VACON 變頻器在火力發(fā)電廠75噸鍋爐風機應用

一、行業(yè)概訴     目前，在我國電源結構中，火電裝機容量占74%，發(fā)電量占80%；水電裝機容量占25%，發(fā)電量占19%；核電僅占1%左右�；痣姀S中的各類輔機設備中，風機，水泵類設備占了盡大部分，蘊躲著巨大的節(jié)能潛力。 二、風機的選擇和應用     風機是火力發(fā)電廠重要的輔助設備之一，我國電站已經(jīng)普遍采用了離心風機。以75(T/H)循環(huán)流化床爐為例，通常每臺鍋爐配備一臺400KW引風機，一臺315KW一次風機，一臺250KW二次風機。由于鍋爐在正常運行中的燃燒構成，熱負載，電負荷以及季節(jié)等變化因數(shù)較大，因此，鍋爐燃燒所需要的氧氣在各不同的情況下也相應有較大的變化，然而，鍋爐配置的風機是按鍋爐最大負荷情況下所需最大風量來設計的，并考慮鍋爐在事故狀態(tài)下的風壓，風量裕度， 即相應的保險系數(shù)。根據(jù)我國現(xiàn)行的火電設計規(guī)程：SDJ?79規(guī)定，燃煤鍋爐的送，引風機的風量裕度分別為5%和5~10%，風壓裕度分別是10%和10~15%，而實際設計中，風量和風壓的裕度達20~30%是比較常見的。所以，風機電機功率的配置一般都比較大。 三、風量控制 1、風門控制     鍋爐風機的風量裕度通常都比較大，假如采用風門控制，風門擋風板的均勻開度一般在50%左右，大量能源浪費在克服擋風板阻力上，風機效率下降。由圖1和 2可見能源的損耗和風機效率的下降。同時還會帶來管網(wǎng)壓力不穩(wěn)定，難以精確控制，以及電機啟動電流過大造成的對電機的損耗和電網(wǎng)沖擊等其他題目。 2、液力耦合器控制     液力耦合器是一種利用液體介質(zhì)傳遞轉速的機械設備，其主動輸進軸端與原傳動機相聯(lián)結，從動輸出軸端與負載軸端聯(lián)結，通過調(diào)節(jié)液體介質(zhì)的壓力，使輸出軸的轉速得以改變。理想狀態(tài)下，當壓力趨于無窮大時，輸出轉速與輸進轉速相等，相當于鋼性聯(lián)軸器。當壓力減小時，輸出轉速相應降低，連續(xù)改變介質(zhì)壓力，輸出轉速可以得到低于輸進轉速的無級調(diào)節(jié)。          根據(jù)液力耦合器的上述特點，可以等效如圖所示的模型                   功率控制調(diào)速原理表明，傳動速度的改變，實質(zhì)是機械功率調(diào)節(jié)的結果。因此液力耦合器輸出轉速的降低，實際是輸出功率減小。在調(diào)速過程中，液力耦合器的原傳動轉速沒有發(fā)生變化，假設負載轉矩不變，原傳動的機械功率也不變，那么輸進與輸出功率的差值功率那里往了呢，顯然是被液力耦合器以熱能形式損耗掉了。因此，我們不能簡單地以為液力偶合器調(diào)速是"丟轉"，而實際是丟功率。設原傳動功率為PM1，輸出功率為PM2，損耗功率則為                   液力偶合器是一種耗能型的機械調(diào)速裝置，調(diào)速越深（轉速越低）損耗越 大，特別是恒轉矩負載，由于原傳動輸進功率不變，損耗功率將轉速損失成比例增大。對于風機泵類負載，由于負載轉矩按轉速平方率變化，原傳動輸進功率則按轉速的平方率降低，損耗功率相對小一些，但輸出功率是按轉速的立方率減小，調(diào)速效率仍然很低。液力耦合器的調(diào)速效率曲線如圖2所示，均勻效率在50%左右。 3、變頻調(diào)速 變頻調(diào)速是靠調(diào)節(jié)風機電動機轉速來改變風機風量。按流體機械定律，風機軸功率P與轉速n之間有：                   在風機風量有100%下降到50%時，變頻調(diào)節(jié)與風門調(diào)節(jié)相比，風機的效率均勻高出30%以上，除了大量節(jié)省能源外，采用變頻控制還有以下優(yōu)點：電機軟啟動，齊全的保護功能，調(diào)速特性優(yōu)良，精度高，自動化程度高，便于監(jiān)測和通訊，維護方便等。                   四、變頻調(diào)速方案選擇     由于電機電壓，變頻器輸進電壓等級不同，電動機變頻調(diào)速有如下四種方案：高-----高，高---低---高，高----低，低----低等4類。                   公道的電壓等級選用，VACON工程項目經(jīng)驗結合VACON變頻器特性一般按如下原則選用經(jīng)濟公道的方案： 1、400KW以下電動機           380V變頻器+低壓電動機         低?低方案 2、400KW---800KW電動機       690V變頻器+690V電動機         高---低方案 3、800KW---1500KW電動機      低壓變頻器+高壓電動機         高?低--高方案 4、1500KW以上                高壓變頻器+高壓電動機         高---高方案          五、投資本錢與回報比較     以75噸流化循環(huán)爐為例，一般電廠6KV電壓計算，引風機400KW，一次風機315KW，二次風機250KW各一臺計算主要設備投資本錢比較。另外，在通常設計中風門依然保存，以及電纜等本錢不列進比較之中，以下本錢分析旨在比較各方案的差異性。          1、風門+高壓電動機控制   合計本錢(RMB)75萬 主要設備                 本錢(RMB)  三臺高壓電動機           33萬  7臺高壓控制柜            42萬  優(yōu)點：投資本錢低，系統(tǒng)簡單 缺點：啟動電流大，不節(jié)能，控制精度低，難維護，自動化程度不高。          2、液力耦合器+高壓電動機 合計本錢(RMB)114萬          主要設備                 本錢(RMB) 三臺液力耦合器           30萬  三個液耦執(zhí)行器           9萬  7臺高壓開關柜            42萬  三臺高壓電動機           33萬  優(yōu)點：電流小，減少電網(wǎng)沖擊，調(diào)速穩(wěn)定，節(jié)能。 缺點：投資本錢高，設備維護本錢高，自動化程度低，節(jié)能效果不明顯。 3、低壓變頻器+低壓電機   合計本錢(RMB)99萬 主要設備                 本錢(RMB)  一臺1500kVA變壓器        ,整體廠房降溫通風;15萬  三臺低壓變頻器           60萬  三臺低壓電機             15萬  低壓控制柜               9萬  優(yōu)點：均勻節(jié)能30%以上，電機軟啟動對電網(wǎng)無沖擊，可靠性高，免維護，調(diào)速特性優(yōu)良，機械振動小和磨損較少，保護功能完善，自動化程度高，輕易實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)控制和計算機通訊。 缺點：產(chǎn)生諧波電流，對電網(wǎng)和周遍設備有干擾。 節(jié)能計算/年：965KW×5000h×30%×0.4=579000元（RMB） 比較以上三種方案可見，從電廠工藝狀況和投資回報率角度考慮，低壓變頻方案是最經(jīng)濟可靠的。          六、VACON 系列變頻器 1、公司先容 芬蘭瓦薩控制系統(tǒng)有限公司（簡稱芬蘭威肯），位于芬蘭產(chǎn)業(yè)城市---瓦薩。 其前身是瑞典一家著名的變頻器生產(chǎn)廠，于1967年開發(fā)出第一臺變頻器，是變頻器的鼻祖。芬蘭威肯是專注于研發(fā)，生產(chǎn)，銷售VACON品牌變頻器的大型企業(yè)。也是世界上唯一的一家專業(yè)變頻器制造商。作為世界著名的，增長最快的的變頻器專業(yè)供給商，芬蘭威肯憑借雄厚的研發(fā)實力，豐富的設計經(jīng)驗，獨到的見解，世界級的營銷和服務網(wǎng)絡，優(yōu)質(zhì)可靠的變頻器產(chǎn)品，成為世界交流變頻器傳動領域的的主要領導者之一。 2、VACON變頻器特點 電壓等級：220---690V 功率范圍：0.55---1500KW 防護等級：IP00---IP54 全系列內(nèi)置交流電抗器 緊湊的結構：長條型，節(jié)省空間的書本設計，體積很小，可緊貼并列安裝 散熱片采取獨特的拉制工藝,散熱效果好 工作環(huán)境：-10----+50攝氏度 開關頻率：1----16KHz 150 % 過載電流 1min/10min for ICT 200 % ,平面式負壓風機;起動轉矩 250 % 啟動電流 2sec / 20sec for ICT 具有 CE, UL, C-UL (CSA),GOST R 認證    符合ISO9001質(zhì)量認證 完備的保護功能：?過流 短路 過壓/欠壓 接地保護 失速保護 過載/欠載 熱保護 變頻器/電機相監(jiān)測 (輸進/輸出)等 精確的電機控制：無傳感器矢量控制 友好的用戶界面：字符面板  圖形面板   菜單式操縱 FCDrive (具有與計算機相連的RS232接口)  各種通訊協(xié)議：如Interbus-S,  Profibus-DP,  Modbus,  LonWorks,  C-bus, SDS ,Device Net

