发表于：2010/9/23 13:03:15
#0楼
变频器在恒压供水上的应用
The Application of Inverter in the Constant Pressure Water Supply System
兆庄自动化设备有限公司 廖银（工程师）13738349382 13758893455
QQ：384612913
摘 要: 本文简要介绍了兆庄（zh600）变频器的特点及在恒压供水上的应用。
关 键 词: 兆庄变频器 恒压供水 节能
Abstract: The paper introduces the characteristics of zh600 inverter and its application in the constant pressure water supply system.
Keywords: Zh600 inverter Constant pressure water supply Energy-saving
1 引言
用户用水的多少是经常变动的，因此，供水不足或供水过剩的情况时有发生。而用水和供水之间的不平衡集中地表现在供水的压力上:用水多而供水少，则压力低;用水少而供水多，则压力大。保持供水的压力恒定，可使供水和用水之间保持平衡。
2 兆庄变频器
兆庄变频器使用空间矢量控制技术适用于楼宇自控等各类场合。在恒压供水中可以采用这种变频器。
(1) 一般特性
l 变频器类型:采用IGBT的PWM控制;
l CPU:32位高速DSP;
l 控制方式:V/F空间矢量PWM控制技术;
l 2~10kHz载波频率;
l 0.5~400Hz输出频率;
l 恒转矩，变转矩双功率等级;
l 可移动的控制面板(读或写参数)。
(2) 空间矢量PWM技术
此方式在控制方面有很多优点:低电流纹波，低转矩纹波，低电机温升，并提高了功率因数，这是IH变频器的基本特性。这种空间矢量PWM技术在很多应用场合得到了验证。
(3) 内置PI控制
此功能适用于过程控制，通过闭环的给定值和反馈值之间的比较，应用比例，积分的算法可控制流量、温度、压力等。
3 在恒压供水中的应用
恒压供水是指用户端在任何时候，不管用水量的大小，总能保持管网中水压的基本恒定。在恒压供水系统中，为保持管网水压的基本恒定，需要变频器根据给定的压力信号与管网水压的反馈信号进行比较以调节水泵的转速，达到控制管网中水压的目的。
3.1 系统硬件构成
本系统采用变频器和压力传感器作为中心控制装置，实现所需功能。压力传感器为宝鸡传感器研究所生产的工业过程控制型CYG2000系列压力传感器。压力用液晶数显表显示，量程选用0～0.5MPa,对应反馈电流4～20mA，供电类型24VDC，级别0.25%FS，压力传感器的反馈电流I(mA)与管网压力H(MPa)之间的关系如图1所示。
图1 压力与反馈电流的关系
对应的函数关系式为: I=32H+4
其中，I—反馈电流，mA; H—管网压力，MPa。
例如:当H=0.35(MPa)时，反馈电流:
I=32×0.35+4=15.2(mA)
由于电机功率为45kW，额定电流98A，所以选择zh600系列兆庄变频器，按变转矩性能设定时，适用电机55kW，额定电流115A，故能满足要求。
3.2 系统原理
本系统选用的兆庄通用变频器，内置PI控制功能，对节省系统的成本很有利。首先需设定PI功能有效，然后确定PI控制器的信号类型为反馈信号输入，设定值由面板给定。恒压供水系统如图2所示。
图2 恒压供水系统图
将管网的实际压力经反馈后与给定压力进行比较，当管网压力不足时，增大输出频率，水泵转速加快，使管网压力上升。反之，水泵转速减慢，使管网压力下降。以保持供水压力的稳定。
3.3 系统介绍
