變頻器在企業中的重要應用

楊冰 楊萬軍

摘 要：變頻器是將工頻電變換為其他頻率電能的控制裝置。隨著變頻技術的不斷發展與完善，變頻器的功能和優點不斷提升，它的節能效果、軟啟動功能、較強的調速功能、良好的保護功能等先進的控制技術，在企業的發展中得到廣泛的應用。文章分析了變頻器的工作原理和功能優點，提出了變頻器在控制技術、轉矩提升功能、節能功能、軟啟動功能等四個方面技術在企業供電中的重要應用。建議粗淺，僅供參考。

關鍵詞：變頻器；企業供電；重要應用

引言

隨著電力電子技術、計算機技術、自動控制技術的迅速發展，變頻器技術逐漸發展成熟，它集成了高壓大功率晶體管技術和電子控制技術，其優良的節電性能、良好的啟動性能和多樣的保護功能在企業供電中得到了廣泛的應用，很大程度地提高了運行效率，降低了生產成本，又易于保養和維修。變頻器必將在大中型工業、企業中應用得越來越廣泛。

1 變頻器的工作原理及功能優點

變頻器是應用電力半導體器件的通斷作用，通過改變電機工作電源頻率方式來控制交流電動機的電力控制設備。目前，在企業中變頻器通常采用交-直-交的方式將工頻交流電轉變頻率、電壓可控制的交流電。它先把工頻交流電通過變頻器整流轉換為直流電源，再把直流電源轉換成企業電動機所需的可控制交流電源。變頻器主要由整流、濾波、逆變、制動單元、驅動單元、檢測單元微處理單元等組成。

變頻器調速是當今最有發展前景的調速技術，具有多項不可替代的優點：一是具有良好的節能效果。節能可以達到50%以上；二是具有良好的制動與啟動效果，變頻器可以實現軟啟動、快速制動、自動平滑加速等操作；三是具有較好的調速性能。電機調速的方法一般采用調節控制變頻器的頻率可以實現，在變頻器頻率調整時也要注意相應的電壓調整，否則在頻率低的情況下，電機就會因為過電壓而燒壞。變頻器具有較寬的調速范圍，其最大調速比可以實現20：1；四是具有良好的保護功能。變頻器能夠自動檢測出異常狀態，并可以自動修正異常狀況。當出現異常狀態時，變頻器可以通過半導體器件PWM控制信號封鎖，實現電動機自動停止，保護儀器設備。能夠完成過壓、欠壓、過載、短路、過流等各種保護措施，并能顯示故障的診斷。五是變頻器可以實現計算機控制，能夠完成遠距離實現措施。以上五點既是變頻器功能優點，也是在企業供電中的應用特點。

2 變頻器在企業供電中的重要應用

2.1 變頻器控制技術的應用

變頻器的控制技術應用在電廠發電供電上非常廣泛。一是中心換熱站及外網控制。主要是在鍋爐系統中的應用。鍋爐系統主要包括系統恒壓補水控制、系統燃燒控制、系統熱水循環控制和爐膛壓力控制。這些系統控制需要變頻器進行控制。二是外網循環泵的控制。供熱系統要保證內壓恒定是系統供熱穩定的前提條件。變頻器應用在補水泵對系統定壓，可以平滑地調節補水泵的轉速，及時進行調補水量，保證系統內水體積的穩定。變頻器的變頻調速技術可以調節循環泵的流量，可以在系統壓力穩定的條件下，對供水的流量進行調節，保證供熱系統的安全運行。

2.2 變頻器轉矩提升功能的應用

通用的變頻器輸出電壓為380-650伏，輸出功率為0.75-400千瓦，工作頻率為0-400赫茲，主要控制方式有五種，正弦脈調制控制方式，電壓空間矢量控制方式，電流矢量控制方式，直接扭矩控制方式和矩陣式交-交控制方式。常規的變頻器是由V/F控制，隨著電機速度的下降，電機的電壓增加，會造成勵磁不足，電機的旋轉力不夠大。針對這種現象，變頻器選擇電流矢量控制的類型，可以在電機速度低的時候，有效對轉矩不足進行彌補，通過合理分配電機電流值，從而計算出產生轉矩的電機電流分量以及其他電流分量的數值，達到電機端電壓降，進行優化補償，在電流增大時，電機可以輸出較大的轉矩，有效地改善電機低轉速的低溫狀況。這種提升轉矩功能應用在供電企業中，主要是應用補水泵電機和循環泵的外網控制。

2.3 變頻器節能原理的應用

變頻器的節能降耗的作用主要應用在引風機和水泵上。傳統的風機、水泵調速方法是通過調節出口或入口的閥門擋板開控制給水或給風量，這種方法輸出功率大，大量的能量在閥門過程中消耗了，變頻器通過降低水泵、風機的轉速，調節流量，實現節能目的。引風機高壓變頻器是一種串聯疊加性高壓變頻器，一般采用多臺單相三電平逆變器串聯鏈接，它的輸出的是變頻變壓的高壓交流電。通過調節變頻器的輸出功率，按照一定比例降低電動機的轉速，達到節能作用。流體力學公式：功率=壓力*流量，壓力和轉速的平方成正比，流量與轉速的一次方是正比，水泵和風機的工作效率不變基礎上，流量下降，轉速也成比例下降，輸出功率成立方關系下降。在水泵、風機使用變頻器來控制轉速能達到50%的節能效果。

2.4 變頻器啟動功能的應用

變頻器的啟動有三種方式：一是正常啟動，按正常的方式進行啟動，自動上升頻率，達到用戶設定的頻率穩定運行；二是軟啟動，通過軟啟動，可以直接升速到系統參數提供的電網投切頻率，然后系統給出指令，進行相應的電氣連鎖控制，達到軟啟動效果；三是旁路啟動。旁路啟動是變頻器發生故障不能投入運行情況下，進行手動旁路操作。電機直接啟動的時候，對電網沖擊非常嚴重，這就對電網的容量要求非常高，直接啟動，會產生瞬間的震動和電流，對風機的閥門和擋板的造成很大的損害。所以，通常使用軟啟動功能，可以使啟動電流從零開始，逐漸加大，最大值也不會超過額定電流值，對發動機及擋板、閥門損害較小，對電網的沖擊力減小，實現延長閥門和設備的使用壽命，減少設備的維修費用。軟啟動一般用在水泵、風機和帶有電機設備的產品上。

3 結束語

隨著變頻器及變頻技術的日益成熟，它的應用越來越廣泛地深入到各行各業，正因為其優越的軟啟動性能、靈活的控制方式以及節能減排方面的獨特優勢，近年來我國變頻器市場一直保持著17%左右的增長率，可以預見，未來變頻器的市場空間和發展前景將更加廣闊。

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