FFU的控制方式的简单分析与比较

FFU控制方式现状
目前FFU一般采用单相多速交流电机、三相多速交流电机和直流电机。电机的供电电压大致有110V、220V、270V、380V四种。其控制方式主要分为以下几种：
◆ 多档开关控制
◆ 连续速度调节控制
◆ 计算机控制
◆ ?？乜刂?br />下面对以上四种控制方式做一简单分析与比较：
1.1多档开关控制
多档开关控制系统只包括FFU自带的一个调速开关和一个电源开关。由于控制元件为FFU自带，分布在洁净室吊顶内的各个位置，工作人员必须在现场通过拨挡开关来调节FFU，控制起来不方便，而且FFU的风速可调范围有限，于几档。我们曾经做过一个项目，为了克服FFU控制操作不方便的因素，经过电气线路的设计，把所有FFU的多档开关集中起来，放到地面上一个柜子内，实现集中操作，但无论是从外观还是功能上都存在其局限性。采用多档开关控制方式优点是控制简单、成本低，但存在许多缺陷：比如：能耗大、不能平滑调速、没有反馈信号、不能实现灵活的组群控制等。
1.2连续速度调节控制
连续速度调节控制与多档开关控制方式相比，多了一个连续速度调节器，使FFU风机转速连续可调，但同时也牺牲了电机效率，使其能耗比多档开关控制方式还要高。
1.3计算机控制
计算机控制方式一般采用直流电机，与前面两种方式相比，计算机控制方式具有以下的功能：
◆ 采用集散型控制方式，能够很方便的实现FFU的集中监测和控制。
◆ 可方便的实现FFU的单台、多台及分区控制。
◆ 智能化控制系统具有节能功能。
◆ 可采用可选的?？胤绞浇屑嗖夂涂刂啤?br />◆ 控制系统预留通信接口，可与上位机或网络进行通讯，从而实现远程通信和管理功能。
控制直流电机的优点在于：容易控制、调速范围较宽。但该控制方式也有一些致命的缺陷：
◆ 由于洁净厂房不允许FFU电机带有电刷，因此，FFU的电机均采用无刷直流电动机，换相问题则由电子换相器解决，而电子换相器的寿命短使整控制系统的使用寿命也大大降低。
◆ 整套系统造价昂贵。
◆ 后期维护费用高。
1.4?？乜刂品绞?br />?？乜刂品绞阶魑扑慊刂品绞降囊恢植钩?，可使用?？仄鞫悦刻‵FU进行控制，与计算机控制方式相辅相成。
综上所述：前两种控制方式能耗高、控制不方便；后两种控制方式寿命短、成本高。那有没有一种控制方式既能做到能耗低、控制方便，又能保证使用寿命、成本不高呢？有，那就是采用交流电机的计算机控制方式。
交流电动机同直流电动机相比较，具有结构简单、体积小、制造方便、运行可靠、低谦等一系列的优点，由于其不存在换相问题，其使用寿命远远过直流电机。以来由于其调速性能很差，因此，调速方式一直被直流调速方式所占领。但随着新型电力电子器件与大规模集成电路的出现和发展，以及新的控制理论不断的出现及应用，交流控制方式也逐渐发展起来，并将终取代直流调速系统。
在FFU交流控制方式中，又主要分为两种控制方式：调压控制方式和变频控制方式。所谓调压控制方式，就是通过直接改变电动机定子电压的大小来调整电动机的转速。调压方式的缺点是：调速时的效率较低，低速时，电机发热严重、调速范围较窄等。但是，调压方式对于FFU风机负载来说，其缺陷不是很明显，并且在目前的情况下还有一些优点：
◆ 调速方案成熟，调速系统稳定，能够保证长时间*连续运行。
◆ 操作简便，控制系统造价低。
◆ 由于FFU风机负载很轻，在低速时，电机发热不是很严重。
◆ 调压方式特别适合于风机负载，由于FFU风机负责曲线为*的阻尼曲线，因此，调速范围可以做到很宽。
因此，在今后的一段时期内，调压方式还将是一种主要的调速方式。
变频控制方式就是通过改变电源频率f的方式来调速电动机的转速，同时，按一定比例调整整电动机的输入电压。变频控制方式具有的性能，调速范围大，平滑性较高，调*率高等。变频一般采用较的SPWM控制方式，并采用单片机生成SPWM波形。SPWM变频方式同其它变频方式相比具有以下特点：1）结构简单，控制方便；2）输入功率因数高；3）系统动态响应快；4）输出谐波少。在目前的情况下，与调压方式相比，变频方式也有一些缺点，这主要体现在以下两个方面：
◆ 变频方式造价比较高。为了使变频器的输出谐波尽可能的减少，逆变器的功率开关器件的开关频率要尽可能的高。因此，一般采用GTR、GTO、PMOSFET作为开关器件。上述这些器件本身造价较高。因此，变频控制方式整体造价也比较高。
◆ 使用寿命不如调压方式长。由于异步电动机属于感性负载，功率因数不会等于1.0，故在中间直流环节与电动机之间总存在无功功率的交换。由于逆变器中的电力电子开关无法储能，所以无功能量只能靠直流环节中的储能元件（电容器）来缓冲。电容器的寿命大大限制了变频器的使用寿命。即使是的变频器厂商，其变频器寿命也受此限制。
随着半导体技术的不断发展，可以预料，一些简单可靠、性能、便宜的变频调速系统将不断出现，异步电动机的变频调速方法的应用将日见广泛，并将终取代直流调速方式和调压调速方式。