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???? 一、嚴格按巡回檢查項點進行檢查，如有故障，應及時排除，方可開車運轉。開車前，總出氣閥門必須打開，如有冷卻水系統(tǒng)，應同時打開冷卻水閥門，啟動前，要盤車二至三圈。 二、壓縮機在工作中如冷卻水進水系統(tǒng)發(fā)生故障或不正常時，必須停止運轉，待冷卻至室溫后再開車。如水套未完全冷卻，不得進水、開車，以免發(fā)生破裂。 三、氣罐水套冷卻水溫應經(jīng)常觀察，如發(fā)現(xiàn)水溫忽然增高（在40度以上），則必須停車檢查，及時排除。 四、檢查或修理壓縮機時，留意木片、皮塊、棉紗等雜物不要落進氣罐、儲氣罐和壓縮機內(nèi)，以免堵塞起火或造成其他事故。 五、在清洗氣罐壁時，只能使用煤油，洗凈后須待氣罐煤油全部揮發(fā)后方可裝上。 六、空氣吸進部應裝過濾器，過濾器應在一級保養(yǎng)時進行清洗。 七、壓縮機新用的壓力表、安全閥應于二級保養(yǎng)時進行檢驗，工作時不要超過規(guī)定壓力。 八、壓縮機應定時、定量加注壓縮 機油 。 九、冬季工作室內(nèi)應保持0℃以上，以防凍結，開車時發(fā)生事故。夏季溫度不宜過高，最高不大于45℃，太高應采取措施。 十、嚴禁閑人進進機房，保持室內(nèi)清潔、整潔。 十一、壓縮機房四周10米以內(nèi)不準有爆炸危險的氣體。 十二、儲氣罐應每班排污一次。

