基于变频器的空调变速节能原理分析

张威威

摘要：我们国家所使用的空调一般都是体积比较庞大，耗电量比较高，而且系统没有很好的自动化控制水平；这样笨重的空调会浪费很多的自然源以及能源。所以如果我们对变频空调自动控制系统高效节能进行一定程度的研究，可以降低系统的能耗，让生产的效率得到很大程度上的提高。我们研发出了一种以PLC为基础的变频空调节能控制方案，希望可以得到人们的认可。

关键词：变频空调；PLC；节能控制；模糊控制

1变频空调技术原理

变频调速技术是一种在电力电子技术以及微电子技术和自动控制技术等不断发展的基础上所研究出来的新型的调节技术，变频调速技术其实就是使用变频器让交流电源的频率可以不间断的进行改变，进一步让电动机的转速得到提高。变频空调系统可以根据实际的需要对空气进行一系列的处理工作，以达到使用者在感官上的需要。对空气进行一定的干燥，这样可以让风量以及风速等保持在一个相对稳定的状态中。

2变频空调控制系统实现

2.1系统的总体设计方案及设计原则

2.1.1系统总体设计方案

我将探索采用变频PLC技术来实现对循环水泵转速的调节，用来提高机器使用寿命，让其可以更高效稳定的完成系统的工作任务。想要做到自动控制：首先，我们把PLC（可编程逻辑控制器）当成是变频控制柜最关键的地方，然后我们可以使用PLC和变频器来控制水系统并且对其工作实施监管；其次，水循环系统回水的温度和湿度传感器对回水温的控制是非常重要的；最后，利用模糊PID控制来调节变频空调系统频率智能控制的大小。

我们把PLC当成是循环水系统的中央处理器，它发挥的作用是进行整体控制，变频空调水系统将通过出口管道温度进行良好的控制，使其在完成所述温度转变后输入到PLC中，将得到具有给定值的数据信号进行一系列的比较然后使用模糊PID运算得到结果，数据的完成将被发送到逆变器，根据所得到的数据信号与相应的项目，以改变输入电源的频率然后对其进行调整，对水泵的转速进行一定的调整。

2.1.2系统设计原则及步骤

PLC的控制系统做的并不是很好，所以我们在进行设计的时候要注意到下面提到的这几个要点：

（1）以满足工业要求。控件的设计之前，我们必须了解相关情况，尤其是特殊行业的优势，设计出符合企业自身发展的控制系统。

（2）系统设计完成了以后，要考虑到设备操作的难易程度，尽可能的为企业节省能源和资源，防止浪费和成本的增加。

（3）注重系统的安全性和稳定性问题。无论是什么设备和系统，保证人身的安全是工作的基础，我们需要充分的认识到这一点的重要性。

2.2可编程逻辑控制器的基本结构及工作原理

2.2.1可编程逻辑控制器的基本结构

PLC计算与计算机组成作比较的话从硬件上来有些地方是一样的，比如说他们都有CPU，内存和电源等构建。详细的结构如下图所示：

（1）CPU：这是任何工具最主要的地方，控制由微处理器和控制接口电路等的接收处理和存储的节目的要求；微处理器功能是该系统的控制接口电路主要用于建立内部单元和接触设备之间的微处理器，包括匹配信号，数据缓冲器，管理中断等内进行的计算和协调的逻辑。这样可以让计算机的处理速度更加的迅速，提升到一个更高的水平上去。

（2）存储器：氛围系统存储器和用户存储这两种，第一种存储在系统程序的编制里面，该软件是实现在PLC的控制下而存在的，消费者没有权利对其进行编辑；第二种包括扩展程序存储器和数据存储器，消费者可以根据自己的需要和喜好对其进行相应的处理和修改。

（3）电源：PLC电源通常不会出现什么问题，他们具有比较强的抗干扰的能力，电源对于一个电器的工作来说同样起着至关重要的作用。只有它进行了供电的工作，才可以保证其他的部件可以顺利的进行各项工作。

