变频技术在冷冻站控制中的应用分析

曹英俊

摘 要：随着现代电子技术的发展，变频控制技术已经发展到相当成熟的阶段。国内很多品牌的变频器已经可以达到性能稳定，价格不高。由于市场竞争激烈，国外品牌的变频器的价格也不再是可望不可及的天价产品。变频调速技术是一种高效节能技术，对于可调速的电机拖动系统，有明显的节能降耗的效果。如今变频器已经被广泛应用于各行各业。

关键词：变频技术；冷冻站控制；应用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.05.202

南京东创系统工程有限公司承接的各大冷冻站的控制均采用了变频调速系统对冷冻泵，冷却泵，热水泵，以及补水泵进行调节，以达到对能量的高效利用的效果。从客户使用的效果上看，应用变频控制技术的项目均取得了运行稳定，控制精准，节能效果明显的显著效果。因此采用变频器进行控制已经成为公司的主打产品。日益受到客户的欢迎和认可。

1 变频工作原理

可见降低转速能大大降低轴功率达到节能目的。

据统计电机轴转速每升高10%，可以使电机小高功率增加33.1%。转速没降低10%，可以使电机消耗功率减少27.1%。通过频率的降低，电机的转速降低，就可以有效的降低电机消耗的功率。具有明显的节能效果。

2 变频器

变频器是变频调速节能技术的核心器件，其主要电路由整流器、滤波器和逆变器三部分组成。原理图如图1：

整流器的作用是将恒频、恒压的交流电变换为直流电，起变压的作用。滤波器则是对经过整流后的直流电进行滤波。而逆变器是将直流电调制成频率电压可以变化的交流电，是变频器的主要部分。50HZ、380V 电源经过整流器、滤波器后成为直流电，在经过逆变器转换成频率电压都可以调节的交流电。在变频器主回路中，电能经过了交流-直流-交流的变换。例如，水泵电动机转速是1450rpm，由变频器提供30～50HZ任一频率电源，则电动机可以运行在870～1450rpm之间的任一速度。

在中央空调冷冻站的控制当中，主机启动后，水泵是不能停止的，如果没有变频器，水泵电机在工频下运行，通常情况下水泵的选型的保有余量的，水泵在额定功率下运行，压力过高，不但易造成水泵泵体及管道阀门的损坏，而且造成电能的浪费。当采用变频器时，冷冻泵用来保持供回水压差的恒定。以保证最不利端的供水。选用变频器的同时，选用PID调节不仅能够保证水压，同时可以最大效果的节能。

3 实际应用中的经济技术分析

（1）经济分析。实际应用中，根据剪辑实际运行中的频率变化值，可概算出实际用电量，与额定功率比较，近似得出节电量。

以频率变化概算。以地铁项目中的一个车站为例，冷冻泵22KW*2台 冷却泵15KW*2台 每天工作12小时算.预测节电情况如下。

电机在变频控制下，频率保持在30～50HZ之间波动，非过渡季节负荷稳定，基本保持在43～47HZ之间。取其平均值f1=45HZ。

（2）技术分析。变频调速具有如下优点：1）高效节能：变频控制节能效果明显，变频控制节电效果可达到20%～60%；2）降低噪音：变频控制下，水泵噪音明显减轻，改善环境质量；3）降低损耗：变频控制下，电机为软启动，转速逐渐增加，避免工频启动下对设备的冲击，水泵运行中转速一般小于额定转速，减少是磨损，对管道和阀门亦起到保护作用。降低了维修量和材料费用；4）保护功能完善：变频器对水泵的电机提供全方位的保护，包括过流、过压、过热、短路和缺相等保护功能。能有效的防止电机故障损坏，延长设备的使用寿命。

4 总结

变频调速控制系统通过改变电动机电源的频率，来改变电动机的转速，从而改变电动机的轴功率，以达到控制水泵出水量和节能的目的。四台变频器的应用，每年可节约电量可观。不仅节约了成本，更加保护的环境，达到了节能减排的效果。随着变频器技术的飞速发展和成熟，目前国内生产的变频器的价格较低，性能良好，变频技术在冷冻站的控制中已经越来越多的应用于实际案例中。