    中國風機產(chǎn)業(yè)網(wǎng)  風機已有悠久的歷史。2000多年前，中國、巴比倫、波斯等國就已利用古老的風車提水澆灌、碾磨谷物。12世紀以后，風車在歐洲迅速發(fā)展。中國在公元前就已制造出簡樸的木制礱谷風車，它的作用原理與現(xiàn)代離心風機基本相同。

    公元7世紀在西亞―大概在敘利亞，建造了第一批風車。世界上的這個地區(qū)有強風，幾乎老是朝著相同的方向吹，因此就面向盛行風而建造了這些早期風車。它們看上去不像如今所見到的風車，而是有著豎式軸，軸垂直排列著翼，與旋轉木馬裝置上排列著木馬很相似。

    12世紀末在西歐泛起了第一批風車。有些人以為，在巴勒斯坦參加了十字軍東侵的士兵們回家時帶回了關于風車的信息。但是，西方風車的設計與敘利亞的風車迥然不同，因而它們可能是獨立發(fā)明出來的。典型的地中海風車有著圓形石塔和朝向盛行風安裝的垂直翼板。它們?nèi)杂糜谀ニ楣任铩?/p>

    1862年，英國的圭貝爾發(fā)明離心風機，其葉輪、機殼為同心圓型，機殼用磚制，木制葉輪采用后向直葉片，效率僅為40%左右，主要用于礦山透風。1880年，人們設計出用于礦井排送風的蝸形機殼，和后向彎曲葉片的離心風機，結構已比較完善了。

    1892年法國研制成橫流風機；1898年，愛爾蘭人設計出前向葉片的西羅柯式離心風機，并為各國所廣泛采用；19世紀，軸流風機已應用于礦井透風和冶金產(chǎn)業(yè)的鼓風，但其壓力僅為100～300帕，效率僅為15～25%，直到二十世紀40年代以后才得到較快的發(fā)展。

    1935年，德國首先采用軸流等壓風機為鍋爐透風和引風。

    1948年,丹麥制成運行中動葉可調(diào)的軸流風機；旋軸流風機、子午加速軸流風機、斜流風機和橫流風機；

    1874年景立的Clarage公司，于1997年被美國雙城風機團體并購，成為至今最老的風機制造商之一，風機的發(fā)展也都獲得了長足提高。

    1880年，人們設計出用于礦井排送風的蝸形機殼，和后向彎曲葉片的離心風機，結構已比較完善了。1892年法國研制成橫流風機；

    1898年，愛爾蘭人設計出前向葉片的西羅柯式離心風機，并為各國所廣泛采用；

    發(fā)展

    風機主要應用于冶金、石化、電力、城市軌道交通、紡織、船舶等國民經(jīng)濟各領域以及各種場所的透風換氣。除傳統(tǒng)應用領域外，在煤矸石綜合利用、新型干法熟料技改、冶金產(chǎn)業(yè)的節(jié)能及資源綜合利用等20多個潛伏的市場領域仍將有較大的發(fā)展遠景。

    跟著風機制造行業(yè)競爭的不斷加劇，大型風機制造企業(yè)間并購整合與資本運作日趨頻繁，海內(nèi)優(yōu)秀的風機制造企業(yè)愈來愈正視對行業(yè)市場的研究，特別是對工業(yè)發(fā)展環(huán)境和產(chǎn)品購買者的深入研究。正由于如斯，一大批海內(nèi)優(yōu)秀的風機品牌迅速崛起，逐漸成為風機制造行業(yè)中的翹楚!

 

    中國風機產(chǎn)業(yè)網(wǎng)  風機使用中老是會碰到這樣那樣的題目，有時候這些題目并不是風機本身產(chǎn)生的，而是受到一些外界的作用，尤其是風機的噪音題目更是會受到外界因素的影響比較大，對于風機而言，除了要達到最好的使用效果之外，我們還正視它本身的人道化，過大的噪音不但影響風機的使用效果，還會影響人們的出產(chǎn)糊口健康。

    增強風機的抗干擾性，還需要我們從以下幾個方面著手，但是因為風機本身存在著一定的差別和不同，因此在使用方法上也會有所不同，同樣的方法使用在不同類型的風機上所達到的效果也是有所不同的。隔離法、設置濾波器、屏蔽干擾源是我們最常用的抗干擾方法。

    使用隔離法。干擾的隔離是指從電路上把干擾源和易受干擾的部門給隔離開來，這樣他們不會發(fā)生電之間的聯(lián)系，在變頻調(diào)速傳動系統(tǒng)中，通常是在電源和放大器電路之間的電源線上采用隔離變壓器以免傳導干擾。電源隔離變壓器可以使用噪聲隔離變壓器。

    設置濾波器，主要作用就是為了按捺干擾信號從變頻器通過電源線傳導干擾電源盒電念頭，為減少電磁噪聲和損耗，在變頻器輸出側可設置輸出濾波器。為減少對電源的干擾，可在變頻器輸入側設置輸入濾波器。若線路中有敏感電子設備，風機箱可在電源線上設置電源噪聲濾波器，以免傳導干擾。

