变频器在企业中的重要应用

杨冰 杨万军

摘 要：变频器是将工频电变换为其他频率电能的控制装置。随着变频技术的不断发展与完善，变频器的功能和优点不断提升，它的节能效果、软启动功能、较强的调速功能、良好的保护功能等先进的控制技术，在企业的发展中得到广泛的应用。文章分析了变频器的工作原理和功能优点，提出了变频器在控制技术、转矩提升功能、节能功能、软启动功能等四个方面技术在企业供电中的重要应用。建议粗浅，仅供参考。

关键词：变频器；企业供电；重要应用

引言

随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，变频器技术逐渐发展成熟，它集成了高压大功率晶体管技术和电子控制技术，其优良的节电性能、良好的启动性能和多样的保护功能在企业供电中得到了广泛的应用，很大程度地提高了运行效率，降低了生产成本，又易于保养和维修。变频器必将在大中型工业、企业中应用得越来越广泛。

1 变频器的工作原理及功能优点

变频器是应用电力半导体器件的通断作用，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。目前，在企业中变频器通常采用交-直-交的方式将工频交流电转变频率、电压可控制的交流电。它先把工频交流电通过变频器整流转换为直流电源，再把直流电源转换成企业电动机所需的可控制交流电源。变频器主要由整流、滤波、逆变、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。

变频器调速是当今最有发展前景的调速技术，具有多项不可替代的优点：一是具有良好的节能效果。节能可以达到50%以上；二是具有良好的制动与启动效果，变频器可以实现软启动、快速制动、自动平滑加速等操作；三是具有较好的调速性能。电机调速的方法一般采用调节控制变频器的频率可以实现，在变频器频率调整时也要注意相应的电压调整，否则在频率低的情况下，电机就会因为过电压而烧坏。变频器具有较宽的调速范围，其最大调速比可以实现20：1；四是具有良好的保护功能。变频器能够自动检测出异常状态，并可以自动修正异常状况。当出现异常状态时，变频器可以通过半导体器件PWM控制信号封锁，实现电动机自动停止，保护仪器设备。能够完成过压、欠压、过载、短路、过流等各种保护措施，并能显示故障的诊断。五是变频器可以实现计算机控制，能够完成远距离实现措施。以上五点既是变频器功能优点，也是在企业供电中的应用特点。

2 变频器在企业供电中的重要应用

2.1 变频器控制技术的应用

变频器的控制技术应用在电厂发电供电上非常广泛。一是中心换热站及外网控制。主要是在锅炉系统中的应用。锅炉系统主要包括系统恒压补水控制、系统燃烧控制、系统热水循环控制和炉膛压力控制。这些系统控制需要变频器进行控制。二是外网循环泵的控制。供热系统要保证内压恒定是系统供热稳定的前提条件。变频器应用在补水泵对系统定压，可以平滑地调节补水泵的转速，及时进行调补水量，保证系统内水体积的稳定。变频器的变频调速技术可以调节循环泵的流量，可以在系统压力稳定的条件下，对供水的流量进行调节，保证供热系统的安全运行。

2.2 变频器转矩提升功能的应用

通用的变频器输出电压为380-650伏，输出功率为0.75-400千瓦，工作频率为0-400赫兹，主要控制方式有五种，正弦脉调制控制方式，电压空间矢量控制方式，电流矢量控制方式，直接扭矩控制方式和矩阵式交-交控制方式。常规的变频器是由V/F控制，随着电机速度的下降，电机的电压增加，会造成励磁不足，电机的旋转力不够大。针对这种现象，变频器选择电流矢量控制的类型，可以在电机速度低的时候，有效对转矩不足进行弥补，通过合理分配电机电流值，从而计算出产生转矩的电机电流分量以及其他电流分量的数值，达到电机端电压降，进行优化补偿，在电流增大时，电机可以输出较大的转矩，有效地改善电机低转速的低温状况。这种提升转矩功能应用在供电企业中，主要是应用补水泵电机和循环泵的外网控制。

2.3 变频器节能原理的应用

变频器的节能降耗的作用主要应用在引风机和水泵上。传统的风机、水泵调速方法是通过调节出口或入口的阀门挡板开控制给水或给风量，这种方法输出功率大，大量的能量在阀门过程中消耗了，变频器通过降低水泵、风机的转速，调节流量，实现节能目的。引风机高压变频器是一种串联叠加性高压变频器，一般采用多台单相三电平逆变器串联链接，它的输出的是变频变压的高压交流电。通过调节变频器的输出功率，按照一定比例降低电动机的转速，达到节能作用。流体力学公式：功率=压力*流量，压力和转速的平方成正比，流量与转速的一次方是正比，水泵和风机的工作效率不变基础上，流量下降，转速也成比例下降，输出功率成立方关系下降。在水泵、风机使用变频器来控制转速能达到50%的节能效果。

2.4 变频器启动功能的应用

变频器的启动有三种方式：一是正常启动，按正常的方式进行启动，自动上升频率，达到用户设定的频率稳定运行；二是软启动，通过软启动，可以直接升速到系统参数提供的电网投切频率，然后系统给出指令，进行相应的电气连锁控制，达到软启动效果；三是旁路启动。旁路启动是变频器发生故障不能投入运行情况下，进行手动旁路操作。电机直接启动的时候，对电网冲击非常严重，这就对电网的容量要求非常高，直接启动，会产生瞬间的震动和电流，对风机的阀门和挡板的造成很大的损害。所以，通常使用软启动功能，可以使启动电流从零开始，逐渐加大，最大值也不会超过额定电流值，对发动机及挡板、阀门损害较小，对电网的冲击力减小，实现延长阀门和设备的使用寿命，减少设备的维修费用。软启动一般用在水泵、风机和带有电机设备的产品上。

3 结束语

随着变频器及变频技术的日益成熟，它的应用越来越广泛地深入到各行各业，正因为其优越的软启动性能、灵活的控制方式以及节能减排方面的独特优势，近年来我国变频器市场一直保持着17%左右的增长率，可以预见，未来变频器的市场空间和发展前景将更加广阔。

参考文献

[1]李平杰.变频器的应用选型及常见故障分析[J].中国高新技术企业，2008.

[2]王雪灵，许强.有源电力滤波器在大功率变频器供电电网中的应用[J].电源技术应用，2008.

[3]占庆华.解决变频器应用对电力系统的干扰问题[J].科技与企业，2013.

[4]周伟.高压变频器在发电厂一次风机调速中的应用[J].华北电力技术，2007（11）.

[5]吴冬花，张瑞.应用变频器和软启动器后电动机继电保护的新问题[J].华中电力，2003（6）.