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 本文介紹了潔凈室FFU控制的幾種方式,，并列舉了其優(yōu)缺點(diǎn)及采用交流電機(jī)的智能化FFU控制系統(tǒng)的功能特點(diǎn),。
    1.引言
    隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高,，人們對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求也越來越高,。而生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)環(huán)境決定了產(chǎn)品質(zhì)量,，這就迫使廠家追求更好的生產(chǎn)技術(shù)和更高的生產(chǎn)環(huán)境。特別是電子,、制藥,、食品、生物工程,、醫(yī)療,、實(shí)驗(yàn)室等領(lǐng)域?qū)ιa(chǎn)環(huán)境有著苛刻的要求，它綜合了工藝,、建筑,、裝飾、給排水,、空氣凈化,、暖通、空調(diào),、自動(dòng)控制等多方面的技術(shù),。衡量這些行業(yè)生產(chǎn)環(huán)境質(zhì)量的主要技術(shù)指標(biāo)有溫度、濕度,、潔凈度,、風(fēng)量、室內(nèi)正壓等,。因此,，對(duì)生產(chǎn)環(huán)境的各個(gè)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行合理的控制，以滿足特殊生產(chǎn)工藝的要求,，成為了現(xiàn)在潔凈工程的研究熱點(diǎn)之一,。FFU作為一種凈化設(shè)備，目前在各種潔凈工程中得到廣泛應(yīng)用,。FFU的全稱叫Fan Filter Unit“風(fēng)機(jī)過濾單元”,，也就是風(fēng)機(jī)和過濾器連接在一起，能自己提供動(dòng)力的潔凈設(shè)備,，早在二十世紀(jì)六十年代,，世界上第一個(gè)層流潔凈室的建立就已經(jīng)開始出現(xiàn)FFU的應(yīng)用了,。
    2.FFU控制方式現(xiàn)狀
    目前FFU一般采用單相多速交流電機(jī)、三相多速交流電機(jī)和直流電機(jī),。電機(jī)的供電電壓大致有110V,、220V、270V,、380V四種,。其控制方式主要分為以下幾種：
    ◆ 多檔開關(guān)控制
    ◆ 連續(xù)速度調(diào)節(jié)控制
    ◆ 計(jì)算機(jī)控制
    ◆ 遙控控制
    下面對(duì)以上四種控制方式做一簡(jiǎn)單分析與比較：
    2.1多檔開關(guān)控制
    多檔開關(guān)控制系統(tǒng)只包括FFU自帶的一個(gè)調(diào)速開關(guān)和一個(gè)電源開關(guān)。由于控制元件為FFU自帶,，分布在潔凈室吊頂內(nèi)的各個(gè)位置,，工作人員必須在現(xiàn)場(chǎng)通過撥擋開關(guān)來調(diào)節(jié)FFU，控制起來極不方便,，而且FFU的風(fēng)速可調(diào)范圍有限,，僅限于幾檔。我們?cè)?jīng)做過一個(gè)項(xiàng)目,，為了克服FFU控制操作不方便的因素,，經(jīng)過電氣線路的設(shè)計(jì)，把所有FFU的多檔開關(guān)集中起來,，放到地面上一個(gè)柜子內(nèi),，實(shí)現(xiàn)集中操作，但無論是從外觀還是功能上都存在其局限性,。采用多檔開關(guān)控制方式優(yōu)點(diǎn)是控制簡(jiǎn)單,、成本低，但存在許多缺陷：比如：能耗大,、不能平滑調(diào)速,、沒有反饋信號(hào)、不能實(shí)現(xiàn)靈活的組群控制等,。
    2.2連續(xù)速度調(diào)節(jié)控制
    連續(xù)速度調(diào)節(jié)控制與多檔開關(guān)控制方式相比,，多了一個(gè)連續(xù)速度調(diào)節(jié)器，使FFU風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速連續(xù)可調(diào),，但同時(shí)也犧牲了電機(jī)效率,，使其能耗比多檔開關(guān)控制方式還要高。
    2.3計(jì)算機(jī)控制
    計(jì)算機(jī)控制方式一般采用直流電機(jī),，與前面兩種方式相比,，計(jì)算機(jī)控制方式具有以下先進(jìn)的功能：
    ◆ 采用集散型控制方式，能夠很方便的實(shí)現(xiàn)FFU的集中監(jiān)測(cè)和控制,。
    ◆ 可方便的實(shí)現(xiàn)FFU的單臺(tái),、多臺(tái)及分區(qū)控制,。
    ◆ 智能化控制系統(tǒng)具有節(jié)能功能,。
    ◆ 可采用可選的遙控方式進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。
    ◆ 控制系統(tǒng)預(yù)留通信接口，可與上位機(jī)或網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊,，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信和管理功能,。
控制直流電機(jī)的突出優(yōu)點(diǎn)在于：容易控制、調(diào)速范圍較寬,。但該控制方式也有一些致命的缺陷：
    ◆ 由于潔凈廠房不允許FFU電機(jī)帶有電刷,，因此，F(xiàn)FU的電機(jī)均采用無刷直流電動(dòng)機(jī),，換相問題則由電子換相器解決,，而電子換相器的壽命短使整控制系統(tǒng)的使用壽命也大大降低。
    ◆ 整套系統(tǒng)造價(jià)昂貴,。
    ◆ 后期維護(hù)費(fèi)用高,。
    2.4遙控控制方式
    遙控控制方式作為計(jì)算機(jī)控制方式的一種補(bǔ)充，可使用遙控器對(duì)每臺(tái)FFU進(jìn)行控制,，與計(jì)算機(jī)控制方式相輔相成,。
    綜上所述：前兩種控制方式能耗高、控制不方便,；后兩種控制方式壽命短,、成本高。那有沒有一種控制方式既能做到能耗低,、控制方便,，又能保證使用壽命、成本不高呢,？有,，那就是采用交流電機(jī)的計(jì)算機(jī)控制方式。
