本发明涉及能源与节能控制技术领域，具体涉及一种智能变频控制柜及其控制方法；属于对通风空调系统中的循环水泵和风机设备，供热系统的循环水泵，生活和消防用水泵等设备进行自动化与智能化变频节能控制的设计。
背景技术：
我国社会经济的高速发展，我国电力消费和电力供应需求量居高不下。根据统计，全国最大空调负荷已达2.3亿千瓦，夏季空调负荷占尖峰负荷的30%-40%，北京、上海、广州、南京等中心城市甚至达到50%。节能降耗，提升能效，改善环境已大势所趋。
目前通风空调系统主要依靠人工操作和管理。通风空调控制系统中的循环水泵和风机等设备大都工作在工频状态，操作人员根据以往操作经验、供回水温度及压力等参数来决定主机、水泵及冷却塔风机等设备的运行台数，手动完成机组的启停和加减载控制，有的风机和水泵即使加装了变频器，也是由人工设置固定的运行频率，并不能真正适应系统运行环境，很难周全考虑众多因素的影响，通风空调系统的能耗不可避免地带来很多浪费。运行人员体力和精神负担重，管理人员不能通过计算机显示、记录和存储设备运行参数，无法进行统计、分析等管理工作。更重要的是通风空调系统比较复杂，安全可靠性能要求高，光靠人来监视和操作，极易因误操作而造成安全事故。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种新型通风空调智能变频控制及其控制方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案之一是：
一种智能变频控制柜，包括控制柜体，以及安装在控制柜体内的DDC控制器、变频器、软启动器、接触器、操作显示面板、智能电表和散热模块，所述变频器、软启动器、接触器、操作显示面板、智能电表通过通讯线缆分别与所述DDC控制器连接，所述智能电表、变频器用于将各回路的电流﹑电压﹑频率﹑功率因数、能耗参数传送给DDC控制器，所述操作显示面板上设有每台水泵的手动启停按钮，变频/工频、本地/远程选择旋钮，通过这些按钮、旋钮来控制DDC控制器进而控制接触器、变频器和软启动器，所述DDC控制器通过传感器接口连接现场的各个传感器，同时DDC控制器还通过通讯线缆与网络控制器连接，且通过以太网将智能变频控制柜的运行数据上传至远程上位机，可在远程方便地监控系统运行。
进一步的，所述传感器将检测的现场传感器信号发送至DDC控制器，现场传感器信号包括系统供水温度信号、回水温度信号、供回水温差信号、供水压力信号、回水压力信号、供回水压差信号、水流状态及电动蝶阀状态量、风压或风速等。
进一步的，所述智能变频控制柜根据实际情况可连接N台水泵，其中一台变频器连接一台水泵变频运行，其余水泵连接软启动器工频运行；DDC控制器根据智能变频控制柜采集的系统各项数据进行综合判断、分析和计算后，控制水泵的变频、工频启停和变频调频，以实现系统最优节能效果。
由于通风空调系统中的水泵一般都是按最大负载并增加一定余量设计，而实际在一年中，满负载下运行最多只有十多天，甚至十多个小时，几乎绝大部分时间负载在70%以下运行，造成了大量能源的浪费。在控制系统中增加变频器调速，可以大大提高水泵转速的控制精度，使水泵在最节能的转速下运行。根据流体力学原理，轴功率与转速的三次方成正比，流量与转速成正比，当系统负载下降，所需水流量减少，水泵转速降低时，其功率按转速的三次方下降。因此，精确调速的节能效果非常可观。在实际运行中，轻载运行的时间所占比例非常高，采用变频器调速，可大大提高轻载运行时的工作效率。
进一步的，智能变频控制柜采用恒温差变流量的方式对空调系统的水泵进行控制，根据需要或实际经验设定水系统的正常工作温差，当空调实际负荷减少时，水系统供、回水温差会变小，DDC控制器检测到温差的变化后，经PID运算后控制变频器的输出频率随之降低，使水泵转速降低，供水流量减少，使供、回水温差增大并重新趋于设定值；反之，当空调实际负荷增大时，水系统供、回水温差会变大，DDC控制器检测到温差的变化后，经PID运算后增大变频器运行频率，进而增大水流量，以满足负荷的需求；水泵启动顺序是：先变频启动一台水泵，当变频器运行频率超出了设定的上限频率，仍然不能满足系统的流量需求，则加载一路工频水泵；停止的顺序是：当变频器运行频率降到了设定的下限频率运行，停止一路工频回路。
