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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)缺點及采用交流電機的智能化FFU控制系統(tǒng)的功能特點。
    1.引言
    隨著經濟的發(fā)展和人們生活水平的提高，人們對產品質量的要求也越來越高。而生產技術和生產環(huán)境決定了產品質量，這就迫使廠家追求更好的生產技術和更高的生產環(huán)境。特別是電子、制藥、食品、生物工程、醫(yī)療、實驗室等領域對生產環(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、自動控制等多方面的技術。衡量這些行業(yè)生產環(huán)境質量的主要技術指標有溫度、濕度、潔凈度、風量、室內正壓等。因此，對生產環(huán)境的各個技術指標進行合理的控制，以滿足特殊生產工藝的要求，成為了現(xiàn)在潔凈工程的研究熱點之一。FFU作為一種凈化設備，目前在各種潔凈工程中得到廣泛應用。FFU的全稱叫Fan Filter Unit“風機過濾單元”，也就是風機和過濾器連接在一起，能自己提供動力的潔凈設備，早在二十世紀六十年代，世界上第一個層流潔凈室的建立就已經開始出現(xiàn)FFU的應用了。
    2.FFU控制方式現(xiàn)狀
    目前FFU一般采用單相多速交流電機、三相多速交流電機和直流電機。電機的供電電壓大致有110V、220V、270V、380V四種。其控制方式主要分為以下幾種：
    ◆ 多檔開關控制
    ◆ 連續(xù)速度調節(jié)控制
    ◆ 計算機控制
    ◆ 遙控控制
    下面對以上四種控制方式做一簡單分析與比較：
    2.1多檔開關控制
    多檔開關控制系統(tǒng)只包括FFU自帶的一個調速開關和一個電源開關。由于控制元件為FFU自帶，分布在潔凈室吊頂內的各個位置，工作人員必須在現(xiàn)場通過撥擋開關來調節(jié)FFU，控制起來極不方便，而且FFU的風速可調范圍有限，僅限于幾檔。我們曾經做過一個項目，為了克服FFU控制操作不方便的因素，經過電氣線路的設計，把所有FFU的多檔開關集中起來，放到地面上一個柜子內，實現(xiàn)集中操作，但無論是從外觀還是功能上都存在其局限性。采用多檔開關控制方式優(yōu)點是控制簡單、成本低，但存在許多缺陷：比如：能耗大、不能平滑調速、沒有反饋信號、不能實現(xiàn)靈活的組群控制等。
    2.2連續(xù)速度調節(jié)控制
    連續(xù)速度調節(jié)控制與多檔開關控制方式相比，多了一個連續(xù)速度調節(jié)器，使FFU風機轉速連續(xù)可調，但同時也犧牲了電機效率，使其能耗比多檔開關控制方式還要高。
    2.3計算機控制
    計算機控制方式一般采用直流電機，與前面兩種方式相比，計算機控制方式具有以下先進的功能：
    ◆ 采用集散型控制方式，能夠很方便的實現(xiàn)FFU的集中監(jiān)測和控制。
    ◆ 可方便的實現(xiàn)FFU的單臺、多臺及分區(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行監(jiān)測和控制。
    ◆ 控制系統(tǒng)預留通信接口，可與上位機或網絡進行通訊，從而實現(xiàn)遠程通信和管理功能。
控制直流電機的突出優(yōu)點在于：容易控制、調速范圍較寬。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電機帶有電刷，因此，F(xiàn)FU的電機均采用無刷直流電動機，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)造價昂貴。
    ◆ 后期維護費用高。
    2.4遙控控制方式
    遙控控制方式作為計算機控制方式的一種補充，可使用遙控器對每臺FFU進行控制，與計算機控制方式相輔相成。
    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的計算機控制方式。
    交流電動機同直流電動機相比較，具有結構簡單、體積小、制造方便、運行可靠、價格低謙等一系列的優(yōu)點，由于其不存在換相問題，其使用壽命遠遠超過直流電機。長期以來由于其調速性能很差，因此，調速方式一直被直流調速方式所占領。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)及應用，交流控制方式也逐漸發(fā)展起來，并將最終取代直流調速系統(tǒng)。
    在FFU交流控制方式中，又主要分為兩種控制方式：調壓控制方式和變頻控制方式。所謂調壓控制方式，就是通過直接改變電動機定子電壓的大小來調整電動機的轉速。調壓方式的缺點是：調速時的效率較低，低速時，電機發(fā)熱嚴重、調速范圍較窄等。但是，調壓方式對于FFU風機負載來說，其缺陷不是很明顯，并且在目前的情況下還有一些優(yōu)點：
    ◆ 調速方案成熟，調速系統(tǒng)穩(wěn)定，能夠保證長時間無故障連續(xù)運行。
    ◆ 操作簡便，控制系統(tǒng)造價低。
    ◆ 由于FFU風機負載很輕，在低速時，電機發(fā)熱不是很嚴重。
    ◆ 調壓方式特別適合于風機負載，由于FFU風機負責曲線為獨特的阻尼曲線，因此，調速范圍可以做到很寬。
    因此，在今后的一段時期內，調壓方式還將是一種主要的調速方式。
    變頻控制方式就是通過改變電源頻率f的方式來調速電動機的轉速，同時，按一定比例調整整電動機的輸入電壓。變頻控制方式具有優(yōu)異的性能，調速范圍大，平滑性較高，調速效率高等。變頻一般采用較先進的SPWM控制方式，并采用單片機生成SPWM波形。SPWM變頻方式同其它變頻方式相比具有以下特點：1）結構簡單，控制方便；2）輸入功率因數(shù)高；3）系統(tǒng)動態(tài)響應快；4）輸出諧波少。在目前的情況下，與調壓方式相比，變頻方式也有一些缺點，這主要體現(xiàn)在以下兩個方面：
    ◆ 變頻方式造價比較高。為了使變頻器的輸出諧波盡可能的減少，逆變器的功率開關器件的開關頻率要盡可能的高。因此，一般采用GTR、GTO、PMOSFET作為開關器件。上述這些器件本身造價較高。因此，變頻控制方式整體造價也比較高。
    ◆ 使用壽命不如調壓方式長。由于異步電動機屬于感性負載，功率因數(shù)不會等于1.0，故在中間直流環(huán)節(jié)與電動機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無法儲能，所以無功能量只能靠直流環(huán)節(jié)中的儲能元件（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。即使是最先進的變頻器廠商，其變頻器壽命也受此限制。
    隨著半導體技術的不斷發(fā)展，可以預料，一些簡單可靠、性能優(yōu)異、價格便宜的變頻調速系統(tǒng)將不斷出現(xiàn)，異步電動機的變頻調速方法的應用將日見廣泛，并將最終取代直流調速方式和調壓調速方式。
    3.FFU智能化控制系統(tǒng)
    目前，在FFU的應用領域內，其控制系統(tǒng)的應用率還是比較低的，而且在國際市場上流行的FFU智能化控制系統(tǒng)中，一般只針對配備無刷直流電機的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。每個潔凈室根據(jù)產品的生產工藝，決定相應的風速，同時又不得不考慮能耗問題。而一般的控制系統(tǒng)所能調節(jié)的風速范圍有限，不能根據(jù)具體的要求

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