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【摘 要】 随着经济和科学技术的发展，电力系统电子技术的发展速度也得到快速提高。目前，变频器在现代化节电领域中的应用越来越广泛，也引起了更多的关注及研究。本文主要介绍了变频器的应用条件以及在工程应用中应该注意的问题，同时对于变频器的发展提出了展望。
【关键词】 变频器；节能结束；应用；研究
土耳其POLAT电厂位于土耳其Kutahya省Tuncbilek镇向西1公里处，装机容量单台51MW。应业主要求风机、循环泵采用高压变频技术。本文就变频器节能技术的应用及研究展开分析与讨论。
一、变频器及其基本构成
1.变频器
变频器内电力半导体器件可以使其在通断的效果下使得工频电源转换到另一频率的电能控制装置，以此来保证对交流异步电机的软起动、变频的调速，最终实现运转精度的不断提高。变频器的实质就是为了给异步电动机提供一定的调压调频可控的电源。在具体的工作中，对于变频器的主电路的工作，其一般分为电压型以及电流型两种。在这其中，电压型就是指把相关的电压源直流转换为交流的变频器。而其中的电流型主要指的是把相关的电流源直流转换为交流的变频器。
2.变频器基本构成
变频器按工作方式通常分为两种，即：交一交与交一直一交。第一种变频器是把工频交流电直接转变为频率与电压都可控制的交流电，这种变频器被称作直接式变频器。而交一直一交的变频器，则是先将工频交流电整流器转变为直流电，再将直流电转变为电压与频率可控制的交流电，这种变频器被称作间接式变频器。而目前我国使用较多的是第二种—间接式变频器。
（1）整流器
目前我国通常采用的是二极管变流器，这种变流器把工频电源转变为直流电源，也可将两组晶体管变流器组成可逆变流器，因为其功率的方向可逆性，所以可进行再生运转。
（2）滤波电路
在整流器处理后的直流电压中，都含有等于电源六倍频率的脉动电压，另外逆变器所产生的电流也会使直流电压产生变动。因此，为了控制电压的波动，可使用电感以及电容对脉动电压进行吸收。如果装置容量偏小，电源与主电路的构成器件尚有余量，则可省去电感，使用平波电路。
（3）逆变器
与整流器恰恰相反，逆变器将整流器处理后的直流电源转变为所要求频率、电压的交流电，以满足异步电动机的运行。
（4）控制电路的作用是为异步电动机的主电路提供信号回路，它包括：频率与电压的运算电路、主电路的电流、电压检测电路、电动机转速检测电路、逆变器与电动机的保护电路以及将运算电路信号放大的驱动电路等。控制电路主要是根据相关回馈信号进行整流器与逆变器的输出控制，从而为电动机提供电压、频率都合适的交流电源。
二、变频器的节能原理
我国现行的火电设计规程DLT5000-2000火力发电厂设计技术规程规定，燃煤锅炉的引、送风机的风量裕度为10%以上，风压裕度为20%。这是因为在燃煤锅炉设计过程中，不能准确的计算出燃煤锅炉管网的阻力，并考虑到燃煤锅炉长期运行过程中可能存在问题，通常总是把燃煤锅炉系统的最大风量和风压富裕量作为选择风机型号的设计值。但燃煤锅炉风机的型号和系列是有限的，往往在选用不到合适的燃煤锅炉风机型号时，只好往大机号上靠。这样，电站锅炉引、送风机的风量和风压富裕度达20%～30%是比较正常的。燃煤锅炉引、送风机的用电量中，很大一部分是因燃煤锅炉风机的型号与管网系统的参数不匹配及调节方式不当而被调节门消耗掉的。同时，发电厂的负荷必须要跟随用户的使用状况而改变，发电机的负荷调节必然要求燃煤锅炉跟随而动，相应的燃煤锅炉送引风机等也必须进行调节，在调节的过程中又有大量的能量被浪费。因此，改进离心风机的调节方式是提高燃煤锅炉风机效率，降低燃煤锅炉风机耗电量的最有效途径。
水泵和风机都是流体机械，由流体动力学可知，流量Q∝n，压力H∝n2，电机功耗N∝n3。
当流量由额定值Q0降至Q1时，与变频器额定功耗N0相比较，采用转速调节的电机的功耗为：
Nt=（n1/n0）3N0
如流量从100%下降至50%，则转速相应也会降到50%，压力降到25%，而电机功耗降到12.5%，也就是节约电能87.5%。扣除节门调节时的功耗与额定功耗的差、转速下降可能会引起电机的效率下降等因素，节电效果也是非常显著的。