进一步的，所述DDC控制器包含有第一接口和第二接口，所述第一接口为标准LonWorks接口，所述第二接口为模拟接口，所述智能电表、变频器、网络控制器通过标准LonWorks接口连接DDC控制器；现场传感器、软启动器、接触器通过模拟接口连接DDC控制器。
本发明采取的技术方案之二是：
一种智能变频控制柜的控制方法，该变频控制柜内的操作显示面板上设有每台水泵的手动启停按钮和变频/工频、本地/远程选择旋钮；
当本地/远程选择旋钮旋到远程状态时，控制回路切换到远程自动工作状态，智能变频控制柜可通过DDC控制器自动控制；当智能变频控制柜接收到系统启动指令后：
（1）先启动一台变频泵运行，系统检测进出水总管上的温差，与设定温差比较，经过DDC控制器运算后把控制信号输出给变频器，调节水泵的转速从而控制水流量；当系统所需水流量小于一台水泵出水量时，控制系统根据需水量的变化使一台水泵变频调整运行，当需水量增加时进出水总管上的温差增大，这时温差传感器把检测到的信号传送给DDC控制器，通过DDC运算判断，发出指令到变频器，增加变频器运行频率控制水泵电机，使转速加快以保证系统温差恒定，反之当需水量减少时，降低变频器运行频率使水泵转速减慢，以保持恒温差；
（2）当变频器运行频率超出了设定的上限频率，第一台泵切换到工频运行，第二台泵变频启动运行并调整频率，当第二台水泵变频频率超出了设定的上限频率时，第二台泵切换到工频运行，第三台泵变频启动运行并调整频率，以此类推；当变频器运行频率降到了设定的下限频率运行，停止一台工频泵，同时升高变频运行频率，以弥补停止一路工频后的输出减少，在整个运行过程中，始终保持系统恒温差不变，使水泵始终工作在高效区；
当本地/远程旋钮旋到本地状态时，控制回路切换到本地工作状态，智能变频控制柜可通过操作员在本地手动控制系统运行，操作如下：
（1）提前在电柜面板通过手动旋钮选定一台水泵作为变频泵运行，此台水泵可通过变频器控制面板的按钮，手动启停控制和调频控制；
（2）剩余水泵接工频回路，作为工频泵运行，可通过智能变频控制柜操作显示面板的按钮手动控制启停。
进一步的，在远程状态时，针对多台泵系统，DDC控制器可计算出每台泵运行时间，加载时优先加载运行时间短的水泵，减载优先减运行时间长的水泵，实现定时轮换控制。
进一步的，当系统出现故障时，故障会被系统记录下来并显示在操作显示面板和上位机上，准确定位故障点和故障类型；当某台水泵出现故障时，可跳过故障泵，运行下一台正常水泵；当变频器出现故障时，可切换至工频继续正常运行；当DDC控制器或通讯线路出现故障时，可切换至本地手动工作状态，继续正常运行。
本发明的有益效果如下：
（1）能实现对中央空调循环水泵、风机、供热循环水泵进行智能变频节能控制。智能变频控制柜采用串级变流量模糊控制策略，综合考虑系统（包括制冷机、冷却水泵、冷却塔等）能耗，实现系统最优节能控制。
（2）能实现对循环水泵进行自动投切加减载及定时轮换控制，无需频繁启动水泵，系统控制稳定。
（3）能实现对系统容错功能。智能变频控制柜可手动/自动切换，工频/变频切换，即使某台水泵出现故障、变频器出现故障或DDC控制器出现故障，也能保证整个系统正常工作，确保安全运行。
（4）能实现完整全面的电器保护：输入缺相，过电流，过载，过热等保护。有急停按键，能应对紧急情况。
（5）有两种接口：标准LonWorks通讯接口和模拟接口，能实现上位机远程控制及多台智能变频控制柜同步运行。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1为本发明专利的框架图。
图2为本发明的控制流程图。
具体实施方式
为使本发明专利的发明目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明专利的实施方式作进一步地详细描述。
