CN210832431U - 中央空调的变频控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种中央空调的变频控制系统，所述变频控制系统包括第一压力传感器、FPGA控制器、第一变频器以及两个第一温度传感器，第一变频器的输入端与三相电源连接，第一变频器的输出端与冷却水泵连接，两个第一温度传感器用于分别采集所述冷却水管路的进水端的第一温度和出水端的第二温度，并将第一温度和第二温度传送至FPGA控制器，第一压力传感器用于采集所述冷却水管路的第一水压，并将所述第一水压传送至FPGA控制器，FPGA控制器用于输出第一变频信号至第一变频器的控制端，所述第一变频器根据所述第一变频信号调节所述冷却水泵的水流量。本实用新型技术方案不仅可以有效节约电能，还可以降低中央空调的噪音。

Description

中央空调的变频控制系统

技术领域

本实用新型涉及自动控制技术领域，具体涉及一种中央空调的变频控制系统。

背景技术

中央空调是我国许多地方必不可少的一类调温设备，为人们提供着舒适的生活与工作空间，已经逐渐成为改善人们生活环境必不可少的设备。特别是在我国南方地区，每年有大部分时间都需要中央空调的支持，才能保持室内环境的适宜。

现有的中央空调在运行时，实际运行负荷很难达到满负荷，但是水泵以及风机的运行通常持续在满负荷状态下，不仅造成大量不必要的能源损耗，而且中央空调系统的整体运行噪音大，机组磨损严重，降低了中央空调的使用寿命。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中中央空调运行过程中电能损耗较大的缺陷，提供一种中央空调的变频控制系统。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种中央空调的变频控制系统，所述中央空调包括冷却水管路以及冷却水泵，所述冷却水泵设置于所述冷却水管路中，所述变频控制系统包括第一压力传感器、FPGA(现场可编程门阵列)控制器、第一变频器以及两个第一温度传感器；

所述第一变频器的输入端与三相电源连接，所述第一变频器的输出端与所述冷却水泵连接，两个所述第一温度传感器用于分别采集所述冷却水管路的进水端的第一温度和出水端的第二温度，并将所述第一温度和所述第二温度传送至所述FPGA控制器，所述第一压力传感器用于采集所述冷却水管路的第一水压，并将所述第一水压传送至所述FPGA控制器，所述FPGA控制器用于输出第一变频信号至所述第一变频器的控制端，所述第一变频器根据所述第一变频信号调节所述冷却水泵的水流量。

较佳地，所述中央空调还包括冷冻水管路以及冷冻水泵，所述冷冻水泵设置于所述冷冻水管路中，所述变频控制系统还包括第二压力传感器、第二变频器以及两个第二温度传感器；

所述第二变频器的输入端与所述三相电源连接，所述第二变频器的输出端与所述冷冻水泵连接，两个所述第二温度传感器用于分别采集所述冷冻水管路的进水端的第三温度和出水端的第四温度，并将所述第三温度和所述第四温度传送至所述FPGA控制器，所述第二压力传感器用于采集所述冷冻水管路的第二水压，并将所述第二水压传送至所述FPGA控制器，所述FPGA控制器还用于输出第二变频信号至所述第二变频器的控制端，所述第二变频器根据所述第二变频信号调节所述冷冻水泵的水流量。

较佳地，所述中央空调还包括冷却塔以及冷却风机，所述冷却风机用于对冷却塔进行降温，所述变频控制系统还包括第三温度传感器以及第三变频器，所述第三变频器的输入端与所述三相电源连接，所述第三变频器的输出端与所述冷却风机连接，所述第三温度传感器用于检测所述冷却塔内部的第五温度，并将所述第五温度传送至所述FPGA控制器，所述FPGA控制器还用于输出第三变频信号至所述第三变频器的控制端，所述第三变频器根据所述第三变频信号调节所述冷却风机的转速。

较佳地，所述第一变频器的输入端连接第一隔离开关的一端，所述第一隔离开关的另一端连接所述三相电源，所述第一变频器的输出端连接第一负荷开关的一端，所述第一负荷开关的另一端连接所述冷却水泵。

