项目三 空调风机变频PID控制
3、PID的自动切换 为了加快PID控制运行时开始阶段的系统上升过程，可以仅在 启动时以通常模式上升。Pr.127可以设置自动切换频率，从 起动到Pr.127以通常运行运行，待频率达到该设定值后,才转 为PID控制。如图3.15所示为PID自动切换控制。当然，从图 中也可以看出，Pr.127的设定值仅在PID运行时有效，其他 阶段无效。
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3.1. 3 控制要求
在中央空调中，风机主要包括一次回风、二次回风、 全新风等。 其控制要求如下： 1）空调风机为三相380V 2.2KW； 2）采用温度控制，能方便设定温度，并实时反映 温度变化。
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图3.2 空调风机温度控制
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机的热负载。
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图3.8 变频风机的多段速控制
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3.2.3温度传感器及其相关仪表的与选型
• 1、热电偶 • 2、热电阻 • 3、温度传感器相关仪表
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1.热电偶
热电偶传感器在环境温度检测中使用极为广泛。 其主要优点是测温精度高；热电动势与温度在小 范围内基本上呈单值、线性关系；稳定性和复现 性较好，响应时间较快；测温范围宽。常用热电 偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。
图3.17 温度负作用
图3.18 温度正作用
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温度偏差与变频器输出频率之间的关系如 表3.5所示。
表3.5正负作用与偏差
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3.4 技能训练二：变频器A700的 节能计算
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3.4.1节能监视器
表达风机基本特性的参数是风量Q、风压H、功率 P和效率。当风机的转速从n1变为n2时，Q、H、 P大致变化关系为：Q2=Q1(n2/n1)、 H2=H1(n2/n1)2、P2=P1(n2/n1)3 由式中可知，风机功率同风机转速的立方成正比， 所以当风机的转速变化时，风机的功率会有较大 的变化。通过以上分析知道，对风机采用变频调 速达到对风量的调节比通常采用调节风门挡板控 制风量的方法有显著的节电效果。
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图3.10 热电阻原理
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3.温度传感器相关仪表
由于热点偶或热电阻都不能输出变频器所能接受 的0~10V或4~20mA信号，而且本项目要求能够 显示实时温度数据，因此，必须再增加一个温度 传感器的相关仪表。
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图3.11 国产XMZ60X系列智能仪表
以一台BDC300-400/D3S型离心泵为例额定流量 1025m3/h，扬程278m；配备YLBT500-4型电动机，额定 功率1060kW。泵在阀门调节和转速调节时的流量－负载 曲线如图3.所示。根据运行要求，水泵连续24小时运行， 其中每天11小时运行在90%负荷，13小时运行在50%负荷； 全年运行时间在300天。则每年的节电量为： W1=1060×11×（100%－69%）×300=1084380kW·h W2=1060×13×（95%－20%）×300=3100500kW·h W=W1＋W2=1084380＋3100500=4184880kW·h 每度电按0.5元计算，则每年可节约电费209万元。由此可 见，高压变频调速技术在变负荷设备中应用，其节电效果 是相当显著的。
• 1、变频风机的静压PID控制方式 • 2、变频风机的恒温PID控制方式 • 3、变频风机的多段速变风量控制方式
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1.变频风机的静压PID控制方式
送风机的空气处理装置是采用冷热水来调节空气 温度的热交换器，冷、热水是通过冷、热源装置 对水进行加温或冷却而得到的。控制管道静压的 好处是有利于系统稳定运行并排除各末端装置在 调节过程中的相互影响。在静压PID控制算法中， 通常采用两种方式，即定静压控制法和变静压控 制法。
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表3.3 三菱A700变频器常用的PID相关参数。
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3.3.2A700变频器PID构成与动作
1、PID的基本构成 图3.13a所示为PID控制参数Pr.128=10或11(即偏 差信号输入)时的原理,图3.13b所示为Pr.128=20
或21(即测定值输入)时的原理。
3.2 PID控制与变频器
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3.2.1变频器内置PID原理
PID调节是过程控制中应用得十分普遍的一种控 制方式，它是使控制系统的被控物理量能够迅速 而准确地无限接近于控制目标的基本手段，在温 度控制中也是如此。正由于PID功能用途广泛、 使用灵活，使得现在变频器的功能大都集成了 PID，简称“内置PID”，使用中只需设定三个参 数（Kp， Ti和Td）即可。但并不一定需要全部， 可以取其中的一到两个单元，但比例控制单元是 必不可少的。