三、變频改造
1.工频与变频间的自动切换的功能
在正常运行初期，变频器将启动相关的变切工程序，实现变频器中变频相工频转化的工序，在变频器转化的过程中，当检测到变频器停止输出后，立即将挡板调节到工频，当变频器运行时需要将挡板打开，因为变频器在运行过程中挡板是处于完全打开的状态，变频器运行在不同的频率，就对应工频运行下的一个变频器挡板开度；同时，另一台风机根据当时的压力自动调节变频输出，最大限度的减小了变频器系统中的波动。变频器切换中对电机的冲击电流在电机额定电流三倍左右，与变频器设置的切换时间相关。
风机工频在运行过程中工况切换时，变频器将开启工切程序，使工频转化为变频，在转化的过程前需要将变频器的给定频升到50HZ，就能实现变频器无扰的切换，变频器切换后需要将其挡板慢慢的进行打开，同时降低变频器的给定频率，直到挡板完全被打开。在工频切变的过程中，当KM1接触器合闸的瞬间会对变频器有一个强大的冲击，必须保证次冲击电流小于变频器的过流保护定值，变频器初期有一个“恒频增压”的过程，变频器电流有一个从增加到减少的过程，变频器的过载整定值也应当大于此电流。
2.瞬时停电再启动功能
当变频器的高压母线进行切换或者变频器母线上大电机起动时会造成高压电网瞬间变动，变频器如果不具备瞬间停止的功能，变频器会立即停机，等待变频器尝试重新起动，会造成巨大的经济损失。DHVECTOL-DI变频器具备的瞬间停电再重新起动的功能，变频器可以根据相关电源恢复时电动机自由旋转的实际速度计算出变频器对应的输出频率，以此频率为起始频率使电动机重新起动并加速到停电前的运行状态，可以实现电机运行的连续性。 3.电机软启动，无冲击电流
DHVECTOL-DI变频器对电机进行软启动，根据电机在施工现场的要求，我们可以改变电机的变频器启动时间和变频点，电机启动曲线，使得电机在带上负载后完好地适应工艺和负载的相关要求，可确保电机的安全运行并延长其使用寿命，节省维护费用。
四、变频器的节能应用
高压变频技术目前在国内还处于发展阶段，但是通过众多厂家实际的使用来看，技术应该还是比较成熟可靠的。我们通过考察分析得出结论：高压变频器能否成功运用跟现场的用户正确使用也很关键。因为变频器内部有大量的微电子，半导体，集成电路以及电阻、电容组成的复杂的电力电子设备，尽管寿命长，可靠性高，但是由于存在离散性，故障偶发性及使用条件不当，变频器运行一段时间后发生故障也是可能的。因此这就要求变频器必须运行在清洁、通风良好、干燥的室内。
在土耳其POLAT电站调试过程中，调试各种连锁可靠，故障声报警准确，和DCS系统连接正确、控制精度达到要求，调试顺利。在2013年12月21日变频器开始正式投入试运行。期间曾循环泵变频器出现了一次变频器过热停机。考虑到机组的稳定运行，我们反复的分析调查，通过厂家查找技术参数，最后得出结论：根据厂家提供的变频器的发热量，如果要靠自然冷却方式的话，根本无法保证变频器的正常运行。但是如果要采取传统的方式，将变频器室全密封，通过装空调来保证变频器的散热的话，投资成本又较大。于是我们公司技术人员深思熟虑，反复讨论，在厂家的大力配合下，决定给变频器加装风道（将变频器柜顶风机排出的风通过风道直接排向室外），同时又为了保证变频器室的风量，将原来的两个窗户改成进风口，加装滤网。
整个改造工作完成后，低压送电，模拟启动变频器，通过风速仪测试变频器功率单元的进风量，发现改造后的风量为改造前的一半，无法保证变频器的散热。我们通过现场的实际分析发现，主要的原因还是由于加装风道后，风机间的风阻，影响了风机的出风。于是我们决定在每一个风道的出风口，安装一个2.2kW/380VAC的轴流风机向外抽风。通过后来的测试发现，加装轴流风机后，风量完全符合變频器的设计需求。变频器投运至今，运行良好，没有再出现过故障。
五、结束语
总之，变频器在各行各业的应用已经取得了良好的效果，随着新型电力电子器件的发展及性能的不断提高，变频调速技术在生产的应用会发挥更大作用，取得更加显著的经济效益。
参考文献：
[1]肖冠飞.变频器节能技术应用与研究[J].科技视界，2014，01：334+416.
[2]周伟.变频器节能技术原理及应用研究[J].科技致富向导，2013，11：137.
