一、變頻器工作原理及技術(shù)規(guī)范 1、變頻器原理介紹 變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。低壓變頻器主要采用交—直—交方式，先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機。變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制4個部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為IGBT三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲能和緩沖無功功率。通過變頻器可以自由調(diào)節(jié)電機的速度。如圖1為變頻器內(nèi)的控制電路框圖。 [align=center] 圖1 變頻器內(nèi)的控制電路框圖[/align] 2、變頻器技術(shù)規(guī)范 [align=center] [/align] 二、節(jié)能分析 變頻調(diào)速技術(shù)的基本原理是根據(jù)電機轉(zhuǎn)速與工作電源輸入頻率成正比的關(guān)系： n =60 f（1-s）／p，（式中n、f、s、p分別表示轉(zhuǎn)速、輸入頻率、電機轉(zhuǎn)差率、電機磁極對數(shù)）；通過改變電動機工作電源頻率達到改變電機轉(zhuǎn)速的目的。通過流體力學(xué)的基本定律可知：風(fēng)機、泵類設(shè)備均屬平方轉(zhuǎn)矩負載，其轉(zhuǎn)速n與流量Q，壓力H以及軸功率P具有如下關(guān)系：Q∝n ，H∝n2，P∝n3；即，流量與轉(zhuǎn)速成正比，壓力與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。如下圖示為壓力H-流量Q曲線特性圖:風(fēng)機、泵類在管路特性曲線R1工作時，工況點為A，其流量壓力分別為Q1、H1，此時風(fēng)機、泵類所需的功率正比于H1與Q1的乘積，即正比于AH1OQ1的面積。由于工藝要求需減小流量到Q2，實際上通過增加管網(wǎng)管阻，使風(fēng)機、泵類的工作點移到R2上的B點，壓力增大到H2，這時風(fēng)機、泵類所需的功率正比于H2與Q2的乘積，即正比于BH2OQ2的面積。顯然風(fēng)機、泵類所需的功率增大了。這種調(diào)節(jié)方式控制雖然簡單、但功率消耗大，不利于節(jié)能，是以高運行成本換取簡單控制方式。 n1-代表電機在額定轉(zhuǎn)速運行時的特性； n2-代表電機降速運行在n2轉(zhuǎn)速時的特性； R1-代表風(fēng)機、泵類管路阻力最小時的阻力特性； R2-代表風(fēng)機、泵類管路阻力增大到某一數(shù)組時的阻力特性。 若采用變頻調(diào)速，風(fēng)機轉(zhuǎn)速由n1下降到n2，這時工作點由A點移到C點，流量仍是Q2，壓力由H1降到H3，這時變頻調(diào)速后風(fēng)機所需的功率正比于H3與Q2的乘積，即正比于CH3OQ2的面積，由圖可見功率的減少是明顯的。對于風(fēng)機、泵類設(shè)備采用變頻調(diào)速后的節(jié)能效果，通常采用以下兩種方式進行計算：若采用變頻調(diào)速，風(fēng)機轉(zhuǎn)速由n1下降到n2，這時工作點由A點移到C點，流量仍是Q2，壓力由H1降到H3，這時變頻調(diào)速后風(fēng)機所需的功率正比于H3與Q2的乘積，即正比于CH3OQ2的面積，由圖可見功率的減少是明顯的。 三、改造前設(shè)備工況 貴公司設(shè)備是通過調(diào)節(jié)閥門的開啟角度的機械調(diào)節(jié)方法來滿足不同的水流量，這種操作方式的缺點是:（1）電機及風(fēng)機的轉(zhuǎn)速高，負荷強度重，電能浪費嚴(yán)重；（2）電氣控制直接起動，啟動時電流對電網(wǎng)沖擊大，需要的電源（電網(wǎng)）容量大，功率因素較低；（3）起動時機械沖擊大,設(shè)備使用壽命低；（4）電氣保護特性差，當(dāng)負載出現(xiàn)機械故障時不能瞬間動作保護設(shè)備等。采用變頻器可實現(xiàn)大的電動機的軟停、軟起，避免了啟動時的電壓沖擊，減少電動機故障率，延長使用壽命，同時也降低了對電網(wǎng)的容量要求和無功損耗。 四、變頻改造方案 貴公司二車間冷水泵系統(tǒng)為一用一備，變頻控制柜具有切換功能，可以選擇1#或2#啟動，并且在變頻器出現(xiàn)故障時可選擇1#工頻啟動，以保證生產(chǎn)的連續(xù)性。變頻根據(jù)壓力信號自動調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速。 變頻柜控制電氣圖如下： [align=center] [/align] 五、總結(jié) 采用變頻器控制將有以下諸多優(yōu)點： （1）、采用變頻器控制電機的轉(zhuǎn)速，取消擋板調(diào)節(jié)，降低了設(shè)備的故障 率，節(jié)電效果顯著； （2）、采用變頻器控制電機，實現(xiàn)了電機的軟啟動，延長了設(shè)備的使用壽 命，避免了對電網(wǎng)的沖擊； （3）、電機將在低于額定轉(zhuǎn)速的狀態(tài)下運行，減少了噪聲對環(huán)境的影響； （4）、具有過載、過壓、過流、欠壓、電源缺相等自動保護功能； （5）、變頻具有工/變頻切換功能，能夠保證生產(chǎn)的連續(xù)性。 實踐證明，變頻改造具有顯著的節(jié)電效果，是一種理想的調(diào)速控制方式。既提高了設(shè)備效率，又滿足了生產(chǎn)工藝要求，并且還大大減少了設(shè)備維護、維修費用，另外當(dāng)采用變頻調(diào)速時，由于變頻裝置內(nèi)的直流電抗器能很好的改善功率因數(shù)，也可以為電網(wǎng)節(jié)約容量。直接和間接經(jīng)濟效益十分明顯。