变频技术在地铁环控系统的应用潜力

宗存

摘 要：随着地铁的广泛建设，优化地铁环控系统，降低地铁能耗，成为当前地铁发展的必然。在地铁环控系统中应用变频技术，不仅可以提升地铁环控系统的智能化，还可以有效大大降能减耗的目的。以下文章就来分析在地铁环控系统中应用变频技术的潜力。

关键词：地铁环控系统；变频技术；应用潜力

引言

将变频技术应用到地铁环控系统中，不仅降低地铁环控系统使用中的能耗，也应该提高地铁环控系统使用寿命，使地铁环控系统的电能转化效率得到提高，在实际应用中发挥巨大潜力，实现对地铁环控系统的节能优化。以下就对此做具体介绍。

1 变频技术原理

1.1 技术原理

变频技术原理：根据电机学，当转差率变化不大时， 异步电动机转速会与定子供电频率成正比，故此，若是可以连续改变定子供电频率， 就可以平滑地调节异步电动机转速。在实际地铁应用中，需要确保其环控系统具备良好的变频调速性能，应用变频技术这样就可以使定子相电压按不同规律变化，实现恒转矩、恒功率调速， 能够适应不同负载的地铁环控要求。

1.2 变频优势

变频技术与传统“定频空调”相比， 具有快速制冷、制热、节能、控制温度精确以及提高空调电压适应范围的优点， 同时也为国家能源的可持续利用做出一定的贡献。采用先进技术的变频空调，不仅在启动时电压较小，使空调可在低电压以及低温条件下进行启动，不仅可以提高空调的使用范围，同时也可以有效的节约能源，变频空调中可以实现从交流变频到直流的调速，能够依据变频技术、PWM脉宽调速控制技术以及矢量控制技术，提高变频空调的智能控制操作，不仅提高变频空调的调速范围，还易于实现变频过程的自动化，满足消费者的节能需求。

2 地铁环空系统的组成

地铁环控系统的组成，包含通风空调设备，诸如空调中的各类风机、风阀以及空调冷却塔、空调冷水机组等， 对于变频空调的地铁环控系统中，不仅包括具有功率因数校正的整流器以及两个三相逆变器，同时也具有其他的控制电路，该PMSM驱动控制系统中由双核MCU进行控制[1]。在系统中，还有两个三相逆变器，主要用于驱动压缩机永磁同步电机以及用于驱动风机永磁同步电机，其中的功率因数校正电路主要就是用于实现对母线电压的主动控制，对于其他的控制电路，主要用于控制变频空调实现在冷媒、环境温度以及室内机之间的通信等[2]。并且针对变频空调在压缩机与风机的驱动控制中，主要应用无位置传感器矢量控制压缩机永磁同步电机，这样可以保证机器不受高温、高压、密封环境的影响，保证机器设备的正常运行。

3 地铁环控系统中变频技术的应用潜力

3.1 节能

采用变频技术的地铁环控系统，为国家能源的可持续利用做出贡献，可以应用微电脑智能控制，对地铁环控系统的自动适应负载进行自动调整，可以有效提高电网功率因数，降低能源消耗，从而还节电率20%以上。并且在对地铁环控系统的供水设计中，应用变频技术，应该确保其水泵扬程与供水流量可以满足用户的最大需求，接节电器到供水系统中，改变水泵转速调节管道水流量，不仅可以取代阀门调节方式，还可以取得明显的节能效果[2]。应用变频技术，对环控系统进行节能控制，通过网络进行实时监控地铁站内的耗能信息，完成对不同设备用电的分析比较，优化节能控制策略，可以实现远程故障报警，不仅降低变频空调使用过程中的故障发生，也可以有效提高对故障变频空调的维修积极性，降低因机器设备故障而造成的能源浪费，可以有效实现地铁的安全高效运行，实现节能控制。

