控制方式。它比较适用于流量控制、压力控制、温度控制等过程量的控制。此次使用硬件型控制形式。根据设计的要求，本系统的PID调节器内置于变频器中。

通过对中央空调系统的节能措施的研究，避免了不合理的低效用能，提高了能源的利用率，保证电力系统安全运行。

参考文献

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