高速永磁同步离心式冷水机组变频解决方案

行业痛点

离心式冷水机是工商业中常用制冷系统，可以通过将水冷却的方式来控制空调系统的温度和湿度，广泛应用于商业建筑、医疗设施、数据中心、制造工厂和其他大型建筑物等场所，以满足这些区域的制冷需求。普通的离心式冷水机组的压缩机电机一般是三相异步电机，运行时处于工频状态，此时压缩机电机转速固定不可调节，制冷机通过控制导流片的开度进行出水温度的控制。由于三相异步电机功率因数低、转速不能随负载大小调节等因素，造成了大量的电能浪费。

新风光方案介绍

高速永磁同步离心式冷水机组是市场上新兴的制冷设备，其压缩机电机一般采用额定转速5000rpm以上的高速永磁直驱电机，省去了变速装置等中间传动机构，具有结构简单、体积小、功率密度高等优点。结合新风光高压变频器的变频控制技术，采用高性能永磁同步电机无位置传感器磁场定向控制策略，能够实现高速永磁直驱电机压缩机软起动和全频段调速运行，转速更加稳定，不仅降低了起动电流、提高了设备的使用寿命，还具有显著的节能效果。运行数据表明，大型商业空调使用高速永磁直驱系统后，综合节能效果更佳，可达到20%以上的节能效果。

新风光永磁同步电机变频器系统介绍

新风光永磁同步电机变频器的主控系统采用高速DSP+FPGA+ARM为控制核心，控制算法完全数字化。新风光永磁同步电机变频器系统拓扑如图1所示。

图1 高压变频器系统拓扑图

新风光高压永磁同步电机变频器控制策略为高性能无位置传感器矢量控制技术，如图2所示。由于电流环输出电压反馈的作用，该种弱磁方法对于因环境导致的参数变化具有较强的鲁棒性。

图2 永磁同步电机无位置传感器矢量控制技术原理图

实现高速永磁同步电机无位置传感器矢量控制的关键是高性能的位置/转速观测器，位置/转速观测器采用模型参考自适应系统如图3所示。

图3 模型参考自适应系统框图

产品优势

01变频器驱动高速永磁电动机具有更宽的调速范围（180Hz~250Hz），充分发挥了高速电机效率高、功率因数高、可靠性高等诸多优势。

02变频器采用高性能无位置传感器矢量控制技术，具有较好的转速和电流跟踪性能，保证了高速恒功率区能够稳定运行，同时对参数变化也具有较强的鲁棒性，更能适应复杂的现场环境。

03变频器采用高性能的位置/转速观测器，可保证高速永磁同步电机稳定启动，同时转矩波动较小，高速状态下的定子相电流正弦度高。

04变频器通过调整高速永磁同步电机转速来满足某些应用场合负载频繁变化的需求，还可减小导叶节流损失，提高冷水机组全工况性能。现场设备综合节能效果至少为16%，节能效益显著，具有广泛的推广意义。

审核编辑：汤梓红