變頻器應用案例分析

沈勇

摘 要：變頻器作為重要的自動控制元件，在很多控制系統(tǒng)中得到了重要的應用。本文論述了變頻器的部分應用案例，并且有針對性的對于變頻器節(jié)能應用實例進行論述。

關鍵詞：變頻器；應用案例；節(jié)能實例

一、變頻器組成及功能簡介

變頻器主要由整流、濾波、逆變、制動單元、驅動單元、檢測單元微處理單元等組成。變頻器靠內部IGBT的開斷來調整輸出電源的電壓和頻率，根據(jù)電機的實際需要來提供其所需要的電源電壓，進而達到節(jié)能、調速的目的，另外，變頻器還有很多的保護功能，如過流、過壓、過載保護等等。

二、變頻器部分應用簡述

（一）恒壓供水應用

恒壓供水系統(tǒng)主要是按照用戶需求進行持續(xù)供水，為了維持壓力的恒定，變頻器在恒壓供水系統(tǒng)中得到了應用，使用內置PID閉環(huán)控制器，不但維持了供水系統(tǒng)的整體壓力，同時還達到了控制供水量的目的，使供水系統(tǒng)能夠達到規(guī)定的工作指標，提高供水質量。

（二）風機運行應用

風機運行中需要設定工作時間和工作強度，如果持續(xù)使用，不但會傷害風機的電力系統(tǒng)，同時還會縮短風機的壽命。使用變頻器后，不但可以解決風機的轉動頻率問題，同時還能夠根據(jù)風機的使用要求設定啟動、轉動和停止時間，提高了風機的控制效果，保證了風機的使用壽命。

（三）鍋爐鏈條給煤機應用

鍋爐在運行過程中，對煤的需求量是不同的，如何根據(jù)實際需要控制鏈條給煤機，就需要一種可變頻的控制器來實現(xiàn)。由于變頻器可以根據(jù)預定的程序控制給煤數(shù)量，從而實現(xiàn)精確控制的目的。

（四）煤礦通風機應用

1、實現(xiàn)通風機軟啟動。軟啟動器可以保護電氣設備和電網(wǎng)，使它們不受到損壞，變頻器的應用可以順利實現(xiàn)主通風機的軟啟動。同時變頻器在啟動風機時可以從零速度開始，可以調整啟動加速時間，從而降低由于機器的啟動而對機器內部原件造成傷害；2、實現(xiàn)連續(xù)調節(jié)風量。我們在控制礦井內的風量時，主要通過調節(jié)風機的轉速，變頻器的應用可以實現(xiàn)風機轉速的持續(xù)調節(jié)，達到風量可控；3、實現(xiàn)煤礦企業(yè)的節(jié)能降耗。正常情況下電機滿載時的功率系數(shù)一般為0.8，然而在開始時，礦井內的實際用風量比較小，所以功率系數(shù)要比0.8小。然而變頻器在主通風機中的應用可以提高電機的功率系數(shù)，從而使其達到滿載，這樣可以大幅度降低無功的損耗，實現(xiàn)能量的合理使用。

三、變頻器節(jié)能的一個應用實例

（一）相關設備型號參數(shù)

鍋爐排粉風機銘牌參數(shù)：型號M9-26-N013D，冷卻方式為風冷，風量39910m3/h，風壓9520Pa，葉輪直徑2650mm，配用功率148～295kW。

引風機電動機參數(shù)：額定功率185kW，頻率50Hz，額定電壓380V，接線方式為三角型接法，額定電流326A，轉速1430r/min，功率因數(shù)0.86。

變頻器型號：電騎士專用機型號PR-GI-34-1850，額定電壓380V，額定輸出電流380A，額定容量250kVA。

考慮到實際運行負載電流不可能超過400A，為了降低投資，選擇變頻器額定電流380A。

（二）試驗方法及數(shù)據(jù)運算

使用雙功率表法測量有功功率，試驗中每個工況穩(wěn)定運行72h。表1為采用變頻器前后的消耗功率的比較情況。從表1中可以看出，每個工況經(jīng)72h運行，設備運行控制正常，節(jié)電率為44.8%。表2為月耗電量比較。

日表均節(jié)電率達到44.8%，按照每月運行720h，電價0.53元/kW·h計算。根據(jù)公式“安裝節(jié)電設備后每月節(jié)電率電費=原系統(tǒng)改造前實際運行功率×每月運行時間×電價×節(jié)電率”計算，月節(jié)電率電費為：90.5kW×24H×30D×0.53×0.448=15472.00元。

安裝變頻器后，電動機實現(xiàn)了軟啟動，電機轉速從零按照設定加速時間緩慢升速至運行轉速，減少了沖擊力矩對電機和風機的損害。由于正常工作時風機的轉速比額定轉速低，當機組負荷高時，采用變頻器調速后，電機轉速比額定轉速低些，大大減少了風機葉的磨損。

（三）安裝變頻器使驅動具有以下特點：

1、具有自動節(jié)能運行功能，可根據(jù)負載大小自動調節(jié)工作狀態(tài)，保持高效、節(jié)能運行。節(jié)電、工頻兩路輸出；2、采用磁通矢量PWM控制法，技術先進，輸出電流諧波成分少，效率高。低頻運行特性良好，可實現(xiàn)低頻額定轉矩輸出；3、采用高品質的IGBT、IPM模塊，最大載波頻率為15kHz，能實現(xiàn)超靜音運行；4、豐富的功能，比如自動電壓調整、死區(qū)補償、自動轉差補償、直流制動、停電再啟動等，可滿足高精度、高復雜度控制要求。

四、結語

本文通過變頻器節(jié)能應用實例分析，發(fā)現(xiàn)安裝變頻器后，使電動機實現(xiàn)了軟啟動和連續(xù)調速，避免過電壓和欠電壓的現(xiàn)象出現(xiàn)，減少了沖擊力矩對電機和設備的損害，內置閉環(huán)控制器使得連續(xù)動態(tài)控制得以應用。相信隨著變頻器技術的快速發(fā)展，它將會給我們的工作和生活帶來更多的便利。

參考文獻：

[1]劉泉.變頻器節(jié)能應用實例[J].科技與創(chuàng)新，2016（14）：113+117.endprint