为保证系统的可靠性，必须提供工频/变频两种操作方式，以减少因变频器故障或设备检修维护等原因而造成无法供水的现象，要求控制系统必须设立手动工频操作方式，本系统采用转换开关来实现工频/变频之间的转换，在变频操作方式下，交流接触器KM2和KM4采用互锁控制方式，同理，在工频操作方式下，交流接触器KM3和KM5也采用互锁控制方式。恒压供水系统原理如图3所示。
图3 恒压供水系统原理图
(1) 系统主回路
变频器恒压供水系统的水泵采取一备一用方式即要求一台水泵供水, 另一台备用, 当使用的水泵出现故障或检修时, 另一台马上投入运行, 不使供水中断。并且两台水泵均为变频器驱动, 并要求在变频器故障时, 可自动实现工频/变频切换。
(2) 控制系统结构
l 该系统为一备一用，工频/变频自动切换的恒压供水系统;
l 此系统压力通过面板设定，具体根据水泵的特性0～50Hz对应0～0.5Mpa，例如:欲设定管网水压为0.4 MPa，压力设定值为其额定值的80%;
l 本系统具有电动机过压、欠压、过流，变频器过热等故障保护功能;
l 为了确保系统的安全，除了设定变频器内的电子热保护功能外，还采用热继电器来进行电动机的热保护。
3.4 系统参数设定
主要参数设定如附表所示。
4 系统特点
(1) 由于兆庄系列变频器采用空间矢量控制技术，此控制方式的突出优点为低电流纹波，低转矩纹波，低电机温升，并提高了功率因数。根据实际运行观察，此系统的功率因数长期保持在0.95以上。
(2) 由于采用“一拖二”控制方式, 硬件投资成本较少, 具有较高的价格竞争优势。
(3) 系统基本不受用户的使用场所和应用环境限制, 具有较强的通用性和灵活性。此系统可通过适当设置比例环节参数P和积分环节参数I，使系统的动态性能和稳态性能较好。根据现场观测，稳态时管网的压力为设定值的±2%。
5 结束语
兆庄变频器在恒压供水系统中的应用已获得成功，试验数据显示系统控制品质良好，响应速度快。实现了预定的设计功能，保证了系统的稳态性和安全性。在长期运行中取得了良好的节能效果，节能达20%到30%。
The Application of Inverter in the Constant Pressure Water Supply System
兆庄自动化设备有限公司 廖银（工程师）13738349382 13758893455
QQ：384612913
摘 要: 本文简要介绍了兆庄（zh600）变频器的特点及在恒压供水上的应用。
关 键 词: 兆庄变频器 恒压供水 节能
Abstract: The paper introduces the characteristics of zh600 inverter and its application in the constant pressure water supply system.
Keywords: Zh600 inverter Constant pressure water supply Energy-saving
1 引言
用户用水的多少是经常变动的，因此，供水不足或供水过剩的情况时有发生。而用水和供水之间的不平衡集中地表现在供水的压力上:用水多而供水少，则压力低;用水少而供水多，则压力大。保持供水的压力恒定，可使供水和用水之间保持平衡。
2 兆庄变频器
兆庄变频器使用空间矢量控制技术适用于楼宇自控等各类场合。在恒压供水中可以采用这种变频器。
(1) 一般特性
l 变频器类型:采用IGBT的PWM控制;
l CPU:32位高速DSP;
l 控制方式:V/F空间矢量PWM控制技术;
l 2~10kHz载波频率;
l 0.5~400Hz输出频率;
l 恒转矩，变转矩双功率等级;
l 可移动的控制面板(读或写参数)。
(2) 空间矢量PWM技术
此方式在控制方面有很多优点:低电流纹波，低转矩纹波，低电机温升，并提高了功率因数，这是IH变频器的基本特性。这种空间矢量PWM技术在很多应用场合得到了验证。
(3) 内置PI控制
此功能适用于过程控制，通过闭环的给定值和反馈值之间的比较，应用比例，积分的算法可控制流量、温度、压力等。