[3]李永鑫.变频器节能技术原理及应用分析[J].电子制作，2013，05：68.
[4]李虎.高压变频器节能技术应用总结[J].氮肥技术，2013，05：36-37.
【关键词】 变频器；节能结束；应用；研究
土耳其POLAT电厂位于土耳其Kutahya省Tuncbilek镇向西1公里处，装机容量单台51MW。应业主要求风机、循环泵采用高压变频技术。本文就变频器节能技术的应用及研究展开分析与讨论。
一、变频器及其基本构成
1.变频器
变频器内电力半导体器件可以使其在通断的效果下使得工频电源转换到另一频率的电能控制装置，以此来保证对交流异步电机的软起动、变频的调速，最终实现运转精度的不断提高。变频器的实质就是为了给异步电动机提供一定的调压调频可控的电源。在具体的工作中，对于变频器的主电路的工作，其一般分为电压型以及电流型两种。在这其中，电压型就是指把相关的电压源直流转换为交流的变频器。而其中的电流型主要指的是把相关的电流源直流转换为交流的变频器。
2.变频器基本构成
变频器按工作方式通常分为两种，即：交一交与交一直一交。第一种变频器是把工频交流电直接转变为频率与电压都可控制的交流电，这种变频器被称作直接式变频器。而交一直一交的变频器，则是先将工频交流电整流器转变为直流电，再将直流电转变为电压与频率可控制的交流电，这种变频器被称作间接式变频器。而目前我国使用较多的是第二种—间接式变频器。
（1）整流器
目前我国通常采用的是二极管变流器，这种变流器把工频电源转变为直流电源，也可将两组晶体管变流器组成可逆变流器，因为其功率的方向可逆性，所以可进行再生运转。
（2）滤波电路
在整流器处理后的直流电压中，都含有等于电源六倍频率的脉动电压，另外逆变器所产生的电流也会使直流电压产生变动。因此，为了控制电压的波动，可使用电感以及电容对脉动电压进行吸收。如果装置容量偏小，电源与主电路的构成器件尚有余量，则可省去电感，使用平波电路。
（3）逆变器
与整流器恰恰相反，逆变器将整流器处理后的直流电源转变为所要求频率、电压的交流电，以满足异步电动机的运行。
（4）控制电路的作用是为异步电动机的主电路提供信号回路，它包括：频率与电压的运算电路、主电路的电流、电压检测电路、电动机转速检测电路、逆变器与电动机的保护电路以及将运算电路信号放大的驱动电路等。控制电路主要是根据相关回馈信号进行整流器与逆变器的输出控制，从而为电动机提供电压、频率都合适的交流电源。
二、变频器的节能原理
我国现行的火电设计规程DLT5000-2000火力发电厂设计技术规程规定，燃煤锅炉的引、送风机的风量裕度为10%以上，风压裕度为20%。这是因为在燃煤锅炉设计过程中，不能准确的计算出燃煤锅炉管网的阻力，并考虑到燃煤锅炉长期运行过程中可能存在问题，通常总是把燃煤锅炉系统的最大风量和风压富裕量作为选择风机型号的设计值。但燃煤锅炉风机的型号和系列是有限的，往往在选用不到合适的燃煤锅炉风机型号时，只好往大机号上靠。这样，电站锅炉引、送风机的风量和风压富裕度达20%～30%是比较正常的。燃煤锅炉引、送风机的用电量中，很大一部分是因燃煤锅炉风机的型号与管网系统的参数不匹配及调节方式不当而被调节门消耗掉的。同时，发电厂的负荷必须要跟随用户的使用状况而改变，发电机的负荷调节必然要求燃煤锅炉跟随而动，相应的燃煤锅炉送引风机等也必须进行调节，在调节的过程中又有大量的能量被浪费。因此，改进离心风机的调节方式是提高燃煤锅炉风机效率，降低燃煤锅炉风机耗电量的最有效途径。
水泵和风机都是流体机械，由流体动力学可知，流量Q∝n，压力H∝n2，电机功耗N∝n3。
当流量由额定值Q0降至Q1时，与变频器额定功耗N0相比较，采用转速调节的电机的功耗为：
Nt=（n1/n0）3N0
如流量从100%下降至50%，则转速相应也会降到50%，压力降到25%，而电机功耗降到12.5%，也就是节约电能87.5%。扣除节门调节时的功耗与额定功耗的差、转速下降可能会引起电机的效率下降等因素，节电效果也是非常显著的。
三、變频改造
1.工频与变频间的自动切换的功能