    屏蔽干擾源，在找到干擾源之后把干擾源給屏蔽掉是按捺干擾最有效的辦法，通常變頻器本身用鐵殼屏蔽，不讓其電磁干擾泄漏。輸出線最好用鋼管屏蔽，特別是以外部信號控制變頻器時，要求信號線盡可能短(一般為20m以內(nèi))，且信號線采用雙芯屏蔽，并與主電路及控制回路完全分離，不能放于統(tǒng)一配管或線槽內(nèi)，附近電子敏感設備線路也要求屏蔽。為使屏蔽有效，屏蔽罩必需可靠安全的接地。

    這些方法都能達到很好的抗干擾效果，還有一個方法就是風機接地安裝，這樣也能起到一定的作用，但是接地安裝的風機在透風換氣的效果不是很好，所以使用這種方法的用戶是比較少的。

川西北風機有限公司更名

　　因我司為了拓展國外市場，經(jīng)四川省工商行政管理局批準，原“四川省川西北風機有限公司”現(xiàn)正式更名為“四川大奧風機制造有限公司”，自2010年04月12日起我司將以“四川大奧風機制造有限公司”的名義對外開展工作，此前原公司已發(fā)生的權利和義務由新公司繼續(xù)承擔。為便于聯(lián)系工作，有關變更事項如下：

1．公司名稱：四川大奧風機制造有限公司

2．公司法人代表、注冊資本、公司地址等均無變動。

3．聯(lián)系電話：028-8398 8788（銷售）；028-8398 9278（財務）

4．傳真：028-8398 9288

5．郵政編碼：610506

6．網(wǎng)址：

7．郵箱：sale@scdafj.com

原公司： 四川省川西北風機有限公司

現(xiàn)公司：四川大奧風機制造有限公司

二零一零年四月二十九日

圖1 全新風空調(diào)系統(tǒng)控制流程

　　1引言

　　風冷組合式機組基于plc的全新風熱泵型屋頂式空調(diào)機組，集送風、制冷、加熱、加濕、空氣凈化、電氣控制等于一體，具有制冷量大、制冷回路簡化、可靠性強、結構緊湊等特點。機組可以安裝在屋頂，不占用有效空間，空氣處理部分也可安裝在機房內(nèi)，送風管道連接簡便。采用plc控制系統(tǒng)能夠保證機組精確的溫、濕度。本文結合某單位設計安裝的空調(diào)系統(tǒng)實例概述該類空調(diào)產(chǎn)品的控制特點�？照{(diào)系統(tǒng)控制要求綜述：

　　(1)溫控范圍及靈敏度：夏季10±2℃，冬季8±2℃；

　　(2)濕控范圍及靈敏度：夏季55±10%，冬季40±10%；

　　(3)變風量運行，且配置備用送風機段，在風機故障時自動投入運行；

　　(4)機組制冷量200kw，制熱量(熱泵式)124kw，能量控制分如下幾檔：0%，25%，50%，75%，100%。

　　2系統(tǒng)設計

　　2.1硬件架構

　　(1)各回路均配置空氣開關、交流接觸器及熱繼電器；

　　(2)送風機配置變頻器，頻率可調(diào)節(jié)范圍30~50hz；

　　(3)控制系統(tǒng)采用西門子s7-200cn可編程控制器，人機界面采用全中文顯示的西門子觸摸屏，具體配置為：cpu226一塊、em222一塊、em235一塊、em231rtd三塊、em232一塊、觸摸屏ktp178一臺、新風、室內(nèi)溫濕度傳感器各一只、除霜探頭四只、露點溫度傳感器一只。

　　2.2控制對象

　　機組控制對象包括：送風電機(一用一備)、送風機變頻器、預加熱電加熱器、電加熱器、加濕器、風閥、渦旋式壓縮機、冷凝風機、四通換向閥等�；�于plc的全新風熱泵型屋頂式空調(diào)機控制流程如圖1所示。

　　圖1全新風空調(diào)系統(tǒng)控制流程

　　3系統(tǒng)原理設計

　　3.1夏季控制

　　機組做制冷運行，并按露點溫度控制。露點溫度由用戶在觸摸屏上設置。當蒸發(fā)器露點溫度大于設定值△t1℃時先啟動壓縮機1，大于設定值△t2時啟動壓縮機2，壓縮機1運行延時一段時間后，由室內(nèi)溫濕度傳感器測量值與室內(nèi)溫濕度設定值比較，若溫度偏高△t3，再啟動壓縮機3，偏高△t4時啟動壓縮機4，與此同時若室內(nèi)濕度大于設定值，投入電加熱(如果室內(nèi)溫度低于設定值也要投入電加熱)，若新風溫度低于設定值，壓縮機1，2停止，同時濕度低于設定值時壓縮機3，4也停止。

　　3.2冬季控制

　　冬季機組熱泵運行，當新風溫度低于默認值t1℃時，壓縮機1啟動，低于默認值t2℃啟動壓縮機2，當新風溫度低于默認值t3℃且室內(nèi)溫度偏低t4℃以上，壓縮機3啟動，當新風溫度低于默認值t5℃且室內(nèi)溫度偏低t6℃以上，壓縮機4啟動，若新風溫度低于t7℃預加熱投入；若室內(nèi)溫度低于各設定值t8℃時電加熱分組啟動；高于設定值t9℃時電加熱依次停止；若新風溫度升至t10℃時，預加熱和電加熱都停止；如果壓縮機啟動，則電加熱停止。熱泵運行一段時間后，當室內(nèi)溫度高于各設定值t11℃時依次停各壓縮機。此外，室內(nèi)溫濕度還可根據(jù)實測值由熱回收裝置和加濕器進行加熱控制和加濕調(diào)節(jié)。