3 在恒压供水中的应用
恒压供水是指用户端在任何时候，不管用水量的大小，总能保持管网中水压的基本恒定。在恒压供水系统中，为保持管网水压的基本恒定，需要变频器根据给定的压力信号与管网水压的反馈信号进行比较以调节水泵的转速，达到控制管网中水压的目的。
3.1 系统硬件构成
本系统采用变频器和压力传感器作为中心控制装置，实现所需功能。压力传感器为宝鸡传感器研究所生产的工业过程控制型CYG2000系列压力传感器。压力用液晶数显表显示，量程选用0～0.5MPa,对应反馈电流4～20mA，供电类型24VDC，级别0.25%FS，压力传感器的反馈电流I(mA)与管网压力H(MPa)之间的关系如图1所示。
图1 压力与反馈电流的关系
对应的函数关系式为: I=32H+4
其中，I—反馈电流，mA; H—管网压力，MPa。
例如:当H=0.35(MPa)时，反馈电流:
I=32×0.35+4=15.2(mA)
由于电机功率为45kW，额定电流98A，所以选择zh600系列兆庄变频器，按变转矩性能设定时，适用电机55kW，额定电流115A，故能满足要求。
3.2 系统原理
本系统选用的兆庄通用变频器，内置PI控制功能，对节省系统的成本很有利。首先需设定PI功能有效，然后确定PI控制器的信号类型为反馈信号输入，设定值由面板给定。恒压供水系统如图2所示。
图2 恒压供水系统图
将管网的实际压力经反馈后与给定压力进行比较，当管网压力不足时，增大输出频率，水泵转速加快，使管网压力上升。反之，水泵转速减慢，使管网压力下降。以保持供水压力的稳定。
3.3 系统介绍
为保证系统的可靠性，必须提供工频/变频两种操作方式，以减少因变频器故障或设备检修维护等原因而造成无法供水的现象，要求控制系统必须设立手动工频操作方式，本系统采用转换开关来实现工频/变频之间的转换，在变频操作方式下，交流接触器KM2和KM4采用互锁控制方式，同理，在工频操作方式下，交流接触器KM3和KM5也采用互锁控制方式。恒压供水系统原理如图3所示。
图3 恒压供水系统原理图
(1) 系统主回路
变频器恒压供水系统的水泵采取一备一用方式即要求一台水泵供水, 另一台备用, 当使用的水泵出现故障或检修时, 另一台马上投入运行, 不使供水中断。并且两台水泵均为变频器驱动, 并要求在变频器故障时, 可自动实现工频/变频切换。
(2) 控制系统结构
l 该系统为一备一用，工频/变频自动切换的恒压供水系统;
l 此系统压力通过面板设定，具体根据水泵的特性0～50Hz对应0～0.5Mpa，例如:欲设定管网水压为0.4 MPa，压力设定值为其额定值的80%;
l 本系统具有电动机过压、欠压、过流，变频器过热等故障保护功能;
l 为了确保系统的安全，除了设定变频器内的电子热保护功能外，还采用热继电器来进行电动机的热保护。
3.4 系统参数设定
主要参数设定如附表所示。
4 系统特点
(1) 由于兆庄系列变频器采用空间矢量控制技术，此控制方式的突出优点为低电流纹波，低转矩纹波，低电机温升，并提高了功率因数。根据实际运行观察，此系统的功率因数长期保持在0.95以上。
(2) 由于采用“一拖二”控制方式, 硬件投资成本较少, 具有较高的价格竞争优势。
(3) 系统基本不受用户的使用场所和应用环境限制, 具有较强的通用性和灵活性。此系统可通过适当设置比例环节参数P和积分环节参数I，使系统的动态性能和稳态性能较好。根据现场观测，稳态时管网的压力为设定值的±2%。
5 结束语
兆庄变频器在恒压供水系统中的应用已获得成功，试验数据显示系统控制品质良好，响应速度快。实现了预定的设计功能，保证了系统的稳态性和安全性。在长期运行中取得了良好的节能效果，节能达20%到30%。
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日出东海落西山，愁也一天，喜也一天；遇事不钻牛角尖，人也舒坦，心也舒坦。改变心态，改变一生。