交流鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)是工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用較廣泛的用電設(shè)備。但它是反電動(dòng)勢(shì)為主的負(fù)載，即它以反電動(dòng)勢(shì)來(lái)平衡外加電壓。電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的增加而逐漸增大，電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)之初反電動(dòng)勢(shì)為0，所以起動(dòng)時(shí)沖擊電流很大，在電機(jī)容量較大時(shí)，會(huì)對(duì)電網(wǎng)及其他負(fù)載造成干擾甚至危害電網(wǎng)的安全運(yùn)行。為了解決這個(gè)問(wèn)題，智能節(jié)電器采用多種降壓起動(dòng)方式:早期的串聯(lián)電抗或電阻起動(dòng)方式、自禍變壓器降壓起動(dòng)方式、星一三角轉(zhuǎn)換起動(dòng)器、晶閘管交流調(diào)壓起動(dòng)器;近年來(lái)隨著電力電子技術(shù)的快速發(fā)展、大功率逆變器件的推出、可靠性極大提高和成本下降，節(jié)電器變頻器被廣泛應(yīng)用于大功率交流電機(jī)的起動(dòng)、調(diào)速和控制。

變頻節(jié)電軟起動(dòng)器從Zo世紀(jì)so年代開(kāi)始在電機(jī)起動(dòng)、調(diào)速領(lǐng)域應(yīng)用，隨著PWM逆變、IPM功率器件、微電腦控制技術(shù)在電力電子控制電路中的廣泛應(yīng)用，現(xiàn)在已發(fā)展成為高性能智能型軟起動(dòng)器。目前變頻器技術(shù)已相當(dāng)成熟，可靠性極高，被廣泛應(yīng)用于交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)，成為現(xiàn)代電氣傳動(dòng)技術(shù)的一個(gè)主要發(fā)展方向。世界上許多知名電氣公司都有功能完善的變頻器系列產(chǎn)品.應(yīng)用較多品牌有口本安川電機(jī)、三菱，德國(guó)西門子，英國(guó)歐路，ABB，臺(tái)灣東元、臺(tái)安等。

1.控制方案

反映生產(chǎn)車間機(jī)組的發(fā)熱情況、體現(xiàn)冷凍效果的是回水溫度T,。與進(jìn)水T;之間的“溫差”O(jiān)t，因?yàn)闇夭畹拇笮》从沉搜h(huán)水從生產(chǎn)車間機(jī)組帶走的熱量。把溫差△t作為控制的主要依據(jù)，通過(guò)變頻調(diào)速實(shí)現(xiàn)溫差控制是可取的。溫差大，說(shuō)明生產(chǎn)車間機(jī)組產(chǎn)生的熱量多，則提高循環(huán)水泵的轉(zhuǎn)速、加快冷凍水的循環(huán)，反之，溫差小，說(shuō)明生產(chǎn)車間機(jī)組產(chǎn)生的熱量少，可以適當(dāng)降低循環(huán)水泵的轉(zhuǎn)速、減緩冷凍水的循環(huán)。

實(shí)際運(yùn)行表明，把溫差值控制在3}5℃的范圍內(nèi)是比較適宜的。

山于進(jìn)水溫度是隨環(huán)境溫度而改變的，因此，把溫差恒定為某值并非上策。因?yàn)椴捎弥悄芄?jié)電器時(shí)，所考慮的不僅僅是冷凍效果，還必須考慮節(jié)能效果。溫差值定低了，水泵的平均轉(zhuǎn)速上升，影響節(jié)能效果;溫差值定高了，在進(jìn)水溫度偏高時(shí)，又會(huì)影響冷凍效果。實(shí)踐表明，根據(jù)進(jìn)水溫度來(lái)隨時(shí)調(diào)整溫差的大小是可取的。即:進(jìn)水溫度低時(shí)，應(yīng)主要著眼于節(jié)能效果，控制溫差可是當(dāng)?shù)馗咭稽c(diǎn);而在進(jìn)水溫度高時(shí)，則必須保證冷凍效果，控制溫差應(yīng)低一些。

考慮到節(jié)能和空調(diào)冷凍水的綜合效果，智能節(jié)電器利用溫差控制為主，進(jìn)水溫度控制為輔來(lái)控制冷凍水系統(tǒng)。用一臺(tái)智能節(jié)電器控制一臺(tái)冷凍水循環(huán)泵電機(jī)，具體方式:用溫度傳感器采集進(jìn)水和出水溫度，通過(guò)溫差PID將溫差量變?yōu)槟M量反饋給中央處理器，然后山中央處理器控制智能節(jié)電器輸出為設(shè)定的低頻值，電機(jī)轉(zhuǎn)速減慢，水流量減少;當(dāng)進(jìn)水溫度較高時(shí)，生產(chǎn)車間機(jī)組有更多的熱量需要帶走，這時(shí)中央處理器使智能節(jié)電器輸出設(shè)定的較高頻率值，電機(jī)轉(zhuǎn)速加快，水流量增加，帶走更多的熱量;當(dāng)進(jìn)水溫度較低時(shí)，中央處理器使智能節(jié)電器輸出設(shè)定的較低頻率值，減緩電機(jī)轉(zhuǎn)速，控制水流量，達(dá)到節(jié)能的效果。這樣能夠根據(jù)系統(tǒng)實(shí)時(shí)需要，提供合適的流量，不會(huì)造成電能浪費(fèi)。