较佳地，所述第二变频器的输入端连接第二隔离开关的一端，所述第二隔离开关的另一端连接所述三相电源，所述第二变频器的输出端连接第二负荷开关的一端，所述第二负荷开关的另一端连接所述冷冻水泵。

较佳地，所述第三变频器的输入连接第三隔离开关的一端，所述第三隔离开关的另一端连接所述三相电源，所述第三变频器的输出端连接第三负荷开关的一端，所述第三负荷开关的另一端连接所述冷却风机。

较佳地，所述变频控制系统还包括智能控制柜，所述FPGA控制器、所述第一变频器、所述第二变频器以及所述第三变频器设置于所述智能控制柜中。

较佳地，所述智能控制柜包括柜体和柜门，所述柜门上开设有多个散热孔，所述柜体的内壁上固定设置有散热器。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本实用新型各较佳实例。

本实用新型的积极进步效果在于：本实用新型提供的中央空调的变频控制系统通过实时采集温度和压力信号，并将采集到的信号输入FPGA控制器，FPGA控制器输出变频信号至变频器，变频器可以及时调节水泵的工作频率，进而调控水泵的水流量。由此，可以根据不同负荷及时调整水泵的工作状态，不仅可以满足中央空调正常运行的需求，而且可以有效节约电能，降低了中央空调的噪音，明显改善了用户体验。

附图说明

图1为本实用新型优选实施例的一种中央空调的变频控制系统的结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本实用新型，但并不因此将本实用新型限制在所述的实施例范围之中。

请参考图1，本实施例提供一种中央空调的变频控制系统，所述中央空调包括冷却水管路(未图示)以及冷却水泵17，所述冷却水泵17设置于所述冷却水管路中，所述变频控制系统包括第一压力传感器2、FPGA控制器6、第一变频器11以及两个第一温度传感器1；

所述第一变频器11的输入端与三相电源7连接，所述第一变频器11的输出端与所述冷却水泵17连接，两个所述第一温度传感器1用于分别采集所述冷却水管路的进水端的第一温度和出水端的第二温度，并将所述第一温度和所述第二温度传送至所述FPGA控制器6，所述第一压力传感器2用于采集所述冷却水管路的第一水压，并将所述第一水压传送至所述FPGA控制器6，所述FPGA控制器6用于输出第一变频信号至所述第一变频器11的控制端，所述第一变频器11根据所述第一变频信号调节所述冷却水泵17的水流量。

具体地，当FPGA控制器6识别到所述第一温度与所述第二温度之间的温差变大时，则控制第一变频器11增大频率，加快冷却水泵17中的驱动电机的转速，进而加大冷却水泵17中水的流量；反之，若温差变小，则控制第一变频器11降低频率，以降低冷却水泵17中的驱动电机的转速，进而减小冷却水泵17中水的流量。

所述第一压力传感器2可以实时采集冷却水管路中的第一水压，当第一水压超过预设压力值时，则认为冷却水泵17中的水流量达到水管可承受的上限，则及时控制第一变频器11降低频率，降低冷却水泵11中的驱动电机的转速，以减小冷却水泵17中的水的流量。由此可见，在第一水压满足要求的情况下，FPGA控制器6可以根据第一温度以及第二温度的温差来灵活调整冷却水泵17中的水的流量。

所述中央空调还包括冷冻水管路(未图示)以及冷冻水泵18，所述冷冻水泵18设置于所述冷冻水管路中，所述变频控制系统还包括第二压力传感器4、第二变频器12以及两个第二温度传感器3；

所述第二变频器12的输入端与所述三相电源7连接，所述第二变频器12的输出端与所述冷冻水泵18连接，两个所述第二温度传感器3用于分别采集所述冷冻水管路的进水端的第三温度和出水端的第四温度，并将所述第三温度和所述第四温度传送至所述FPGA控制器6，所述第二压力传感器4用于采集所述冷冻水管路的第二水压，并将所述第二水压传送至所述FPGA控制器6，所述FPGA控制器6还用于输出第二变频信号至所述第二变频器12的控制端，所述第二变频器12根据所述第二变频信号调节所述冷冻水泵18的水流量。