3.2 优化地铁温度控制

应用变频技术，可以根据系统中的温湿度变送器，对地铁站环控系统中进风道进行监测计算，需要定期对通风空调系统进行模式的控制与工况的转换，以确保地铁站厅内的干球温度在30±1℃，相对湿度在40-65%，并且还应该确保站台的干球温度为 28±1℃，实现对车站通风空调系统的BAS级监控管理。在正常运行状态下，对地铁室外日夜温差的蓄冷降温，可以有效抑制区间温度上升，因此需要关闭此时的车站隧道通风系统[3]；变频技术在地铁环控系统中，针对压缩机与风机的驱动控制，应用无位置传感器矢量控制压缩机永磁同步电机，实现在冷媒、环境温度以及室内机之间的通信，可以保证机器不受高温、高压、密封环境的影响，保证机器设备的正常运行。并且在夜间运行中，可以对隧道通风系统进行半小时纵向机械通风，这样就可以有效排除隧道中的废气及余热余湿，利用自然通风的形式进行通风换气；并且在列车正常运行时，针对地铁环控系统根据列车活塞作用，在区间隧道车站两端利用活塞风井实施通风换气，此时也可以关闭空调系统，降低能耗。

3.3 环保

变频空调技术发展中，应用到地铁环控系统中，更加注重健康绿色环保理念，不仅要降低对周围生活环境的污染，同时对节能减耗方面也提出更多的需求。对今后变频空调设计中，可以对水系统的变流量进行节能改造，这样不仅可以有效节省地铁环控系统使用费用，也可以使空调在改造后能够更好的运行，拥有更好的节能效果。可以根据变频空调水系统进行有效的节能控制，实施变流量控制，针对传统定流量控制中的要素，为避免冷水流量突然减小而引起蒸发器的冻结，以及在蒸发器内水流速改变对水侧放热系数的影响，以及水中有机物在流速低时会对管壁造成腐蚀[4]，改造变流量，可以采用的溴化锂吸收式冷水机组，确保水系统可以变流量运行，降低地铁环控系统使用过程中的能源浪费，具有环保潜力。不仅降低地铁环控系统使用过程中的故障发生，也可以降低因机器设备故障而造成的能源浪费。

3.4 提高地铁环控系统寿命

针对地铁内温湿度传感器、风管式温湿度传感器以及水管温度传感器的数据，从而获知环境控制参数，应用变频技术，并结合微电脑智能控制，对地铁环控系统的自动适应负载工况实施自动调整，不仅可以有效提高电网功率因数，防止通风空调系统机械磨损，还可以延长通风空调系统电机使用的寿命[5]；同时在地铁环控系统中，应用变频技术，不仅维修简便，还可以实现对地铁通风空调系统的电流限幅、过压失速以及短路、过压保护功能，不仅可以有效降低能源消耗，从而还可以是节电率达到20%以上。同时还可以实现节电器的软启动功能，平稳调节空调水流量，降低启动冲击的发生，调节水泵转速，改变水泵转速变化，不仅要保持泵体内部的流动状态，还将会确保泵体内的水流量与转速成正比，有效延长机组与管组寿命。

4 结束语

综上所述，在地铁环控系统中，应用变频技术，有效提高地铁环控系统的性能，可以有效实现对变频空调中电机转子转速与位置的估算，可以抑制谐波，也能够确保变频空调的运行效率；应用变频技术对地铁环控系统的各个运行环节进行控制，发挥巨大的应用潜力，提升地铁内低压设备的运行效率不仅可以有效节省地铁环控系统能耗，也可以为地铁运营提供良好的体验。

参考文献

[1]徐向彬.变频技术在地铁车辆空调系统中的应用分析[J].铁道运营技术，2009（1）.

[2]马守为.城市地铁环控系统节能措施与效果的初步研究[J].山西建筑，2010（6）.

[3]邓元媛.地铁环控大系统变风量节能效果模拟[J].建筑热能通风空调，2012（1）.

[4]赵振江.安全门对地铁环控系统的能耗分析[J].现代城市轨道交通，2011（2）.

[5]豆鹏亮.地铁活塞风与新型屏蔽门环控系统的数值研究[D].东华大学，2013.endprint