如图1所示，一种智能变频控制柜，包括控制柜体及安装于控制柜内的DDC控制器、变频器、软启动器、接触器、操作显示面板（包括智能电表）和散热模块。DDC控制器采集现场的传感器信息（系统供水温度、回水温度、供回水温差、供水压力、回水压力、供回水压差、水流状态及电动蝶阀状态量等），然后对这些数据进行分析﹑判断和计算后，对变频器、软启动器、接触器等智能元器件发出相应的控制指令，以实现对各元器件的智能控制。并能根据客户需要把一些状态和数据在操作显示面板和上位机上进行显示与分析。
DDC控制器包含有第一接口和第二接口。第一接口为标准LonWorks接口：1、连接智能电表，用于计量电能，监测三相电压、电流、有功功率、无功功率、需量、功率因数、频率、谐波等参数。2、连接变频器，监测变频器的电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率、谐波等参数。3、连接网络控制器，通过网络控制器把一些状态和数据与上位机交换，实现上位机的监控与报警。第二接口为模拟接口：1、连接现场传感器，接收现场系统的温度、温差、压力、压差等信息。2、连接变频器，控制变频器的启停和速度，反馈变频器的状态信息。3、连接接触器，控制接触器的动作，反馈接触器的状态。
散热模块用于智能变频控制柜的柜内散热，防止柜内电器元件由于温度过高发生故障。
如图2所示，智能变频控制柜有本地/远程功能。当本地/远程旋钮旋到远程状态，控制回路切换到远程自动工作状态，智能变频控制柜可通过DDC控制器自动控制。当智能变频控制柜接收到系统启动指令后：
1、先启动一台变频泵运行，系统检测进出水总管上的温差，与设定温差比较，经过DDC控制器运算后把控制信号输出给变频器，调节水泵的转速从而控制水流量。当系统所需水流量小于一台水泵出水量时，控制系统根据需水量的变化使一台水泵变频调整运行，当需水量增加时进出水总管上的温差增大，这时温差传感器把检测到的信号传送给DDC控制器，通过DDC运算判断，发出指令到变频器，增加变频器运行频率控制水泵电机，使转速加快以保证系统温差恒定，反之当需水量减少时，降低变频器运行频率使水泵转速减慢，以保持恒温差。
2、当变频器运行频率超出了设定的上限频率，第一台泵切换到工频运行，第二台泵变频启动运行并调整频率，当第二台水泵变频频率超出了设定的上限频率时，第二台泵切换到工频运行，第三台泵变频启动运行并调整频率，以此类推。当变频器运行频率降到了设定的下限频率运行，停止一台工频泵，同时升高变频运行频率，以弥补停止一路工频后的输出减少，在整个运行过程中，始终保持系统恒温差不变，使水泵始终工作在高效区，既保证系统温差恒定，又节省电能。
3、针对多台泵系统，DDC控制器可计算出每台泵运行时间，加载时优先加载运行时间短的水泵，减载优先减运行时间长的水泵，实现定时轮换控制，消除水泵长时间不用锈蚀或长时间使用磨损厉害的状况。
当本地/远程旋钮旋到本地状态，控制回路切换到本地工作状态，智能变频控制柜可通过操作员在本地手动控制系统运行。1、提前在电柜面板通过手动旋钮选定一台水泵（1#泵或N#泵）作为变频泵运行，此台泵可通过变频器控制面板的按钮，手动启停控制和调频控制。2、剩余水泵接工频回路，作为工频泵运行，可通过智能变频控制柜操作显示面板的按钮手动控制启停。
智能变频控制柜有较强的容错功能，可远程（自动）控制、可本地（手动）控制、可变频运行、可工频运行。当某台水泵出现故障时，可跳过故障泵，运行下一台正常水泵；当变频器出现故障时，可切换至工频继续正常运行；当DDC控制器或通讯线路出现故障时，可切换至本地手动工作状态，继续正常运行。能确保水系统长时间连续运转。
智能变频控制柜的主回路由断路器、变频器、软启动器、交流接触器及热继电器组成，能对柜内电器有过流、过载和过热保护。柜体操作面板上有急停按钮，一旦发生紧急状况，按下急停按钮，能切断控制回路电源，确保系统安全。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本领域的普通技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明的保护范围，凡采用等同替换等方式所获得的技术方案，均落于本发明的保护范围内。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。