　　3.3除霜控制

　　冬季機組做熱泵運行時，特別是當環(huán)境溫度接近0℃或低于0℃時，機組將出現(xiàn)結霜狀況。除霜時采用互鎖控制，避免溫度波動過大，即系統(tǒng)1進入除霜時，系統(tǒng)2不能同時進入除霜，系統(tǒng)3進入除霜時，系統(tǒng)4不能同時進入除霜；除霜時投必要的電加熱。當機組進入制熱工況后，低溫低壓的制冷劑進入翅片換熱器，盤管溫度不斷下降，吸氣溫度也隨著下降，當盤管溫度下降到設定值時，并且除霜周期已到，plc控制四通換向閥換向進入除霜模式，同時停止冷凝風機，啟動電加熱器；當蒸發(fā)器盤管溫度上升到設定值，或除霜執(zhí)行時間到達設置的最長除霜時間，四通閥換向，除霜結束，電加熱停止運行，機組又進入制熱工況，如此循環(huán)下去。

　　3.4加濕器控制

　　送風機啟動后，當室內(nèi)相對濕度低于設定值時，加濕器按比例投入。若選用電極加濕器，則在加濕器上配有加濕控制板，能自動進行進、排水控制，為方便用戶使用，在plc還加上加濕器手動排水和定時排水控制。

　　3.5送風機控制

　　當主用送風機故障并停機時，可自動切換為備用送風機運行，并關閉主用送風機相應風閥，啟動備用送風機相應風閥。在備用送風機工作時，應修理好主用送風機。送風機通過變頻器改變頻率，從而改變送風機的轉速，最終達到變風量運行且節(jié)能目的。

　　3.6變頻器防干擾處理

　　變頻器很容易產(chǎn)生干擾源，使溫濕度波動加劇，嚴重時會使控制器誤動作，影響空調(diào)機正常的邏輯控制，因此，無論從硬件還是軟件方面都必須考慮消除變頻干擾。布線時，動力線與控制線分開，變頻器必須可靠接地，熱電阻pt100應使用橋式接法。軟件方面應對各模擬量輸入接口進行濾波處理等措施。這樣基本能消除變頻器所帶來的干擾。

　　3.7人機界面

　　采用全中文的觸摸屏顯示器，操作簡易，顯示內(nèi)容豐富�？蓪崟r監(jiān)控各處的溫、濕度參數(shù)，設定室內(nèi)溫、濕度值，定時開、關機功能，顯示實時故障與歷史故障。為安全起見，對一些重要參數(shù)設置多級密碼保護。

　　3.8安全保護

　　機組主要設置如下保護：送風機變頻故障、送風機風壓故障、電加熱高溫保護、用戶外部故障連鎖、電源相序保護、壓縮機高、低壓保護、壓差報警、加濕故障。

　　4結束語

　　全新風熱泵型屋頂式空調(diào)機已經(jīng)在某單位可靠運行一年以上，滿足用戶溫、濕度控制要求，用戶反映良好，機組運行至今還沒有出現(xiàn)任何不良故障。全新風熱泵型屋頂式空調(diào)機最大特點是能向被控環(huán)境提供新鮮的舒適空氣。對于不同季節(jié)，使用不同運行模式，既高效又節(jié)能。此類空調(diào)機在冶金、化工及機電等行業(yè)將得到廣泛應用，具有廣闊的應用前景。

近年來180°電機控制因其節(jié)能、靜音及低顫動而得到廣泛的關注和應用，尤其在家電領域里，如油煙機、冰箱、空調(diào)及洗衣機等。瑞薩電子目前推出了一系列變頻控制專用的8位MCU，本文主要介紹瑞薩電子8位MCU――uPD78F0712的主要特點及基于該MCU的家電風機解決方案。

　　1. 180°控制的應用場合及特點

　　目前市場上對于家用電器如熱水器、油煙機等一般要求其具有低噪聲、低損耗、省電節(jié)能的特征，因此，類似的這些場合并不適宜使用變頻器驅(qū)動的交流異步電機，而適合使用小功率無刷直流電機進行調(diào)速。

　　無刷直流電機分為方波控制(120°控制)的BLDC和正弦波控制(180°控制)的PMSM永磁同步電機。下表是各個電機控制特點比較：

　　表1 電機控制特點

　　由上表可以看出，在小功率電機范圍內(nèi)，180°電機控制具有噪聲低、效率高的優(yōu)點。

　　目前市場上最先進的180°控制技術是基于磁場定向矢量的變頻技術，F(xiàn)OC(磁場定向)矢量控制算法產(chǎn)生矢量形式相電壓，用來控制定子電流，其控制原理是通過一定的坐標轉換可以對磁通和轉矩直接控制，實現(xiàn)電流和轉速的雙閉環(huán)控制，可以在不產(chǎn)生大流的情況下實現(xiàn)快速的動態(tài)響應。

