[发明专利]变风量空调系统的矢量变频控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及空调系统的自动控制技术领域，特别是涉及一种变风量空调系统的矢量变频控制方法。

背景技术

在现代建筑中，设计精良的VAV（VAV：Variable Air Volume，变风量）空调系统可以提供舒适的空间环境，实现能耗的节约。VAV空调系统运行成功的关键是空调AHU（AHU：Air handling unit；空气处理机组）机组末端装置VAV箱体和AHU空调自动控制系统。在VAV空调系统中，智能与节能运行主要体现在空调AHU机组的自动控制和风机节能运行，其控制部分是整个VAV系统最复杂的部分，也是VAV系统调试成功的关键。

在VAV空调系统中，AHU的控制比较复杂，涉及传感器控制器较多，控制逻辑比较复杂。目前主要有定静压、总风量、变静压三种控制方式。

风机类负载是典型的变转距负载，即风量与转速成正比，转距或风压与转速平方成正比，轴功率与转速立方成正比，故在低速运行时，负载转距非常小。在变风量空调系统中，空调机组的送风量是由变频器调整风机转速决定的，由于变风量系统末端风阀的处于调节的状态，在实际运行中，末端阻力一直处于变化中。在相同风机转速下，由于末端阻力的变化，输出风量并不呈线性关系。

采用传统的V/F变频控制方式（V：Voltage，电压；F：Frequency，频率）的V/F变频器，在频率变化时供电电压相应变化，造成电机在部分负荷时，转矩下降，风管阻力特性变化，造成末端压差变化，不能满足所有VAV箱体的风量需求，为了调高转矩，VAV空调控制系统中的DDC控制器(DDC：Direct Digital Control，直接数字控制)会调高变频器的频率，但调高频率又会造成风管静压的提高，工作参数较难实现稳定。VAV空调控制系统需要不断修正频率以适应风量和转矩的需求，造成控制系统震荡，为了避免震荡，在现有的VAV控制策略中，均设置较大的控制死区，造成控制不精确，能耗较大。另外，由于低速时，电机发热现象比较严重，为了避免电机发热，VAV空调控制系统一般采用限制最低频率的方式，一般风机电机运行频率不得低于30hz，因此在负荷较低时，也不能通过降低到所限制的最低频率以下来实现节能运行。

在常规的变风量空调系统中，由于末端阻力一直在变化过程中，力矩分量电流的调整要配合VAV末端实际需求，内置的力矩提升功能不适应VAV系统的控制需求。需要一种真正适应变风量空调控制逻辑的变频控制方式，通过变风量系统本身的传感器和执行器采集的数据，通过优化的算法控制矢量变频器的运行。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种变风量空调系统的矢量变频控制方法，其采用优化控制器与矢量变频器的组合，实现变频器的优化控制。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

一种变风量空调系统的矢量变频控制方法，所述矢量变频控制方法采用内置控制逻辑的优化控制器，通过现场总线采集VAV末端数据，经过优化控制器的优化计算后，通过MODBUS总线分别控制矢量变频器励磁电流和转矩电流，所述矢量变频控制方法包括以下步骤：

步骤一，VAV控制器采集变风量风箱末端风量的需求，VAV控制器通过LONWORKS或BACnet总线传输VAV控制器采集的参数给优化控制器；

步骤二，VAV控制器采集的参数传输到优化控制器，优化控制器优化计算风机电机的转矩电流和励磁电流分量，并通过Modbus现场总线实现对风机风量和电机转矩的分别控制；

步骤三，安装于送风管的静压传感器把所测得的送风管静压通过LONWORKS或BACnet传递给优化控制器，优化控制器优化计算的结果通过Modbus现场总线来修正电机的转矩电流，实现风量、转矩与VAV系统匹配的控制，在保证风量的稳定输出的前提下以最小静压运行，实现节能运行；

步骤四，当变风量风箱的末端风量需求变化，风量减少时，末端压力无关性变风量风箱开始动作，风管阻力特性开始变化，通过维持转矩电流，风机仍然维持一定力矩，保证各个末端有足够的压头，然后适当减小转矩电流；

步骤五，当变风量风箱的末端需求风量增加时，末端风阀开大，在调高转速时，维持转矩电流，以适应末端风阀开大阻力变小的工况；

步骤六，当变风量风箱的末端需求风量无变化时，通过静压传感器信号或末端阀门开度信号微调转矩电流，以保证最不利端有足够压头，实现最小静压法运行，实现节能；

步骤七，所有对励磁电流和转矩电流的调整，是经过优化控制器的运算后，通过MODBUS总线直接控制矢量变频器的运行。