关于变频器在民用建筑节能中的应用分析__集群智

发布时间：2022-10-05 21:44 热度：

摘要：本文介绍了变频器在民用建筑中的节能原理,对主要设备（各类风机、水泵、组合空调器及电梯）如何选择变频器容量及对变频器本身优、缺点作了简要分析。
　　关健词：变频器节能原理功率因素
　　一.变频器的概念
　　变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。我们现在使用的变频器主要采用交一直一交方式（VVVF变频或矢量控制变频调速系统），通过微电子器件、电力电子器件和控制技术，将供给电机定子的工频交流电源经过二极管整流成直流．再由IGBT（复合全控型电压驱动式功率半导体器件）等逆变为频率和电压都可调的交流电源，此电源再拖动电机和负载。变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变部分为IGBT三相桥式逆变器，且输出为PWM（脉冲宽度调制）波形，中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。
　　二．变频器节能原理
　　一般使用的电机设备如各种风机、水泵和组合空调器中，随叶轮的转动，空气或液体在一定的速度范围内所产生的阻力大致与速度n的2次方成正比。随着转速的减小，电机负荷按转速的2次方减小。这种负载所需的功率与速度的3次方成正比。由流体力学原理知道．风机／水泵，风最l流量与电机转速及电机功率有如下关系:
　　
　　当所需风量、流量减小时，利用变频器通过调速的方式来调节风量、流量，可以大幅度地节约电能。由于高速时所需功率随转速增长过快．与速度的三次方成正比，所以通常不应使风机、泵类负载超工频运行。同时为了保证生产的可靠性，各种生产机械在设计配用动力驱动时，都留有一定的富余量。电机不应在满负荷下运行，除达到动力驱动要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成电能的浪费，在压力偏高时，可降低电机的运行速度．使其在恒压的同时节约电能。
　　三．变频器容量的选择
　　现就民用建筑中主要设备（各种风机、水泵、组合空调器及自动扶梯和垂直电梯等）的变频调速来选择变频器容量。
　　1．    变频器的容量有三种方法可以表示：
　　1)额定电流；
　　2)适配电动机的额定功率；
　　3)额定视在功率。
　　2．变频器的过载能力
　　不论是哪一种表示，归根到底还是对变频器额定电流的选择，应结合实际情况根据电动机可能向变频器吸收的电流来决定。通常变频器的过载允许电流与过程时间呈反时限的关系，如1.21N和1.51N(lN为额定电流）均可持续60S,而1.8lN及其以上仅可持续20S甚至更少。也就是说：不论任何时候向电动机提供在允许过载电流的持续时间都必须在限定的范围内；过载能力这个指标，对电动机来说，只有在起动（加速）过程中才有意义，在运行过程中．实际上等同于不允许过载.
　　因此在实际的民用建筑中一般采用的变频器在计算出负载电流后，还应考虑以下三个方面的因素：
　　一是用变频器供电时．电动机电流的脉动相对工频供电时要大些；二是电动机的起动要求，即是由低频、低压起动，还是额定电压、额定频率下直接起动；三是变频器使用说明书中的相关数据是用该公司的标准电机测试出来的。要注意按常规设计生产的电机在性能上可能有一定差异，故计算变频器的容量时要留适当余量。
　　下面就民用建筑中常见的风机、水泵、空调器及电动扶梯设备进行分类选择：
　　(1)对风机、水泵、空调器类负载的变频器选择这类负载的转矩与转速的二次方成正比，功率与转速的三次方成正比。负载通过变频器调速来调节风量、流量，可以大幅度节约电能.由于负载在高速时的需求功率增长过快，与负载转速的三次方成正比，所以不应使这类负载超工频运行。此类负载在选择变频器时电动机直接起动时所需变频器容量的计算，风机、泵类，采用挡板调节流