　　2.180°電機控制在家電上的應用

　�、� 油煙機

　　目前，市場上比較常見的是有檔位變頻油煙機，只有少部分的油煙機廠商開始采用180°電機控制的無檔位變頻油煙機。

　　相對于其他類型的變頻油煙機，180°變頻油煙機有以下特點：

　　1)可根據(jù)傳感器識別有無油煙，智能啟動和停止油煙機的抽吸，無需手動操作;

　　2)在炒、煎、炸時可根據(jù)油煙量的大小，自動調(diào)節(jié)油煙機風量;

　　3)在燉、煲、蒸、煮時，自動調(diào)小抽吸速度，降低耗電量;

　　4)靜音。讓用戶感覺不到電機運轉的噪音;5)較小體積的電機使得油煙機體積更小。

　�、跓崴�器

　　傳統(tǒng)家用快速燃氣熱水器為了提高用戶使用的安全性，現(xiàn)在多為封閉式燃燒的強排風熱水器，內(nèi)設鼓風裝置,屋頂通風降溫，工作聲響大;此外，由于燃器壓力不適或設置不當，經(jīng)常出現(xiàn)水不熱或水太燙，有時在洗澡的過程也會出現(xiàn)忽冷忽熱等不適。

　　180°變頻燃氣熱水器的電機運轉是按機器的實際輸出熱負荷來調(diào)節(jié)轉速，出水溫度比較恒定，無需自己手動調(diào)整加熱速度，180°永磁同步電機較交流異步電機運轉平穩(wěn)，因此電機運轉聲音也相對較輕。

　�、劭諝鈨艋�器

　　市面上普通的空氣凈化器存在噪聲大，長時間開啟比較耗電的問題。在成本相同的情況下，180°變頻空氣凈化器馬達噪聲低，而且會自動根據(jù)傳感器感知空氣潔凈度，調(diào)節(jié)馬達的運轉帶動凈化，節(jié)電運行，節(jié)省電能。

　　相比之下，不難看出180度電機控制的前景比較好，盡管變頻電機控制成本比較高，但是它的高性能、靜音、低損耗，為它的有利推廣提供保駕護航的條件，越來越多的家電制造商，開始關注和投資180°電機控制，用以提高家電電器效率和降低噪音。

　　3.瑞薩電子(Renesas Electronics) 8位MCU促進馬達設計

　　180°變頻馬達里對電機采用的是矢量控制來達到變頻目的，因此，對MCU的要求高，如油煙機、熱水器、空氣凈化器等需要更多的附屬功能如液晶顯示、延時控制等，MCU還需要一些特有的外設如串行通信、強大的定時器等。

　　瑞薩電子為電機控制開發(fā)了包括78K0/IY2、78K0/IA2、78K0/IB2、uPD78F0712、uPD78F0714、uPD789842和uPD780988等一系列的8位MCU。該系列產(chǎn)品集成了內(nèi)部硬件乘法器、定時器、多個通用寄存器、可編程脈沖發(fā)生器、獨立的變頻控制模塊，專用于電機控制應用的外設使其更適合中小功率的180°變頻電機。

　　在180°變頻電機控制算法中要用到坐標變換及逆變換、乘法運算和大量的循環(huán)控制，因此需求MCU的速度要快，瑞薩電子8位MCU的硬件乘法/除法器都能夠快速進行FOC矢量控制運算，及PID跌代、坐標變換。

　　該系列8位MCU有6個外部中斷，能夠快速響應外部中斷，如傳感器的反饋信息等，極大的降低了電機控制方案的成本，它有32個8位(或16個16位)Bank結構的通用寄存器，使得運行效率更高。

　　180°變頻電機一般用于中高檔的家用電器中，瑞薩電子8位MCU可編程脈沖發(fā)生器(PPG)能指定脈沖寬度和脈沖周期，這可直接用于家電風機轉速和風量顯示，同時MCU提供在線自編程功能，還有這些MCU無需外部EEPROM，它自身的已經(jīng)夠用。

　　此外，瑞薩電子的這些8位MCU 帶有2個專用變頻控制模塊，可以在PWM周期的任意時刻產(chǎn)生中斷，可根據(jù)用戶需求在任意時刻對電流進行采樣;可用于控制PWM高阻態(tài)輸出的外部信號輸入，可以在非正常情況下快速停止風扇轉動;另外還帶有可編程死區(qū)控制(死區(qū)時間范圍：0.1 s～25.6 s)。

　　圖2顯示了8位變頻控制MCU的主要特點，表2則這些功能給出了詳細說明。　　

圖2 瑞薩電子的MCU特點

 

　　

表2 變頻控制用的8位MCU特點

　　瑞薩電子180°變頻電機控制方案

　　瑞薩電子(Renesas Electronics)開發(fā)了一套基于8位MCU uPD78F071x的特有的功能的

　　180°矢量控制方案HS/DC-8，圖2為系統(tǒng)構成�！　�

圖2 HS/DC-8系統(tǒng)構成

　　HS/DC-8利用8位MCU的特有的硬件功能來實現(xiàn)180°矢量控制(FOC)，通過反饋速度計算出矢量控制的PWM占空比的值，用空間矢量PWM(SVPWM)輸出驅(qū)動功率模塊，直接控制電機轉矩，電機的轉速反饋采用霍爾傳感器。

