近年来，人们越来越重视采用变频调速技术来实现风机的调速节能。文献总结了用变频调速驱动风机的情况，文献介绍了风机变频调速高效运行的方法。虽然变频调速有许多优点，但变频器调速系统存在调速范围窄、低速(30Hz)力矩小、电机发热、能耗大以及谐波干扰电网等缺陷。

本文阐述的使用开关磁阻调速电机来驱动风机，以达到调速节能的目的。

一、开关磁阻调速系统(SRD)简介

开关磁阻调速系统由电动机(SRM)和控制器(SRD)两大部分组成。

SRM电动机是定子、转子双凸极可变磁阻结构。以图1所示电动机中定、转子的相对位置作为起始位置，依次A→B→C→D给相绕组通电后，转子便会逆着励磁顺序以逆时针方向连续旋转；反之，D→V→B→A依次给相通电，则电动机会顺时针方向转动。若改变相电流的大小，则可改变电动机转矩的大小，进而可以改变电动机转速。当主开关器件S1、S2导通时，A相绕组从直流电源U吸收电能，而当S1、S2关断时，绕组电流经续流二极管D1、D2继续流通，并回馈给电源U。因此，SRM电动机传动的共性特点是具有再生作用，系统节电、效率高。

转子上固定有确定转子相对定子位置的齿盘，定子上装有检测齿盘转动脉冲的光电传感器，位置信号以电脉冲的方式传送给SRD控制器，由SRD控制器控制电机的运行。

SRD控制器由嵌入式微处理器、PLC可编程逻辑器件、IGBT驱动电路、光电隔离、通信接口、显示屏、键盘、电力电子器件及软件组成（图2)。SRD控制器通过电子电路，控制IGBT驱动及控制系统功率开关器件的导通与关断，功率开关器件(图3)又控制着电动机各相绕组的导通与关断，而使电动机旋转。通过控制绕组导通与关断的顺序，控制电动机的旋转方向，通过控制绕组的电流控制电动机的转速。SRD控制器根据位置编码，开通和关断相应的绕组，使电动机可在四象限运行，实现电动机的连续运转、制动、点动及位置保持功能。通过对键盘的操作，实现电动机的启停控制及各种参数的设置；嵌人式微处理器通过A/D转换接受模拟量的输入，通过PLC可编程逻辑器件的程序软件，实现对外部输入信号的闭环控制；同时SRD控制器的RS232通讯接口，易于实现系统的维护和远方监控。

二、应用SRD实现九洲风机调速节能的方法

把流量变送器(传感器）安装在风机出口，采集风机的风量，并把信号转变为4~20mA的标准电流信号，将信号传送给SRD控制器的模拟量输入接口（图2)，把用风量的设定值通过键盘和显示器输入SRD控制器，当传感器传来的信号小于或大于设定值时，则SRD控制器的指令调节电机及其风机的转速，控制风机的风量，把风机的风量维持在设定值，实现闭环的PLC控制。

三、九洲风机厂分析SRD用于风机驱动的优势

1、开关磁阻调速系统(SRD)的优势分析SRD开关磁阻调速系统（以下简称开关调速电机)与其它调速系统相比有以下优点。

(1)系统效率高

开关调速电机在其宽广的调速范围内，整体效率比其它调速系统至少高出10%。在低转速及非额定负载下高效率则更加明显。

(2)调速范围宽，低速下可长期运转开关调速电机从零到最高转速的转速范围内能带负荷长期运转，电机及控制器的温升低于工作在额定负载时的温升。

(3)无过冲启动电流

开关调速电机具有软启动特性，电机启动过程绝无交流电机启动电流大于额定电流5~7倍的现象，而是启动电流平滑增加至所需的电流。设定的电机启动时间越长，启动电流越小。

(4)髙启动转矩，低启动电流

开关调速电机启动转矩达到额定转矩的150%时，启动电流仅为额定电流的30%。

(5)三相输入电源缺相或控制器输出缺相不烧电动机

开关调速电机若三相输入电源缺相或者欠功率运行或者停转，不会烧毁电机和控制器。电动机输入缺相只会导致电动机输出功率减小或者会导致电动机无法启动。

(6)过载能力强

开关调速电机过载能力强，当负载短时大于额定负载时，转速会下降，保持最大输出功率，不会出现过流现象。当负载恢复正常时，转速恢复到设定转速。

(7)功率器件控制错误不会引起短路

开关调速电机的上下桥臂功率器件和电机的绕组串联，不存在发生功率器件控制错误导致短路而烧毁的现象。

(8)可靠性高

开关调速电机的转子无绕组和鼠笼条，电动机可高速运转而不变形，机械强度和可靠性均高于其它类电机。定子线圈嵌装容易，端部短而牢固，热耗大部分在定子，易于冷却。转子无永磁体，可有较高的最大允许温升。

(9)功率因数高

普通交流电机空载时功率因数为0.2~0.4，满载时为0.86~0：89；而开关调速电机的功率因数空载时可达0.995，满载时可达0.98。

2、普惠风机系统改造之后的效果

用开关磁阻调速系统对风机的驱动方式进行了改造，改造后的风机系统发生了3个方面转变。

(1)实现了风量的自动调节。使用开关调速电机后，把用风量的设定值通过键盘和显示器输入控制器，利用其内部的闭环控制，风量一直维持在设定值，并可根据实际情况随时调整设定值。

(2)达到了节能降耗的目的。为比较电机的耗能情况，在3个相同工作条件、相同负载的车间风机设备上，进行了3种调速方案的实施与比较。

双速电动机驱动。电机型号：YDT250-8/6。双速电机只有两挡速度选择，740r/min和970r/min。

变频器调速驱动。电机型号：Y250-6。变频器驱动电机为Y系列6极异步电动机，同步转速1000r/min。

开关调速电动机驱动。电机型号：SRM250-15。开关调速电机的转速可提高到1500r/min，现使用在100~1000r/min。

九洲风机厂对3种方案分别进行了测试，测试结果见表1。

以上测试数据表明，3种方案中，开关调速电机节电指标最高。

(3)减少了值班人员劳动强度。原来值班人员需根据用风量情况，随时调节挡板和阀门开度，劳动强度大，现在只需要进行正常的设备巡视即可。

九洲普惠风机采用开关调速控制技术后，还具有以下优点：启动性能提高，降低了启动电流，避免了大启动电流对电网的冲击，实现了风机带负载启动；风机系统动态响应速度提高，调节线性度好；风量稳定，减小了风机的振动；提高了设备运行可靠性，延长了设备检修周期，减少了维护量及维修费用。

四、结论

开关磁阻调速系统性能指标比普通交流以.及其它调速系统都要好，具有结构简单、工作可靠、机械强度高、控制功能强大、调速精度高、启动电流小、大启动转矩、高效节能等优点，非常适合于风机系统的驱动，利用开关磁阻调速系统驱动风机是实现节能调速的最佳方案。

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