2.2.2PLC工作原理

PLC的工作方法和电脑在不少地方都有很大的差异，他们看似有着很大的联系，其实在实际操作的过程中差别还是很大的。PLC在打开的时候，PLC将被存储在内存中按照已经编辑号的程序进行特定的工作，工作完成了之后又恢复到最开始的状态以开始新一轮的工作，这是一个循环反复的过程。

（1）输入刷新链接：PLC将是从他的位置比数据信号通过输入接口以存储单元的相对存储器。该输入信号是根据它有没有通过“0”或“1”存储在输入图像寄存器区域（Ⅰ-区域）来进行判断的。这个就被叫做是刷新环节。如果我们进入了这个环节，系统的工作就算是真正的开始了。

（2）程序执行阶段：PLC将使用梯子语言把程序从上到下，从左到右的进行细致的扫描，根据该方法进行复查。扫描所得到的数据将根据实际情况用于相应的逻辑或算术运算的程序里面去，把得到的数据短时间内存储在相应的存储单元。

2.3PLC硬件及软件介绍

GX?Developer是三菱所使用的一种编程软件，它可以对Q系列、QnA系列、A

系列（包括运动控制CPU）、FX系列PLC梯形图、指令表、SFC等进行处理。

GX?Developer编程软件有下面两个主要的特点。

（1）操作简便①标签编程。程序带有标签编程，这是没有必要知道设备的数量，并且可以根据标签创建的标准程序。由标签编程提出的方案可根据汇编用作实际的程序。②功能块。功能块是用于提高顺序程序的开发效率的目的而开发的功能。

（2）丰富的调试功能①由于使用梯形逻辑测试功能的结果，让调试工作可以进行的更加简单。通过这个软件可以在模拟上线调试随身携带，不需要与可编程控制器连接。（2）在帮助菜单中，有一个CPU的错误消息，一个特殊继电器/特殊寄存器描述，等等。如果在线调试过程中出现错误，或者如果程序编辑器想知道特殊继电器/特殊寄存器，非常简单的查询到相关信息的内容。

2.4控制柜回路设计

我们把第一台泵当成来一个例子，如下图所演示的，使用万能开关我们可以更好的在手动和自动操作之间进行转换，把出电信号运送到水泵里面去。打开触点Q0.6控制中间继电器1ZJ0，从而控制1ZJ0常开触点的通断来控制1KM0，这就是变频操作。如果我们希望机器自己就可以停止工作，那么就需要把触点Q0.5打开接通从而1MT的常闭触点断开，关闭常开触点，信号传输到1#泵的启动柜中，水泵最后就会不再运行工作了。

2.5程序设计

用户程序应该是对第一系统进行初始化，设置参数，然后通过传感器收集温度信号和系统的设定值做出对比，在PLC里面利用模糊PID运算得到的偏差和误差率以及由控制程序的制备中获得的数据输出结果来确定所述泵频率或操作频率的大小，然后通过输出模块控制量的输出，PLC将重新启动该程序并返回到子程序里面，然后以此进行循环。

3.结论

这篇文章就关注了它耗电量大的问题，把变频空调冷水系统当成是了研究对象，使用了一种变频节能控制技术，想要改善上述提到的问题。对变频空调的内部构造以以及运行原理进行了细致的分析，向大家说明了水系统的结构还有其所具有的特点。

参考文献：

[1]郑卓.自适应模糊控制和PLC在中央空调控制系统中的应用[J].甘肃联合大学学报（自然科学版）.2011（01）：58~64.

[2]杨振彪.PLC在中央空调控制系统中的节能应用[J].广东科技.2011（12）：48~59.

[3]赵海瑞.自适应中央空调控制系统初步设计[J].青海科技.2010（01）：33~37.

作者简介：张威威，男，汉族，贵州省贵阳市，大学本科，本科，贵州大学明德学院，研究方向：电气工程及其自动化。