2溫度信號(hào)的轉(zhuǎn)換

山于溫度較低，變化范圍也不大，故溫度傳感器以鉑電阻(Pt100)為宜。對(duì)于信號(hào)轉(zhuǎn)換，直接采用AL808溫差PID，不但可將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換O}lOV的標(biāo)準(zhǔn)模擬量信號(hào)，而且可以顯不回水溫度、進(jìn)水溫度、溫差值，使用起來(lái)很方便。

3軟起動(dòng)智能節(jié)電器配置方案

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況及中央空調(diào)水泵的使用特性，對(duì)37kW中央空調(diào)冷凍水泵采取一對(duì)一控制的方式配置軟起動(dòng)智能節(jié)電器，智能節(jié)電器型號(hào)為JEX-CHV 110-037T4 ,額定功率37kW，額定輸出電流75A

智能節(jié)電器設(shè)置有遠(yuǎn)程和本地兩種控制方式。保留原有的工頻系統(tǒng)及其聯(lián)動(dòng)方式不變，且和智能節(jié)電器互為備用。

4 JEX-CHV110系列軟起動(dòng)智能節(jié)電器

JEX-CHV 110通用型矢量智能節(jié)電器采用高性能的矢量控制技術(shù)(電流矢量控制)，強(qiáng)大的32bit ARM+16bit DSP雙CPU控制方案，大大提高了運(yùn)算速度，不但使低速時(shí)的輸出轉(zhuǎn)矩提高，而且加快了對(duì)負(fù)載變化的快速響應(yīng)，提高了調(diào)速精度。采用矢量控制技術(shù)徹底解決過(guò)去1/F，控制方式影響生產(chǎn)周期的問(wèn)題，同時(shí)提高節(jié)電率。此外寬電壓設(shè)計(jì)以及轉(zhuǎn)速跟蹤功能保障了在電網(wǎng)電壓波動(dòng)頻繁的情況下智能節(jié)電器仍能正常工作。

輸入輸出特性:輸入電壓范圍，380/220V士巧%;輸入頻率范圍，47}63Hz，輸出電壓范圍，0一額定輸入電壓;輸出頻率范圍，0}600Hz}    外圍接口特性:可編程數(shù)字輸入，6路輸入，其中1路可作高速脈沖輸入;可編程模擬量輸入，All 0}lOV輸入，AI2 O}lOV或0}20mA輸入;開(kāi)路集電極輸出，1路;繼電器輸出，2路;模擬量輸出，1路，分別可選0/4}20mA或0/2} l OV    技術(shù)性能特性:   (1)控制方式:開(kāi)環(huán)矢量控制、V/F控制。    (2)過(guò)載能力:150%額定電流60x;180%額定電流10x0    (3)調(diào)速比:無(wú)PG矢量控制，1:100;有PG矢量控制，1:1000    (4)載波頻率:1.0k } 16.OkHz，可根據(jù)溫度和負(fù)載特性自動(dòng)調(diào)整。

功能特性:    (1)頻率設(shè)定方式:壓力和流量?jī)陕沸盘?hào)比較輸出，可采用數(shù)字、模擬量、脈沖頻率、串行通信、多段速及簡(jiǎn)易PLC ,PID等設(shè)定，實(shí)現(xiàn)設(shè)定的組合和方式切換。    (2)信號(hào)轉(zhuǎn)換板采用霍爾模塊，將壓力和流量比例閥的O}lA信號(hào)轉(zhuǎn)換成O}lOV信號(hào)給智能節(jié)電器做反饋，也可以直接接O}lOV信號(hào)。    (3)低頻轉(zhuǎn)矩大:可快速起動(dòng)，不影響生產(chǎn)周期。    (4)過(guò)載能力強(qiáng):在重負(fù)載沖擊下，不跳脫，保證生產(chǎn)和產(chǎn)品品質(zhì)。    (5)IP54防護(hù)等級(jí)，全封閉設(shè)計(jì)，柜式、壁掛兩用。防塵、防氣、防腐蝕，環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。    (6)內(nèi)置直流電抗器(15kW以上型號(hào))，有效提高功率因數(shù)，抑制諧波。    (7)市電/節(jié)電運(yùn)行雙回路安全設(shè)計(jì)，確保系統(tǒng)無(wú)故障，不影響生產(chǎn)。    (8)具有自動(dòng)復(fù)位、掉電復(fù)位功能，保證生產(chǎn)連續(xù)及生產(chǎn)效率。    (9)具有故障保護(hù)自鎖功能。    (10)抗干擾能力強(qiáng)，輸入/輸出動(dòng)力線均加裝濾波磁環(huán)，強(qiáng)、弱電分開(kāi)走線，充分考慮安全規(guī)范要求。    (11)內(nèi)置PID調(diào)節(jié)器，可以方便地組成溫度、壓力、流量等過(guò)程量的閉環(huán)控制系統(tǒng)。    (12)簡(jiǎn)易PLC、多段速控制功能:16段速控制。    (13)瞬時(shí)停電不停機(jī)功能。    (14)轉(zhuǎn)速追蹤再起動(dòng)功能:實(shí)現(xiàn)對(duì)旋轉(zhuǎn)中的電機(jī)的無(wú)沖擊平滑起動(dòng)。    (15)QUICK/JOG鍵功能:用戶自山定義的多功能快捷鍵。    (16)自動(dòng)電壓調(diào)整功能:當(dāng)電網(wǎng)電壓變化時(shí)，能自動(dòng)保持輸出電壓恒定。    (17)提供多達(dá)27種故障保護(hù)功能:過(guò)流、過(guò)壓、欠壓、過(guò)溫、缺相、過(guò)載等。

