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1 多模块变频器
多模块变频器是完全采用磁通矢量技术控制的变频器，是目前代表变频器发展方向的新一代模块化高性能变频器。在满足客户性能、功能需求方面，传统变频器一般通过众多系列产品来实现（因此将增加额外的设计、制造、库存、销售、使用、维护等各环节成本），而多模块变频器则在合理细分客户需求的基础上，进行模块化的功能设计，通过简单系列产品的多模块的不同组合，创建一个以满足客户个性化需求为目标的量身度做的平台。
多模块变频器采用了先进的无速度矢量控制策略,因此具有快速的动态响应；又采用了先进的电流限制技术和硬件优化设计，因此即使工作在负载频繁波动的情况下，保证变频器不跳闸。多模块变频器还具有以下特点：
（1）启动转矩高
由于采用了高性能磁通矢量控制技术和无速度矢量控制策略，在低频段提供稳定高输出转矩，既能低能耗地维持实验室在非工作时的正压，又能在工作前短时间内迅速恢复到工作状态，并迅速达到风量动态平衡。
（2）启动稳定
与工频起动方式相比，采用多模块变频器控制可以减小风机启动和运行时的机械部分震动和对构架的冲击，降低了实验室环境噪声，为研究所节省了运行维护的费用，且运行稳定。
（3）运行可靠
面向现场安装调试，采用了完善的可靠性设计方案，如冗余设计、降额设计等；采用了军工等级的元器件；专业化的工艺平台，从而保证了整机运行的可靠性。
2 多模块变频器在空压机上的运行控制
2.1 空气压缩机控制特点
根据空气压缩理论，压缩机的轴功率、排气量和轴转速互成正比关系，在不改变压缩机的汽缸容积的前提下，通过压缩机的转速调整才能调节排气量；压缩机是恒转矩负载，压缩机轴功率与转速呈正比变化。在压缩机工况调整变化时，通过调整压缩机转速调节供风压力，达到压缩机的经济运行。多模块变频调速与压缩机变极电动机、改变皮带轮传动比、串极调速等调速方法相比，具有启动快且稳定、无极调速、容易实现自动控制、运行稳定可靠、维护工作量小等特点，尤其是具有不用改变设备结构和现场安装调试工作量较小的特点。
多模块变频调速的另一大优点是压力设定方便，根据用气量的变化随时调整设定值，容易实现压力闭环运行，从而实现压缩机的恒压供应。
2.2 多模块变频器控制要求
空气压缩机属于恒转矩负载，选用多模块变频器拖动的主要目的是按需要的用风量，合理调节供气压力的给定值，实现稳压节能运行。原则上可以按配套电动机额定功率选用相同容量的恒转矩变频器，内置PID调节功能和电流或电压模拟信号接口；现场的电压变动率应在变频器允许输入电压范围内。
2.3 安装调试及运行测试
空气压力传感器安装在总排风管上，反馈输出的压力信号提供给现场BA系统的DDC，由DDC转换成变频器可以识别的模拟电压信号或电流信号（0-5V, 0-10V,4-20mA）通过多次调整给定值达到设计目标。在实际施工中，根据设计要求还保留了工频备用装置，一旦变频器出现故障，可以使用工频系统，保证科学试验的继续。
系统安装使用后运行平稳，工作压力保持恒定，由多模块变频器控制压缩机的自动运行。由于通过多模块变频器实现了压缩机工作压力的闭环控制，经与原有未采用多模块变频技术的净化实验室的对比，明显减少了压缩机的启停次数，减轻了实验室人员的维护强度，节约了运行能耗，降低了机械磨损，延长了压缩机的使用寿命，提高了经济效益和节能效果。
3 多模块变频器对风机过滤机组（FFU）的风量平衡控制
风量平衡是保证实验室洁净度的重要环节，过去所采用的自控系统都很难达到控制要求，其突出表现在：首先自动控制系统不稳定，可调整变化范围过大，难以真正达到自动控制的目的，而且容易产生误动作。其次自动控制系统是依靠机械系统来执行操作的，空调系统的机械部件优劣严重影响自动控制系统的正常运行。所以很多空调运行管理部门，都把自动控制系统脱掉，不选用自控而改用手动。其三，评价空调系统是否正常运行，常常是依托另行的温度计、湿度计、流量仪来测定，增加了管理工作量。通过多模块变频器对FFU的精确控制圆满地解决了这个难题。
（1）要达到设计要求，室内风量平衡是保证空气洁净度的至关重要的关健。变频器的应用，保证了风量动态的平衡问题。
（2）由于风量变化控制在设定范围内，确保了室内空气不产生紊流现象，使室内气流组织按规律有序流动。
（3）由于缩小了风量变化值，有效地保护了高效过滤器不受冲击，延长了高效过滤器的使用寿命。
（4）多模块变频控制器的应用，对控制室内空气流量，温度湿度变化，调整室内空气参数，将变得十分便利。
（5）与BA系统的完好衔接
整个实验大楼采用美国奥莱斯公司的WebCTRL系统，配合其现场DDC控制器，对新送风机组和排风机组进行开关控制以及自动风量调节，由DDC测量相应的空调机组的运行状态及其趋势分析和计算，自动调节风机多模块变频器的频率，使风量控制在设计控制的范围内，达到了最佳控制效果。表1是编号为46J-1的系统风量设计与实测数据对照表。
表1
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测点 |
风管尺寸 |
截面积 |
风速（m/s） |
风量（m3/h） |
备注 | ||
|
mm |
m2 |
设计 |
测定 |
设计 |
测定 | ||
|
A |
2000*900 |
1.80 |
6.73 |
7.34 |
43640 |
47531 |
变频器频率：40Hz
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|
B |
1000*400 |
0.40 |
4.99 |
2.81 |
7190 |
4050 | |
|
C |
1800*800 |
1.44 |
7.93 |
8.17 |
41100 |
43481 | |
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测试结论：达到设计要求 | |||||||
（6）为防止室外空气进入净化室内，调整各系统新风量、排风量，保证净化室内对室外有10Pa的正压。由于采用了多模块变频技术，使得对净化空调的控制和风量的平衡控制十分精准且易于实现，以至于测试洁净度时，每一洁净区采样3次，最终系统洁净度测试结果优于设计要求，其中百级区≥0.5μm的粒子浓度平均不超过10个/立方英尺，小于设计要求100个/立方英尺,房间温度在设计要求22℃控制在±2℃误差之内，相对湿度φ≤40%。
4 结束语
多模块变频控制技术仍然属于在传统运动控制系统框架内应用上的一种新的思路，虽然在本次应用中对与先进的BA系统联控进行了有益的尝试，并也取得了较好的效果，但这仅是在应用上的拓展并非技术上的重大突破和创新。随着技术的进一步发展，变频器的发展和应用也将呈现更为活跃的现象，比如矩阵变频器的出现和推广、网络化配置的变频器将成为主流以及同步电动机的变频应用等。而这些趋势都将推进变频器的进一步普及和更广泛的应用。
参考文献
1 蔡敬琅.变风量系统空调设计.北京：中国建筑工业出版社，1997
2 胡建平.变风量系统设计探讨.上海工程技术大学，2007
3 郭晓岩.电气节能与建筑节能.北京.智能建筑电气技术，2007-4