具体地，当FPGA控制器6识别到所述第三温度与所述第四温度之间的温差变大时，则控制第二变频器12增大频率，加快冷冻水泵18中的驱动电机的转速，进而加大冷冻水泵18中水的流量；反之，若温差变小，则控制第二变频器12降低频率，以降低冷冻水泵18中的驱动电机的转速，进而减小冷冻水泵18中水的流量。

所述第二压力传感器4可以实时采集冷冻水管路中的第二水压，当第二水压超过预设压力值时，则认为冷冻水泵18中的水流量达到水管可承受的上限，则及时控制第二变频器12降低频率，降低冷冻水泵18中的驱动电机的转速，以减小冷冻水泵18中的水的流量。由此可见，在第二水压满足要求的情况下，FPGA控制器6可以根据第三温度以及第四温度的温差来灵活调整冷冻水泵18中的水的流量。

所述中央空调还包括冷却塔(未图示)以及冷却风机19，所述冷却风机19用于对冷却塔进行降温，所述变频控制系统还包括第三温度传感器5以及第三变频器13，所述第三变频器13的输入端与所述三相电源7连接，所述第三变频器13的输出端与所述冷却风机19连接，所述第三温度传感器5用于检测所述冷却塔内部的第五温度，并将所述第五温度传送至所述FPGA控制器6，所述FPGA控制器6还用于输出第三变频信号至所述第三变频器13的控制端，所述第三变频器13根据所述第三变频信号调节所述冷却风机19的转速。

具体地，当所述FPGA控制器6识别到所述第五温度超过预设温度时，则控制第三变频器13增大频率，加快冷却风机19中的驱动电机的转速，进而增加冷却风机19的转速，加快冷却塔的散热；反之，所述第五温度低于预设温度时，则控制第三变频器13降低频率，以减慢冷却风机19中的驱动电机的转速，进而降低冷却风机19的转速，由此，可以控制冷却塔水温恒定在预设温度，可以有效地节省电能额外损耗，能达到最佳节电效果。

优选地，所述第一变频器11的输入端连接第一隔离开关8的一端，所述第一隔离开关8的另一端连接所述三相电源7，所述第一变频器11的输出端连接第一负荷开关14的一端，所述第一负荷开关14的另一端连接所述冷却水泵17。

所述第二变频器12的输入端连接第二隔离开关9的一端，所述第二隔离开关9的另一端连接所述三相电源7，所述第二变频器12的输出端连接第二负荷开关15的一端，所述第二负荷开关15的另一端连接所述冷冻水泵18。

所述第三变频器13的输入连接第三隔离开关10的一端，所述第三隔离开关10的另一端连接所述三相电源7，所述第三变频器13的输出端连接第三负荷开关16的一端，所述第三负荷开关16的另一端连接所述冷却风机19。

本实施例中，所述变频控制系统还可以包括智能控制柜(未图示)，所述FPGA控制器6、所述第一变频器11、所述第二变频器12以及所述第三变频器13设置于所述智能控制柜中。所述智能控制柜可以包括柜体和柜门，所述柜门上开设有多个散热孔，所述散热孔可以为圆形孔或多边形孔。