2.FFU智能化控制系统
目前，在FFU的应用领域内（如净化工作台），其控制系统的应用率还是比较低的，而且在市场上流行的FFU智能化控制系统中，一般只针对配备无刷直流电机的FFU。特别是在能源越趋紧张的今天，控制系统的节能效益越来越被人所重视。每个洁净室根据产品的生产工艺，决定相应的风速，同时又不得不考虑能耗问题。而一般的控制系统所能调节的风速范围有限，不能根据具体的要求的风速，特别是在8小时之外的休息时间，仍然保持较高的风速，这无疑带来了能源上的巨大浪费。针对这种现状，近推出了能够数字化调节风速的HH-F系列FFU智能化控制系统。该系统操作简单，界面友好，特别是可根据洁净室的具体风速要求（例如0.37m/s,0.28m/s），数字化设定。
HH-F系列FFU控制系统是一套集散型控制系统，能够方便的实现现场分散控制和集中统一管理功能?？闪榛羁刂平嗑皇颐刻ǚ缁钠鹜：头缢?，该控制系统利用中继器技术，解决了485驱动能力有限的问题，可控制无限台风机。本控制系统包括以下四部分内容：
◆ 现场智能控制器
◆ 有线集中控制方式
◆ ?？乜刂品绞?br />◆ 系统综合功能
控制系统拓扑图如下图：
2.1现场智能控制?？?br />现场智能控制?？橐缘テ诵拇砥骼词迪挚刂乒δ堋Ｒ惶ㄖ悄苣？榭刂埔惶‵FU。现场智能控制?？榉治餮鼓？楹捅淦的？?，两种智能控制模块能够实现以下控制功能：
1）智能?？榫哂泻芮康目判裕ü裳〉氖植倨鳎刹灏问剑┛墒迪窒殖】刂疲和üち舻腞S485接口可实现远程集中控制和故障诊断与设定：通过可选的遥控组件（可插拔式）可实现?？乜刂?。
2）通过可插拔的手操器能够实现FFU的启停和的无级调速，能够显示FFU出口风速值。
3）该智能?？槭笷FU具有节能功能。
4）具有过载和短路?；すδ埽汗厥?，提示报警单元报警；短路时，提示报警单元报警并自动切断FFU电源。
2.2有线控制方式
有线控制方式为可选控制方式，它通过现场智能?？樵ち舻腞S485接口来实现。为了满足不同用户的需求我们采用控制盘和触摸屏两种控制方式，控制盘操作简便，但显示不太直观，实现功能有限；触摸屏成本操作方便，显示画面丰富，功能强大。
触摸屏控制方式主要由以下三部分组成：1）中央控制单元；2）人机界面单元；3）报警控制单元。
1）中央控制单元，采用PLC控制器。能够实现以下控制功能：
◆ 与现场智能控制?？椴捎肦S485总线制联结方式，对采集到的现场数据进行分析、处理；实现对现场设备的控制功能。从而实现对现场所有FFU的集中监测和控制。
◆ 与报警控制单元进行通讯。
◆ 与人机界面单元进行通讯。
2）人机界面单元，采用触摸屏实现远距离对FFU的监控和调节。能够实现以下控制功能：
◆ 能够方便的实现FFU的单台、多台及分区控制。也就是说，能够同时控制任意台数的FFU。
◆ 能够实现任意台数FFU的启停和调速功能，调速功能能够实现数字化，即直接输入预期的风速值（如：0.25、0.31等），以达到调速的目的。
◆ 能够对任意一台FFU的风速值进行监测。
◆ 当有故障FFU报警时，能实时的显示故障FFU。
3）报警控制单元，采用声光报警装置，通过与中央处理单元的通讯，当有任何一台或多台FFU发生故障时，该控制单元实时发出声光报警，并与人机界面单元进行配合，迅速确定故障FFU，确保监控人员及时处理故障。
控制盘控制方式：根据实际系统的需要，中继器有相应数量的485通讯插座，每个插座对应一组FFU控制器。通过控制盘可对每个控制器进行控制。控制功能如下：
1）对整个洁净室某一组风机起停进行控制，可对某一组风机的风速进行统一设置。
2）对整个洁净室的某一台风机起停进行控制，可对某一台风机的风速进行设置。
3）可对某一组风机数量进行设置。（系统规定每组风机数量多位16台）。
4）对整个洁净室的某一台风机运行状态进行查询，如风机的起停状态，风机的运行风速。
5）短路?；すδ埽旱狈⑸搪肥?，能够自动切断FFU的电源以?；ど璞浮?br />2.3?？乜刂品绞?br />?？乜刂品绞轿裳】刂品绞?。它通过现场智能?？樵ち艚涌?，通过可插拔的通讯模块来实现?？乜刂品绞?。具体功能由手操器实现，采用一对多的控制方式进行控制。手操器能实现以下控制功能：
1）能够方便的实现每台FFU的启停和调速功能。调速功能能够实现数字化，即直接输入预期的风速值，以达到调速的目的。
2）能够对每一台FFU的风速值进行监测。
2.4系统综合功能
控制系统还能够实现如下功能：
1）交流调压方式控制系统能够保证正常使用条件下长时间*连续运行，正常使用条件下能保证8万小时以上。
2）整套控制系统布局合理、接线简单。
3）在满足洁净要求的前提下，可根据实际情况设定风速转速，大限度降低风机功耗，达到节能目的。
4）对风机转速进行时序控制，在非工作时间内，自动降低风机转速维持室内洁净要求，达到节能目的。