5節(jié)能改造效果

2010年5月，選用JEX-CHV 110-OSST4變頻軟起動(dòng)節(jié)電器對(duì)公司醫(yī)藥包裝制造部中央空調(diào)37kW冷凍水泵進(jìn)行節(jié)能改造。保留原引風(fēng)機(jī)自禍降壓起動(dòng)器，加裝變頻節(jié)電器與之并聯(lián)使用。通過(guò)變頻節(jié)電器內(nèi)部市電/節(jié)電運(yùn)行雙回路安全保護(hù)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)2套系統(tǒng)互鎖。其中一套系統(tǒng)使用時(shí)另一套系統(tǒng)與電源及負(fù)載隔離，在保證變頻器、自禍降壓起動(dòng)器安全的同時(shí)提高系統(tǒng)可靠性，確保系統(tǒng)無(wú)故障，不影響中央空調(diào)運(yùn)行。

變頻節(jié)電器控制方式改造后的效果:    (1)采用閉環(huán)控制，山操作臺(tái)面板冷卻水溫設(shè)定電位器提供0} l OV信號(hào)，經(jīng)All端子輸入?？照{(diào)機(jī)組冷卻水溫差信號(hào)經(jīng)AI2輸入，可按需要進(jìn)行軟件組態(tài)并設(shè)定溫度進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，使電機(jī)輸出功率隨熱負(fù)載的變化而變化，在滿足使用要求的前提下達(dá)到較大限度的節(jié)能。    (2)變頻降速運(yùn)行和軟起動(dòng)，減少了振動(dòng)、噪音和磨損，延長(zhǎng)了設(shè)備維修周期和使用壽命，提高了設(shè)備的MTBF(平均故障維修時(shí)間)值，并減少了對(duì)電網(wǎng)沖擊，提高了系統(tǒng)的可靠性    (3)智能節(jié)電器控制系統(tǒng)具有各種保護(hù)措施，使系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)率和安全可靠性大大提高。    (4)智能節(jié)電器控制系統(tǒng)與原控制系統(tǒng)互為互鎖，不影響原系統(tǒng)的運(yùn)行，在智能節(jié)電器控制系統(tǒng)檢修或故障時(shí)，原控制系統(tǒng)照樣可以正常運(yùn)行。    (5)智能節(jié)電器全自動(dòng)控制，運(yùn)行頻率山PID自動(dòng)給定，無(wú)需人工調(diào)節(jié)，提高了自動(dòng)化水平，運(yùn)行安全可靠。    運(yùn)行方式:山操作臺(tái)起動(dòng)、停比、市電/停比/節(jié)電模式開(kāi)關(guān)控制節(jié)電器、自禍起動(dòng)器的運(yùn)行與停。

節(jié)電效果:水泵軟起動(dòng)變頻節(jié)電器采用變頻方式裝置，通過(guò)改變水泵的起動(dòng)狀態(tài)及轉(zhuǎn)速，從而改變中央空調(diào)系統(tǒng)工作狀態(tài)，同時(shí)系統(tǒng)利用空調(diào)冷卻水溫度差反饋，組成閉環(huán)控制系統(tǒng)，確?？照{(diào)機(jī)組處于良好的工作狀態(tài);空調(diào)水泵根據(jù)機(jī)組工況自動(dòng)調(diào)整至合適轉(zhuǎn)速，減少電機(jī)負(fù)荷，從而大大降低電能消耗;該裝置自投運(yùn)以來(lái)，智能節(jié)電器控制性能優(yōu)異、工作可靠性高，節(jié)電效果明顯，經(jīng)跟蹤測(cè)算節(jié)電率可達(dá)到30%。