　　HS/DC-8驅(qū)動器適用于額定容量為20W~1KW小功率電機，6~120Hz的電氣角頻率，永磁磁通0.5Wb以下。

　　相比其他半導體廠商MCU HS/DC-8的馬達控制方案具有以下優(yōu)勢：

　　 低損耗，MCU中專用的變頻控制的定時器，可實現(xiàn)兩相調(diào)制的低損耗PWM方式，可將逆變器中的功率開關管損耗降低30%左右，從而延長驅(qū)動器壽命；

　　 高效率、低噪聲，由于MCU的硬件乘法器可以快速的實現(xiàn)180°矢量控制算法，方案中又加入了自動相位控制，確保馬達電流始終保持在最小值進行自動控制；

　　 豐富的保護和定制功能，依賴于MCU中強大的定時器功能、豐富的IO功能和AD功能，例如死區(qū)保護、霍爾類型選定、頻率反饋脈沖數(shù)的選定、PWM初始化異常檢測、過壓保護等；

　　 低成本，8位MCU節(jié)省外部的EEPROM和內(nèi)部的硬件捕獲單元，使得MCU成本降低。

藍昊負壓風機作為通風降溫設備的一種，負壓風機是最新的通風降溫設備，以下是負壓風機與普通吊扇的比較：

 普通吊扇與藍昊負壓風機相比較
(以下數(shù)據(jù)為1000m2為計算單位,1匹約為1KW)  類別  1臺1400mm的普通吊扇 1臺直接式負壓風機(0.75kw /hr)   安裝量  1000 m2的廠房需裝26臺 1000 m2的廠房排風需裝2臺  耗電量   26臺每小時2．08度 2臺每小時1.50度  運行費用   每年費用＝2.08度×10小時×365天=7592元 每年費用＝1.50度×10小時×365天=5475元  降溫原理  送風降溫  空氣對流,自然降溫   降溫效果  差 良   通風換氣  差 優(yōu)  增加含氧量   良 優(yōu)   通風效果  正壓式吹風（一般） 負壓式抽風（優(yōu) ）  除塵效果  差 優(yōu)   去除異味  差 優(yōu)  結論   使用成本 負壓風機比普通吊扇每年運行費用節(jié)省2117元；   降溫效果

負壓風機去異味快，負壓風機可迅速將空氣進行交換，負壓風機增加空氣含氧量，負壓風機通風效果顯著，負壓風機在一定程度上降溫效果明顯，負壓風機有著傳統(tǒng)通風降溫產(chǎn)品不可替代的獨特優(yōu)勢。 

    在海上風電特許權招標全面鋪開的同時，上海、江蘇等沿海五省市的海上風電規(guī)劃已浮出水面。但不少電場投資者及設備廠商都認為，風機、配套技術都剛起步，各企業(yè)都應謹慎為之，不能一哄而上。

　　海上風電熱

　　中國水電水利規(guī)劃設計總院副院長王民浩在6月7日的一行業(yè)論壇中表示，五省市已提出了“十二五”、“十三五”末的海上風電規(guī)劃。

《第一財經(jīng)日報》記者了解到，“十二五”末時，上海、江蘇、浙江、山東和福建的海上風電裝機分別是70萬千瓦、460萬千瓦、150萬千瓦、300萬千瓦和40萬千瓦。

　　而到2020年，上述地區(qū)的裝機規(guī)劃則為155萬千瓦、945萬千瓦、370萬千瓦、700萬千瓦和110萬千瓦。

　　王民浩說，上海和江蘇的海上風電規(guī)劃已做完�！吧虾５囊�(guī)劃已通過了審查，而江蘇的規(guī)劃還在修改完善。浙江的報審稿已完成，山東、福建兩省的初稿完成了�！贝送猓�河北、遼寧、廣東等海上風電規(guī)劃現(xiàn)在還不明確。

　　他提到，從我國的資源優(yōu)勢看，風能資源是比較豐富的，具備大規(guī)模發(fā)展海上風電的條件。而且，2020年我國也將建成堅強的特高壓輸電網(wǎng)絡，有利于將西部的海上風電送到東部。

　　但王民浩又表示，根據(jù)目前已有的規(guī)劃目標，預計2016年中國海上風電裝機容量將達500萬千瓦，2020年達3000萬千瓦。不過，記者將上述五個地區(qū)總裝機規(guī)劃加在一起，到2016年就有1020萬千瓦的裝機規(guī)模，遠遠大于“500萬千瓦”這一數(shù)字。

　　他也表示，上述五個地區(qū)的規(guī)劃，都是在未考慮電力市場消化的情況下做出的。

　　進入需謹慎

　　不過，現(xiàn)場一些專業(yè)人士對這種海上風電熱潑了一些“冷水”，認為企業(yè)對海上風電業(yè)務要慎重進入。

　　首先，實施海上風電的國家并不多，而且出過很大的事故，中國企業(yè)應引以為戒。

　　中國可再生能源學會風能專業(yè)委員會副理事長施鵬飛表示，國外曾出現(xiàn)過嚴重的事故，如變電站被燒壞且一修就是半年、幾十臺風機全部拉回到陸上修理。

　　煙臺德邦科技有限公司總經(jīng)理解海華告訴本報：“海上風機不同于陸地，各種安裝、運輸成本很高。海外動用一臺直升機來調(diào)運，每小時的運費就是幾萬元�！�

　　在國外，海上風機也會遇到上網(wǎng)電價、聯(lián)網(wǎng)等多重難題。正是這樣，一向大力支持新能源發(fā)展的德國，直到2009年才在海上風電上出現(xiàn)起色。

