基于变频器节能技术的应用与研究

张孝礼

摘 要：长久以来，电器的运行状态都保持在一个固定的频率，其工作状态的满负荷会在某些时候多做无用功，对电能的损耗是巨大的。变频器的出现使得其工作的频率会发生变化，这对于电器的节能是十分有利的。本文旨在对变频器节能技术在某些领域的应用与研究做一些探讨。

关键词：变频器；节能；应用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.15.2701 变频器节能技术的概述

变频技术是一种结合机械设备强弱电技术的一种综合性技术，其主要包括电子计算机技术、电力技术以及电击传动技术。变频技术的工作原理是通过半导体原件将固定频率的电流信号转化成其他频率，之后再通过电力电子技术将交流电转化成为可控制利用的直流电，通过逆变器实现对电流和电压的控制调控，同时实现了对机电设备的无极调速。总之，变频技术就是通过改变电流频率来实现对电机转速的控制，从而可以有效地对电机设备进行控制。其特点就是能够使电机在改变固有频率的状态下保持平稳的运行，不至于由于电流电压的变化而出现对机电设备原件造成损害，可以实现提高工作效率和节能减排的双赢。

变频器就是利用上述原理结合机械技术而制作的一项设备原件，可以应用到许多机电设备当中来实现对于整个设备的变频控制。转矩控制和矢量控制是两种主要的变频器控制的方式，目前基于人工智能技术在人体神经控制及模糊控制上也有所突破，但这类技术尚不够成熟也没有大规模具体的应用，不在本文的讨论之列。目前，变频器除了基本的调速功能外，还开发了内置通信、编程以及参数辩识等功能，极大地方便了人类的工作和生活。

2 变频器节能技术的具体应用与研究

2.1 变频空调

变频空调应该是目前使用该项技术最为成熟的产品了。我们知道常规空调是通过控制压缩机的工作或停止来维持所设置的室内温度的，而变频空调则是根据温度控制指令，利用变频器来调节电源频率从而保证让压缩机的转速控制在800-7800转/分范围内并可以随时调节其转速，进而据以调节氟利昂的流量来达到调节温度的目的。下面我们来看看空调变频器是如何调节工作并实现节能的目的：

空调变频器是通过将220V/50Hz的交流电经整流滤波后形成310V左右的直流电，这样就可以对此直流电再进行逆变就得到了控制空调压缩机运转的变频电源，50Hz就可以变成30-130Hz之间的可变频率。变频空调在达到设定温度后，就能保持低速运转以调节温度的细微变化，维持一种恒温状态，其低速运转状态下电机工作量将会大大减少，从而耗电量就会随之降低，这也是近年来变频空调在市场宣传中的一个大卖点。

2.2 变频传送机

传送机是在工业生产中常见的运输工具，现代物流业的发展也大量使用一些相对简单的传送机，但是传统的传送机在工作中耗电大且调速困难。变频器的发明使得传送机的技术也得到了发展，在调速和节能上有所表现。

传送机的电机在直接起动时对电流的要求较高，基本上是正常运行时3-5倍的电流，这样电机就容易因为瞬间电流过大而烧毁，整个电路会因为给传送机供压而对其他电器设备产生影响，所以就要求对传统的传送机进行改良。通过对传送机安装变频器来对电流进行转变能够实现在正常电压的情况下启动，同时变频技术也可以实现对于传送机转速的控制，在载物重量的变化时调节转速，实现多频工作，会大大降低电机在恒频工作状态下的空转，对于企业而言就实现了降低用电量的目的，经济上也是一种“创收”。

2.3 水泵上的应用

在农田水利系统中，水泵是取水灌溉的重要机电设备，过去老旧的水泵采用的是固定频率的电机，其工作效率不高，对于电量的浪费情况比较严重。有研究数据表明，在水泵流量由100%降到50%时，电机的输入功率为额定功率的80%左右，而电机的轴功率则仅为12.5%，这就相当于有67.5%的电量被白白浪费掉了，这部分电量实际就是在做“无用功”。

通过改良水泵的电机工作方式，安装变频器来实现对接入电机的交流电进行转变成直流电后的逆转，从而将固定的交流电频率由原来的50Hz变成可调节的30-130Hz的范围，电机工作时就可以根据流量来控制电机的转速，在流量低的时候维持低电压低转速，从而降低用电量。简单计算一下，在50%流量的时候，通过变频器的節能技术，在维持电机运转的情况和正常损耗时，降低30%的用电量对于整个国家庞大的农田水利系统而言将会减少多大的用电量，这是难以想象的。

2.4 在风机上的应用

在大型工厂、矿业等企业里鼓风机在调节空气等方面应用较广，利用变频器的节能技术会对风机有所改良，对于企业的耗电量也会有所降低。

现假设有一台18KW的风机，保持其风量在80%-30%之间变化，电机空载损耗率为10%，那么其工作时的功率为量为（18.5-18.5×0.1）kw=16.65kw。通过变频器后实现40%的降损，其功率则为16.65Kw×（1-40%）=9.99Kw，按照全天工作24h来计算其一天节约电量为（16.65Kw-9.99Kw）×24h=159.84Kwh，按照工业用电电费1元/Kwh来计算，一年365天节约的电费是159.84Kwh×1元/Kwh×365=58341.6元。一台电机每年都能节约大约六万块钱的电费，可见变频器节能技术在降低企业成本上的作用和意义有多大。

此外，变频器还利用在电动汽车、电动车、冰箱等与人们生活息息相关的产品上，除了在工业上的利用，生活产品上的运用由于其用户群体庞大，在节能方面的作为将更大。

3 结语

变频器节能技术由于其巨大的节能作用而发展的前景广阔，目前大多数集中在一些电机设备上，节能多体现在对耗电量的控制上了。未来，在人工智能发展更为明晰的情况下，智能化的变频器会对其功能更加完善，在除了电机设备外有更广阔的应用。就现阶段的变频产品而言，交流变频技术的经济效益和社会效益十分显著，应用变频节能技术不仅能够推进企业节能降耗，同时也是实现转变经济增长方式的重要途径。

参考文献：

[1]杨国.变频节能技术及其应用[J].石油化工自动化，2002（05）.

[2]李剑.基于PLC与变频器的风机节能控制系统应用探讨[J].制造业自动化，2011（23）.

[3]金涛.变频空调器的变频原理[J].考试周刊，2011（11）.endprint