淺談變頻器的節能效果以及在我國的發展現狀

摘要：隨著時代的迅速發展，自動化理念的運用已經涵蓋了越來越多的地方，諸多工程中也離不開自動控制。在日常生活中變頻器給人們帶來了相當大的便利，很大程度上減輕了工作人員的負擔，同時也優化了管理系統，提高了工作效率。本文針對現今應用比較廣泛的變頻器進行探討和分析，歸納其技術發展和變頻控制的節能效果以及在我國的發展現狀。

關鍵詞：變頻器；節能效果；發展現狀

現如今變頻器已經成為現代的工業生產中應用最廣的設備。而變頻技術則是精細控制電動機的技術措施，變頻器則是其中一項較為重要的技術工具，也成了工業生產控制技術的重要發展方向。變頻器將信息、數字、模糊控制、模塊控制計算機技術、調頻技術等多技術門類融合在一個控制設備中，形成靈活的變頻功能，以此來滿足生活以及工業生產中的控制需求。

一、變頻器

變頻器也稱為變頻驅動器或驅動控制器，它是可調速驅動系統的一種。變頻器是把工頻電源（50Hz或60Hz）變換成各種頻率的交流電源，以實現電機的變速運行的設備，其中控制電路完成對主電路的控制，整流電路將交流電變換成直流電，直流中間電路對整流電路的輸出進行平滑濾波，逆變電路將直流電再逆成交流電。

變頻器的應用范圍很廣，從小型家電到大型的礦場研磨機及壓縮機。全球約1/3的能量是消耗在驅動定速離心泵、風扇及壓縮機的電動機上，而變頻器的市場滲透率仍不算高。能源效率的顯著提升是使用變頻器的主要原因之一。

變頻器技術和電力電子有密切關系，包括半導體切換元件、變頻器拓撲、控制及模擬技術、以及控制硬件及固件的進步等。它的使用給人們帶來了相當大的便利，這項變頻技術在很大程度上減輕了人工的自工作人員的負擔，同時也優化了管理系統，提高了工作效率。

變頻器特點是調速的效率高，在機械的頻率發生變化后，變頻器可以保證電機繼續在該頻率下運轉和工作，可以基本保證額定的轉速差不變，不使轉速的損失增加，是一種高效的調速方式。變頻器的調速范圍最大可達100%，在這樣一個廣泛的調速范圍內，保證機械具有較高的調速效率，并且如果調速小于30%，變頻器的效率就可以達到90%。變頻器還可以實現連續調速，平滑調速，穩定運行。有了變頻器的輔助作用，電機可以高速化和小型化，而且不受電源的影響進行啟動。如果改造原有電機，在變頻器的幫助下，可以不必更換電機。

二、變頻器的節能效果

變頻器的變頻調速節能技術是電動機運行的最佳節能技術。據統計，全國用電的60%左右是通過點擊來消耗的，由于考慮過載，重載啟動，系統安全等因素，系統設計時電動機選型都留有一定的余量，高效的電動經常處在低效狀態下運行，能源使用的不合理，嚴重浪費。采用變頻調速技術可使電動機回到高效運行狀態，具有非常大的節能效果。

（一）變頻節能方式

根據流體力學，功率=壓力*流量，流量和轉速的一次方是成正比的，壓力與轉速的平方是成正比的，功率和轉速的立方成正比，如果說水泵效率固定的話，當調節流量下降時，轉速就會成比例下降，輸出的功率也就成立方關系下降，所以說，水泵的轉速與電機耗電功率是近似立方比關系。舉個例子，一臺功率是55kW的水泵電機，將它的轉速調到原來轉速的80%的時候，它的耗電量是28kW/h，省電率是48%。但是如果將轉速調到原來的50%的時候，耗電量就變成了6千瓦每小時，省電率達到87%。

（二）采用功率因數補償方式進行節能

無功的功率不但會使設備發熱，增加電線的磨損，最重要的一點就是功率因數降低導致了電網的有功功率也隨之降低，所以，造成了大量無功電能在線路當中消耗掉，導致設備的使用效率降低，浪費現象非常嚴重，使用了變頻調速設備裝置之后，因為變頻器內部的濾波電容作用，從而使無功損耗得到進一步減少，使電網有功功率得到增加。

（三）運用軟啟動方式進行節能

由于電機是通過Y/D啟動或者直接啟動的方式進行的，啟動的電流是額定電流的四到七倍，這樣就會對供電電網和機電設備造成嚴重沖擊，而且這樣對電網的容量要求也是非常高的，在啟動的時候會產生比較大的電流，而且在震動的時候對閥門和擋板的損害也是非常大的，對管路和設備的使用壽命也是非常不利的。變頻裝置的使用，利用變頻器軟啟動的功能，使啟動的電流從零開始，最大的值也不會超過額定電流，所以使其對電網的沖擊以及對供電容量的要求也大大減輕了，使閥門和設備的使用壽命也大大延長了。

