变频器简介及应用

摘 要 目前全国各类电动机年耗电量约占全国发电量的65%。泵类等设备的耗电量对于节能降耗具有重要意义。交流电动机变频调速已成为当代电机调速的潮流，本文主要对变频器的工作原理、优缺点及作用进行讨论。

关键词 变频器 电动机 变频调速 节能降耗0引言

随着能源问题日益突出，节能问题愈来愈受到重视。据统计，目前全国各类电动机年耗电量约占全国发电量的65%，而其中大功率风机、泵类是年耗电量约占工业总耗电量的50%，最大限度地降低风机、泵类等设备的耗电量对于节能降耗具有重要意义。

1 变频器的基本情况

交流电动机变频调速已成为当代电机调速的潮流，它以体积小，重量轻，转矩大，精度高，功能强，可靠性高，操作简单，便于通信等功能，优于以往的任何调速方式，如变极调速，调压调速，滑差调速等等。因而在各行各业，如有色、石油、石化、化纤、纺织、电力、机械、建材、煤炭、医药、造纸、注塑、卷烟、吊车、城市供水、中央空调及污水处理行业得到普遍应用。

由于变频器的优异功能，目前变频器的应用已由工厂扩展到社区酒店、商厦和写字楼。如音乐喷泉、无塔供水、中央空调都用了不少变频器，而且变频器的用量还将不断增加，有相当大的市场潜力。

变频调速正在逐步地成为电气传动的中枢，它取代了以前的各种调速方式，除了节电（12%――70%）外，更重要的是产生增产、降耗、优质的效果，深受设计、工程、操作人员欢迎是工业设备改造产品更新换代的重要途径。社会效益非常显著，变频调速确定是节能、增产、降耗、优质的先进技术。

2 变频调速基本原理

如上图1所示，由式n=60f1/p（1-s），S=n-n1/n知，极对数P一定的异步电动机，在转差率S变化不大时，转速n基本上与电源频率f成正比。因此，只要能设计改变f即可改变n。基于这个原理，变频调速就是用晶闸管等变流元件组成的变频器作为变频电源，通过改变电源频率的办法，实现转速调节。

3变频器的分类及特点

目前使用的主要有如下四种：晶闸管（可控硅）；大功率三极管（ GTR，动力晶体管）；可关断晶闸管（GTO可关断可控硅）；二极管（IGBT）变频器可分为交流直流交流（简称为交直交）变频器和交流交流（简称（交交）变频器两类。

4 变频器的优缺点

优点：（1）调速效率高属于高效调速方式，这是由于频率变化后电动机仍在同步转速附近运行，基本上保持额定转差。（2）调速范围宽，一般可达20：1，并在整个调速范围内均具有高的调速效率，所以变频调速适用于调速范围宽，且经常处于低负荷状态下运行的场合。（3）机械特性较好。在无自动控制时，转速波动率控制在0.5%――1%。（4）变频装置万一发生故障，可以退出运行，改由电网直接供电、泵与风机仍可继续保持运转。（5）能兼做启动设备。即通过变频电源将电动机启动到某一转速，再断开变频电源，电动机可直接接到工频电源使泵或风机加速到全速。

缺点：（1）从目前看变频器的初投资较高，是应用于泵或风机调速节能中的主要障碍。（2）因为变频器输出的电流或电压的波形为非正弦而产生的高次谐波，对电动机及电源会产生种种不良影响，但若采用PWM型变频器或采用多重化技术的电流型变频器，则这个问题可以得到大大的改善。（3）电机声音较市电时尖锐，由于变频器输出电压是由无数脉冲组成，存在着高次谐波，故电机运行转速不同时会发生不同响度且尖锐的声音，此噪声对人体有害并影响病人的休息。

5 变频器的作用

变频技术是通过变频器改变电源频率，从而改变压缩机的转速的一种技术。通过变频器先进行交流到直流的变换，再通过变频器进行直流到交流的变换，从而控制交流电机的转速。而对变频器的控制是通过传感器将室内温度信息传递给微电脑，输出一定频率变化的波形，控制变频器的频率。当室内急速降温或急速升温时，室内空调负荷加大，压缩机转速加快，制冷量按比例增加，相反，当室内空调负荷减少时，压缩机正常运转或减速。直流变频空调器的工作原理是把50Hz工频交流电源转换为直流电源，并送至功率模块主电路，功率模块也同样受微电脑控制，所不同的是模块所输出的是电压可变的直流电源，压缩机使用的是直流电机，所以直流变频空调器也可以称为全直流变速空调器。直流变频空调器没有逆变环节，在这方面比交流变频更加省电。