    交流電動(dòng)機(jī)同直流電動(dòng)機(jī)相比較,，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,、體積小、制造方便,、運(yùn)行可靠,、價(jià)格低謙等一系列的優(yōu)點(diǎn)，由于其不存在換相問題,，其使用壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過直流電機(jī),。長(zhǎng)期以來由于其調(diào)速性能很差，因此,，調(diào)速方式一直被直流調(diào)速方式所占領(lǐng),。但隨著新型電力電子器件與大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)和發(fā)展，以及新的控制理論不斷的出現(xiàn)及應(yīng)用,，交流控制方式也逐漸發(fā)展起來,，并將最終取代直流調(diào)速系統(tǒng),。
    在FFU交流控制方式中，又主要分為兩種控制方式：調(diào)壓控制方式和變頻控制方式,。所謂調(diào)壓控制方式,，就是通過直接改變電動(dòng)機(jī)定子電壓的大小來調(diào)整電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。調(diào)壓方式的缺點(diǎn)是：調(diào)速時(shí)的效率較低,，低速時(shí),，電機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重、調(diào)速范圍較窄等,。但是,，調(diào)壓方式對(duì)于FFU風(fēng)機(jī)負(fù)載來說，其缺陷不是很明顯,，并且在目前的情況下還有一些優(yōu)點(diǎn)：
    ◆ 調(diào)速方案成熟,，調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)定，能夠保證長(zhǎng)時(shí)間無故障連續(xù)運(yùn)行,。
    ◆ 操作簡(jiǎn)便,，控制系統(tǒng)造價(jià)低。
    ◆ 由于FFU風(fēng)機(jī)負(fù)載很輕,，在低速時(shí),，電機(jī)發(fā)熱不是很嚴(yán)重。
    ◆ 調(diào)壓方式特別適合于風(fēng)機(jī)負(fù)載,，由于FFU風(fēng)機(jī)負(fù)責(zé)曲線為獨(dú)特的阻尼曲線,，因此，調(diào)速范圍可以做到很寬,。
    因此,，在今后的一段時(shí)期內(nèi)，調(diào)壓方式還將是一種主要的調(diào)速方式,。
    變頻控制方式就是通過改變電源頻率f的方式來調(diào)速電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,，同時(shí)，按一定比例調(diào)整整電動(dòng)機(jī)的輸入電壓,。變頻控制方式具有優(yōu)異的性能,，調(diào)速范圍大，平滑性較高,，調(diào)速效率高等,。變頻一般采用較先進(jìn)的SPWM控制方式，并采用單片機(jī)生成SPWM波形,。SPWM變頻方式同其它變頻方式相比具有以下特點(diǎn)：1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,，控制方便；2）輸入功率因數(shù)高,；3）系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)快,；4）輸出諧波少,。在目前的情況下，與調(diào)壓方式相比,，變頻方式也有一些缺點(diǎn)，這主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：
    ◆ 變頻方式造價(jià)比較高,。為了使變頻器的輸出諧波盡可能的減少,，逆變器的功率開關(guān)器件的開關(guān)頻率要盡可能的高。因此,，一般采用GTR,、GTO、PMOSFET作為開關(guān)器件,。上述這些器件本身造價(jià)較高,。因此，變頻控制方式整體造價(jià)也比較高,。
    ◆ 使用壽命不如調(diào)壓方式長(zhǎng),。由于異步電動(dòng)機(jī)屬于感性負(fù)載，功率因數(shù)不會(huì)等于1.0,，故在中間直流環(huán)節(jié)與電動(dòng)機(jī)之間總存在無功功率的交換,。由于逆變器中的電力電子開關(guān)無法儲(chǔ)能，所以無功能量只能靠直流環(huán)節(jié)中的儲(chǔ)能元件（電容器）來緩沖,。電容器的壽命大大限制了變頻器的使用壽命,。即使是最先進(jìn)的變頻器廠商，其變頻器壽命也受此限制,。
    隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展,，可以預(yù)料，一些簡(jiǎn)單可靠,、性能優(yōu)異,、價(jià)格便宜的變頻調(diào)速系統(tǒng)將不斷出現(xiàn)，異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速方法的應(yīng)用將日見廣泛,，并將最終取代直流調(diào)速方式和調(diào)壓調(diào)速方式,。
    3.FFU智能化控制系統(tǒng)
    目前，在FFU的應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi),，其控制系統(tǒng)的應(yīng)用率還是比較低的,，而且在國(guó)際市場(chǎng)上流行的FFU智能化控制系統(tǒng)中，一般只針對(duì)配備無刷直流電機(jī)的FFU,。特別是在全球能源越趨緊張的今天,，控制系統(tǒng)的節(jié)能效益越來越被人所重視。每個(gè)潔凈室根據(jù)產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝,，決定相應(yīng)的風(fēng)速,，同時(shí)又不得不考慮能耗問題,。而一般的控制系統(tǒng)所能調(diào)節(jié)的風(fēng)速范圍有限，不能根據(jù)具體的要求

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