在正常运行初期，变频器将启动相关的变切工程序，实现变频器中变频相工频转化的工序，在变频器转化的过程中，当检测到变频器停止输出后，立即将挡板调节到工频，当变频器运行时需要将挡板打开，因为变频器在运行过程中挡板是处于完全打开的状态，变频器运行在不同的频率，就对应工频运行下的一个变频器挡板开度；同时，另一台风机根据当时的压力自动调节变频输出，最大限度的减小了变频器系统中的波动。变频器切换中对电机的冲击电流在电机额定电流三倍左右，与变频器设置的切换时间相关。
风机工频在运行过程中工况切换时，变频器将开启工切程序，使工频转化为变频，在转化的过程前需要将变频器的给定频升到50HZ，就能实现变频器无扰的切换，变频器切换后需要将其挡板慢慢的进行打开，同时降低变频器的给定频率，直到挡板完全被打开。在工频切变的过程中，当KM1接触器合闸的瞬间会对变频器有一个强大的冲击，必须保证次冲击电流小于变频器的过流保护定值，变频器初期有一个“恒频增压”的过程，变频器电流有一个从增加到减少的过程，变频器的过载整定值也应当大于此电流。
2.瞬时停电再启动功能
当变频器的高压母线进行切换或者变频器母线上大电机起动时会造成高压电网瞬间变动，变频器如果不具备瞬间停止的功能，变频器会立即停机，等待变频器尝试重新起动，会造成巨大的经济损失。DHVECTOL-DI变频器具备的瞬间停电再重新起动的功能，变频器可以根据相关电源恢复时电动机自由旋转的实际速度计算出变频器对应的输出频率，以此频率为起始频率使电动机重新起动并加速到停电前的运行状态，可以实现电机运行的连续性。 3.电机软启动，无冲击电流
DHVECTOL-DI变频器对电机进行软启动，根据电机在施工现场的要求，我们可以改变电机的变频器启动时间和变频点，电机启动曲线，使得电机在带上负载后完好地适应工艺和负载的相关要求，可确保电机的安全运行并延长其使用寿命，节省维护费用。
四、变频器的节能应用
高压变频技术目前在国内还处于发展阶段，但是通过众多厂家实际的使用来看，技术应该还是比较成熟可靠的。我们通过考察分析得出结论：高压变频器能否成功运用跟现场的用户正确使用也很关键。因为变频器内部有大量的微电子，半导体，集成电路以及电阻、电容组成的复杂的电力电子设备，尽管寿命长，可靠性高，但是由于存在离散性，故障偶发性及使用条件不当，变频器运行一段时间后发生故障也是可能的。因此这就要求变频器必须运行在清洁、通风良好、干燥的室内。
在土耳其POLAT电站调试过程中，调试各种连锁可靠，故障声报警准确，和DCS系统连接正确、控制精度达到要求，调试顺利。在2013年12月21日变频器开始正式投入试运行。期间曾循环泵变频器出现了一次变频器过热停机。考虑到机组的稳定运行，我们反复的分析调查，通过厂家查找技术参数，最后得出结论：根据厂家提供的变频器的发热量，如果要靠自然冷却方式的话，根本无法保证变频器的正常运行。但是如果要采取传统的方式，将变频器室全密封，通过装空调来保证变频器的散热的话，投资成本又较大。于是我们公司技术人员深思熟虑，反复讨论，在厂家的大力配合下，决定给变频器加装风道（将变频器柜顶风机排出的风通过风道直接排向室外），同时又为了保证变频器室的风量，将原来的两个窗户改成进风口，加装滤网。
整个改造工作完成后，低压送电，模拟启动变频器，通过风速仪测试变频器功率单元的进风量，发现改造后的风量为改造前的一半，无法保证变频器的散热。我们通过现场的实际分析发现，主要的原因还是由于加装风道后，风机间的风阻，影响了风机的出风。于是我们决定在每一个风道的出风口，安装一个2.2kW/380VAC的轴流风机向外抽风。通过后来的测试发现，加装轴流风机后，风量完全符合變频器的设计需求。变频器投运至今，运行良好，没有再出现过故障。
五、结束语
总之，变频器在各行各业的应用已经取得了良好的效果，随着新型电力电子器件的发展及性能的不断提高，变频调速技术在生产的应用会发挥更大作用，取得更加显著的经济效益。
参考文献：
[1]肖冠飞.变频器节能技术应用与研究[J].科技视界，2014，01：334+416.
[2]周伟.变频器节能技术原理及应用研究[J].科技致富向导，2013，11：137.
[3]李永鑫.变频器节能技术原理及应用分析[J].电子制作，2013，05：68.
[4]李虎.高压变频器节能技术应用总结[J].氮肥技术，2013，05：36-37.