　　其次，各方對風電技術的問題都未能有效解決。施鵬飛說，國際上只有GE、維斯塔斯、西門子等很少企業(yè)能制造海上風機。王民浩指出，國內(nèi)也只有金風科技(002202,股吧)、華銳風電等9個企業(yè)在做，大家都在試水過程中，需要對技術不斷摸索。

　　國華能源投資有限公司副總經(jīng)理桂凱也碰到了一些難題�！笆紫仁桥_風。它對東南沿海風機侵蝕較嚴重，長江口以北的江蘇、河北和山東等地受侵襲少。但雖然在江蘇等地建海上風電場能避免臺風襲擊，但這些地區(qū)又屬于淤泥質(zhì)海床，歐洲的單樁機組在這些區(qū)域不太適用�！�

　　金風科技一位工程師告訴記者，在海床里，單樁基礎能打下的深度，其實要比打“群樁”更深。但我國現(xiàn)有的海上風機項目基本都是打群樁，“單樁并不是不能打，還需要更多的實踐。全球現(xiàn)在建設的海上風電場數(shù)量不夠，彼此能分享的經(jīng)驗也不多，要不斷學習和吸取別人的經(jīng)驗，不能走得太超前�！�

來源：

　隨著近年來中國風電產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，特別是海上風電市場的啟動，生產(chǎn)5兆瓦、6兆瓦甚至更大功效的風機，成為一些風電供應商和開發(fā)商的追求。業(yè)內(nèi)多位專家日前在北京召開的風能產(chǎn)業(yè)技術合作研討會上對此指出，中國風電產(chǎn)業(yè)要健康發(fā)展，不能一味貪大。

　　風電大機組發(fā)展受到政府鼓勵？

　　針對中國風電市場近年來出現(xiàn)的追求機組大功效化的趨勢，中國風能協(xié)會副理事長施鵬飛分析認為，風電機組大功率化的方向?qū)嶋H上受到政府的鼓勵。

　　“一方面從海上風電看，最近剛搞了招標，中標者均為大容量機組；另一方面從目前陸上風電看，可能將于本月底進行的哈密風電場和張北二期風電場的集中設備招標，也提出了單機2.5兆瓦以上的要求。”施鵬飛由此分析，“政府似乎在鼓勵風電大機組的開發(fā)。”

　　中國科學院院士徐建中說，中國風電向著大機組、大容量發(fā)展可能是不可避免的，我感覺這是一個總體趨勢。但在這一趨勢下，我們是不是做好了相應的準備呢？如果風電機組一味求大，將來會帶來配套葉片、安裝運維等許許多多的問題，這些都需要我們從基礎研究、應用研究一直到設計制造各個環(huán)節(jié)一個一個解決，關鍵是要把工作做踏實。

　　中國可再生能源學會理事長石定寰告訴記者，他并不反對大機組的建設，但他同時認為，搞大機組應該克服“浮躁”心理，不能一哄而上，都搞大的。

　　“我覺得政府不應該規(guī)定風電單機容量的大小，而應該由企業(yè)、由市場來決定。”全球風能理事會秘書長史蒂夫·索耶說，如果市場的驅(qū)動力是由風力發(fā)展的目標總體推動，由目標來決定單機容量的大小，這不是科學的。因為風電發(fā)展還受到安裝地點的風速條件、空間條件等多種因素限制。

　　多大功率的風電機組是合適的？

　　專家們認為，風電機組的發(fā)展絕不是越大越好。那么多大的風機是合適的呢？

　　施鵬飛從“度電成本”的角度作出分析：“在兩年以前，我國風電機組以850千瓦、750千瓦等千瓦級風機為主。因為那個時候兆瓦級風機造價太高，1.5兆瓦風機每千瓦造價起碼在6000元以上，而現(xiàn)在降到4000元了。所以講機組的大和小，要隨著產(chǎn)業(yè)發(fā)展的不同階段，做出最經(jīng)濟的判斷。”

　　科技部高新司能源與交通處處長鄭方能說，海上風電的發(fā)展為大機組提供了機遇。但風電機組多大是經(jīng)濟的、科學的，這個是一個階段性的、相對的概念。10年前500千瓦就是一個最經(jīng)濟的容量，現(xiàn)在可能是2.5兆瓦，過兩年隨著科技的發(fā)展——比如在材料領域取得突破使得風機重量降低，風機的安裝技術也取得突破——風機的最優(yōu)容量將會更大。但是，發(fā)展不會是無止境的，應該存在一個相對最優(yōu)的容量。

　　維斯塔斯技術研發(fā)業(yè)務總裁芬恩·馬德森認為，風電機組發(fā)展方向不是一味求大，而是求優(yōu)，技術演進的曲線是不斷向前發(fā)展的，每一兆瓦風機的安裝成本和生產(chǎn)成本正在不斷下降。比如說10年前1兆瓦的成本可以做到現(xiàn)在的2兆瓦的單機；更大功率的風機不一定能夠幫助降低度電成本。比如，單機2.5兆瓦的風機效率其實比單機功率3兆瓦風機還要高得多。此外，還有陸上風電和海上風電不同，海上風電特別是物流安裝比較復雜，對單機容量要求也不同，我們現(xiàn)在看到全世界有75%的風力資源都屬于低中速風，也就是槳葉面積需要進一步提升，控制系統(tǒng)要更加智能化，不一定要做得更大，但要更加高效、智能。




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