中央空调系统已广泛应用于工业与民用域，在 没有使用具备负载随动调节特性的控制系统中， 无论外界环境怎样变化，各电机都长期固定在工 频状态下全速运行，造成了能量的巨大浪费。它 在营运成本费用中占据越来越大的比例，加之目 前各行业竞争激烈，多数企业利润空间不够理想。 因此电能费用的控制显然已经成为经营管理者所 关注的问题所在。故节约低负荷时压缩机系统和 水系统的消耗的能量，具有很重要的意义。
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空调风机
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3.1.2 控制优势
中央空调系统广泛应用于工业与民用领 域 ,而变频风机已经成为中央空调节能的 一个重要部分 ，其优点：
1）节能潜力大 2）控制灵活 3) 可避免冷冻水,冷凝水上顶棚的麻烦 等
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图3.1 中央空调工作示意 图
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表3.1 国产XMZ60X系列智能仪表输入信号
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表3.2 国产XMZ60X系列智能仪表输出信号
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图3.12 XMZ601接线示意
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3.3 技能训练一：A700变频PID 控制线路设计
图3.15 PID自动切换
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4、PID信号输出功能
在很多控制案例中，需要输出PID控制过程的各种 状态，尤其是PID目标值、PID测定值和PID偏差 值。A700变频器提供了这些信号直接输出到CA 和AM端子，具体设定参数如表3.4所示。
表3.4 PID信号输出功能
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PID控制原理图
项目三
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PID调节功能是将根 据两者的差值，利用 比例P、积分I、微分 D的手段对被控物理 量进行调整，直至反 馈量和给定量基本相 等，达到预定的控制 目标为止。
图3.5 通用变频器内 置PID的控制校准过程
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3.2.2中央空调变频风机的几种控制方式
实际耗电量。 表3.8 水泵100KW三种流量控制方法的耗电实测比较
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2、节能计算
对于风机、泵类设备采用变频调速后的节 能效果，通常采用以下三种方式进行计算： • （1）根据已知风机、泵类在不同控制方式 下的流量－负载关系曲线和现场运行的负 荷变化情况进行计算。
•
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《变频器控制技术》 空调风机变频PID控制
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3.1 项目背景及要求 3.2 知识讲座（PID控制与变频器） 3.3 技能训练一（A700变频器PID线路设计） 3.4 技能训练二（A700变频器节能计算） 3.5 项目设计方案
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3.1.1 项目背景及要求
5、PID的正负作用
在PID作用中，存在两种类型，即负作用与正作用。 负作用是当偏差信号（即目标值－测量值）为正 时，增加频率输出，如果偏差为负，则频率输出 降低。正作用的动作顺序刚好相反，具体如图 3.16所示。
a)负作用
b)正作用
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温度控制为例，在冬天的暖气控制时为负 作用，如图3.17所示；在夏天的冷气控制时 为正作用，如图3.18所示。
变频器A700能通过一些参数的设定进行节能监视， 这对于风机类负载来说尤为重要。
项目1、三变频器空能调通过风节机能监变视频器P（I即DP控r.5制2、Pr.54、
Pr.158=“50”）进行监视的项目如表3.6所示。 表3.6节能监视器一
项目2、三变频器空能通调过风节能机监变视器频（P即IDPr控.52制=“51”）进行
Байду номын сангаас
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a) 误差信号输入
b)测定信号输入 图3.13 PID框图
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2、PID动作过程
图3.14所示为 PID调节参数 Pr.129、Pr.130 和Pr.134设定之 后的动作过程， 称之为P动作、I 动作和D动作的 三者之和。
图3. 14 PID动作过程
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如果两种不同成分的均质导体形成回路，直接测温 端叫测量端，接线端子端叫参比端，当两端存在温 差时，就会在回路中产生热电流，那么两端之间就 会存在Seebeck热电势，即塞贝克效应。热电势随 着测量端温度升高而增加，热电势的大小只和热电 偶导体材质以及两端温差有关，和热电偶导体材质 的长度、直径无关
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图3.6 中央空调送风机的静压控制
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2.变频风机的恒温PID控制方式