所述柜体的内壁上固定设置有散热器。优选地，所述散热器可以为散热风扇或鳍形散热片。

另外，所述柜门上还可以开设有透明的观察窗，以便于工作人员观察智能柜中的各个器件的运行状态，提高运行安全性。

本实施例中，所述第一变频器11、所述第二变频器12以及所述第三变频器13可以为施耐德ATV630型变频器。

所述FPGA控制器6还可以采用PLC控制器(一种可编程逻辑控制器)或单片机替换。

所述第一压力传感器2以及所述第二压力传感器4可以选用美控MIK-P300型传感器。

所述第一温度传感器1、所述第二温度传感器3以及所述第三温度传感器5可以选用TS105型温度传感器或者TS118型温度传感器。

所述冷却水泵17、冷冻水泵18以及冷却风机19都可以采用三相异步电动机进行驱动。

本实施例中的变频控制系统在实际运行中，通过对中央空调的能耗的统计计算，得到如下结果：中央空调全年累计运行为8个月左右，约3120小时，空调运行时2台冷却水泵、2台冷冻水泵启动，(高温时还需增加冷却水泵及冷冻水泵各1组)。冷却水泵、冷冻水泵都分别通过三相异步电动机进行驱动，其中，每台电机容量为75KW，原能耗为234000千瓦时/台，4台电机的能耗合计约234000千瓦时*4台＝936000千瓦时。改造后4台电机的能耗总量为748800千瓦时，节能率达到20％。按电费1.02元/度电计算，改造后全年中央空调电费节约了约17万元。另外，再加上冷却风机节约的能耗，可以节约电费将近20万元。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种中央空调的变频控制系统，其特征在于，所述中央空调包括冷却水管路以及冷却水泵，所述冷却水泵设置于所述冷却水管路中，所述变频控制系统包括第一压力传感器、FPGA控制器、第一变频器以及两个第一温度传感器；

所述第一变频器的输入端与三相电源连接，所述第一变频器的输出端与所述冷却水泵连接，两个所述第一温度传感器用于分别采集所述冷却水管路的进水端的第一温度和出水端的第二温度，并将所述第一温度和所述第二温度传送至所述FPGA控制器，所述第一压力传感器用于采集所述冷却水管路的第一水压，并将所述第一水压传送至所述FPGA控制器，所述FPGA控制器用于输出第一变频信号至所述第一变频器的控制端，所述第一变频器根据所述第一变频信号调节所述冷却水泵的水流量。

2.如权利要求1所述的中央空调的变频控制系统，其特征在于，所述中央空调还包括冷冻水管路以及冷冻水泵，所述冷冻水泵设置于所述冷冻水管路中，所述变频控制系统还包括第二压力传感器、第二变频器以及两个第二温度传感器；

所述第二变频器的输入端与所述三相电源连接，所述第二变频器的输出端与所述冷冻水泵连接，两个所述第二温度传感器用于分别采集所述冷冻水管路的进水端的第三温度和出水端的第四温度，并将所述第三温度和所述第四温度传送至所述FPGA控制器，所述第二压力传感器用于采集所述冷冻水管路的第二水压，并将所述第二水压传送至所述FPGA控制器，所述FPGA控制器还用于输出第二变频信号至所述第二变频器的控制端，所述第二变频器根据所述第二变频信号调节所述冷冻水泵的水流量。

3.如权利要求2所述的中央空调的变频控制系统，其特征在于，所述中央空调还包括冷却塔以及冷却风机，所述冷却风机用于对冷却塔进行降温，所述变频控制系统还包括第三温度传感器以及第三变频器，所述第三变频器的输入端与所述三相电源连接，所述第三变频器的输出端与所述冷却风机连接，所述第三温度传感器用于检测所述冷却塔内部的第五温度，并将所述第五温度传送至所述FPGA控制器，所述FPGA控制器还用于输出第三变频信号至所述第三变频器的控制端，所述第三变频器根据所述第三变频信号调节所述冷却风机的转速。

4.如权利要求1-3任一项所述的中央空调的变频控制系统，其特征在于，所述第一变频器的输入端连接第一隔离开关的一端，所述第一隔离开关的另一端连接所述三相电源，所述第一变频器的输出端连接第一负荷开关的一端，所述第一负荷开关的另一端连接所述冷却水泵。

5.如权利要求2所述的中央空调的变频控制系统，其特征在于，所述第二变频器的输入端连接第二隔离开关的一端，所述第二隔离开关的另一端连接所述三相电源，所述第二变频器的输出端连接第二负荷开关的一端，所述第二负荷开关的另一端连接所述冷冻水泵。

6.如权利要求3所述的中央空调的变频控制系统，其特征在于，所述第三变频器的输入连接第三隔离开关的一端，所述第三隔离开关的另一端连接所述三相电源，所述第三变频器的输出端连接第三负荷开关的一端，所述第三负荷开关的另一端连接所述冷却风机。

7.如权利要求3所述的中央空调的变频控制系统，其特征在于，所述变频控制系统还包括智能控制柜，所述FPGA控制器、所述第一变频器、所述第二变频器以及所述第三变频器设置于所述智能控制柜中。

8.如权利要求7所述的中央空调的变频控制系统，其特征在于，所述智能控制柜包括柜体和柜门，所述柜门上开设有多个散热孔，所述柜体的内壁上固定设置有散热器。

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