變頻器的應用雖然廣泛，但也不是到處可以省電，有不少場合用變頻并不一定能省電。 作為電子電路，變頻器本身也要耗電（約額定功率的3-5%）。一臺1.5匹的空調自身耗電算下來也有20-30W，相當于一盞長明燈. 變頻器在工頻下運行，具有節電功能，是事實。但是他的前提條件是：大功率并且為風機或泵類負載，以及裝置本身具有節電功能。

除此之外，無所謂節不節電，沒有什么意義。如果不加前提條件的說變頻器工頻運行節能，就是夸大或是商業炒作。知道了原委，你會巧妙的利用他為你服務。一定要注意使用場合和使用條件才好正確應用，否則就是盲從、輕信而“受騙上當”。

三、變頻器的在我國的現狀

隨著新型電力電子器件和高性能微處理器的應用以及控制技術的發展，變頻器的性能價格比越來越高，體積越來越小，而廠家仍然在不斷地提高可靠性實現變頻器的進一步小型輕量化、高性能化和多功能化以及無公害化而做著新的努力。變頻器性能的優劣，一要看其輸出交流電壓的諧波對電機的影響，二要看對電網的諧波污染和輸入功率因數，三要看本身的能量損耗如何。

我國變頻器技術被國外企業壟斷這是不爭的事實，但我國變頻器技術也不是沒有機的。

首先，我國的市場情況與世界所不同。在我國電機使用的類型多種多樣，分布到各個行業。這就決定了國外企業生產的變頻器無法滿足我國所有行業所需，這其中一定存在有一定的市場空缺，而這些市場就是我國變頻器企業可以作為發展的重點。

其次，金融危機使國外許多變頻器企業遭到重創，許多企業也在變頻器研究方面處于停止或半停止狀態。而我國各級政府對變頻器企業也給予大力支持包括政策上、資金上、人力上等。

這就需要我國變頻器企業找準方向，找準突破口，找到適合自己發展的機會是有機會趕上國外企業的，至少差距可以進一步的縮小。

根據變頻器在不同行業的應用特點，很多廠家都推出非常新穎的變頻器，并將個性化發揮的淋漓盡致。所謂變頻器個性化就是指變頻器本體按照各自特定的方式發展自己的風格，并完善變頻器本體，從而形成相對穩定而獨特的變頻器特性。變頻器個性化的提出是變頻器廠商針對目前蒸蒸日上的銷售市場和龐大的OEM訂單。任何廠家的變頻器，要想提前擺脫只有在通用變頻器市場中有所作為的陰影，必須做出更為貼近OEM廠商的合作計劃。當OEM制造商將變頻器作為標準配置時，變頻器的個性化將更不易被忽視，否則變頻器廠商將隨時作好面臨被更換出局的尷尬局面。

個性化變頻器不僅是國外變頻器技術的發展方向，我國變頻器技術也是如此。而且我國行業覆蓋面大，個性化變頻器需求的地方也眾多。我國變頻器技術可以根據我國的特點設計出適合我國國情的個性化變頻器。

我國年經濟發展水平逐漸增高，生活水平也再不斷提高。因此交通工具也得到不斷改善。當然交通工具的節能技術也成為老百姓關注的。因此，對交通工具中的節能技術就具有廣闊的市場。我國變頻器企業就可以選擇這方面為突破口。開發出適合我國國情的交通工具上專用變頻器來。同樣家電設備、通信設備、電力設備包括工業設備等都具有市場空缺，這就需要我國變頻器企業作出適合自己企業特點的方向并開發出適合我國國情的個性化變頻器。這樣，在國外企業的重重包圍中走出來，而且會很勝利的走出來，成為我國變頻器技術發展的典范。我國變頻器市場被國外企業壟斷的局面就可以打破了，我國變頻器技術走向世界就指日可待了。

四、小結

變頻器的節能特點，使其廣為社會關注，被應用在各個領域中。市場變頻器主要用于交流電動機轉速的調節，是目前應用領域最理想和最具有前景的調速方案。更主要的是變頻器具有節能作用，而節能是工業發展及能源消耗必須要重視的問題，是實現企業可持續發展的必要保證。變頻器因其具有的節能作用與速度控制工藝，成為了倍受歡迎的自動化設備，因此也得到了迅速的發展和應用。變頻器的未來前景非常可觀，就如應用在交通工具、家電設備、通信設備、電力設備上一樣，還會應用在更加廣泛的領域，為國家、為企業、為個人降低能耗，增加效益發揮更大的作用，變頻器的應用具有非常廣闊的發展前景。

參考文獻：

[1]陳永漢.從國內市場狀況分析當前我國變頻技術的發展潛力商業時代【J】.2009（31） ：116.

[2]張燕賓.變頻調速應用實踐【M】.北京：機械工業出版社，2002

[3]吳忠智.變頻器應用手冊【M】.北京：機械工業出版社，2003

[4]丁斗章.變頻調速技術與系統應用【M】.北京：機械工業出版社，2005