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1、變頻器原理介紹

    變頻器是利用電力半導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換成直流電源，然后再把直流電源轉換成頻率、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、中間直流環節、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，中間直流環節為濾波、直流儲能和緩沖無功功率。通過變頻器可以自由調節電機的速度。如圖1為變頻器內的控制電路框圖。

                                 圖1 變頻器內的控制電路框圖

 

2、變頻器技術規范

 

    變頻調速技術的基本原理是根據電機轉速與工作電源輸入頻率成正比的關系： n =60 f（1-s）／p，（式中n、f、s、p分別表示轉速、輸入頻率、電機轉差率、電機磁極對數）；通過改變電動機工作電源頻率達到改變電機轉速的目的。通過流體力學的基本定律可知：風機、泵類設備均屬平方轉矩負載，其轉速n與流量Q，壓力H以及軸功率P具有如下關系：Q∝n ，H∝n2，P∝n3；即，流量與轉速成正比，壓力與轉速的平方成正比，軸功率與轉速的立方成正比。如下圖示為壓力H-流量Q曲線特性圖:風機、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管阻，使風機、泵類的工作點移到R2上的B點，壓力增大到H2，這時風機、泵類所需的功率正比于H2與Q2的乘積，即正比于BH2OQ2的面積。顯然風機、泵類所需的功率增大了。這種調節方式控制雖然簡單、但功率消耗大，不利于節能，是以高運行成本換取簡單控制方式。

n1-代表電機在額定轉速運行時的特性；

n2-代表電機降速運行在n2轉速時的特性；

R1-代表風機、泵類管路阻力最小時的阻力特性；

R2-代表風機、泵類管路阻力增大到某一數組時的阻力特性。

    若采用變頻調速，風機轉速由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，這時變頻調速后風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。假設將水泵轉速降低10%（輸出頻率45HZ時），則功率P2=（0.9）³*P1=0.729P1,節電27.1%。假設將水泵轉速降低20%（輸出頻率40HZ時）則功率P2=（0.8）³*P1=0.512*P1，節電48.8%。由于功率與轉速成三次方的關系，因此，轉速變化越大，功率的消耗將呈幾何級數減少。

    除塵器在平時不需要很大的風量，目前的這種操作方式的缺點是:（1）電機及風機的轉速高，負荷強度重，電能浪費嚴重；（2）電氣控制直接起動，啟動時電流對電網沖擊大，需要的電源（電網）容量大，功率因素較低；（3）起動時機械沖擊大,設備使用壽命低；（4）電氣保護特性差，當負載出現機械故障時不能瞬間動作保護設備等。采用變頻器可實現大的電動機的軟停、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的容量要求和無功損耗。

 

    每臺設備安裝成工/變頻切換柜，在變頻有故障的時候可以工頻啟動，保證生產的連續性。具體電氣圖見附圖。

     系統節電運行時，按每年運行7000個小時、加權運行頻率以43HZ計算，節電狀況如下：節電率：N1=[1-（43/50）³]*100%=36%，電價以0.6元，效率以0.85計算，改造總功率共367.5KW，則全年節電為：367.5*36%*7000*0.85*0.6=472311元。

 (1)、采用變頻器控制電機的轉速，取消擋板調節，降低了設備的故障 率，節電效果顯著；

噪聲對環境的影響；
 (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，能夠保證生產的連續性。

    實踐證明，變頻改造具有顯著的節電效果，是一種理想的調速控制方式。既提高了設備效率，又滿足了生產工藝要求，并且還大大減少了設備維護、維修費用，另外當采用變頻調速時，由于變頻裝置內的直流電抗器能很好的改善功率因數，也可以為電網節約容量。直接和間接經濟效益十分明顯。

附一：電氣圖