变频器应用案例分析

沈勇

摘 要：变频器作为重要的自动控制元件，在很多控制系统中得到了重要的应用。本文论述了变频器的部分应用案例，并且有针对性的对于变频器节能应用实例进行论述。

关键词：变频器；应用案例；节能实例

一、变频器组成及功能简介

变频器主要由整流、滤波、逆变、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。

二、变频器部分应用简述

（一）恒压供水应用

恒压供水系统主要是按照用户需求进行持续供水，为了维持压力的恒定，变频器在恒压供水系统中得到了应用，使用内置PID闭环控制器，不但维持了供水系统的整体压力，同时还达到了控制供水量的目的，使供水系统能够达到规定的工作指标，提高供水质量。

（二）风机运行应用

风机运行中需要设定工作时间和工作强度，如果持续使用，不但会伤害风机的电力系统，同时还会缩短风机的寿命。使用变频器后，不但可以解决风机的转动频率问题，同时还能够根据风机的使用要求设定启动、转动和停止时间，提高了风机的控制效果，保证了风机的使用寿命。

（三）锅炉链条给煤机应用

锅炉在运行过程中，对煤的需求量是不同的，如何根据实际需要控制链条给煤机，就需要一种可变频的控制器来实现。由于变频器可以根据预定的程序控制给煤数量，从而实现精确控制的目的。

（四）煤矿通风机应用

1、实现通风机软启动。软启动器可以保护电气设备和电网，使它们不受到损坏，变频器的应用可以顺利实现主通风机的软启动。同时变频器在启动风机时可以从零速度开始，可以调整启动加速时间，从而降低由于机器的启动而对机器内部原件造成伤害；2、实现连续调节风量。我们在控制矿井内的风量时，主要通过调节风机的转速，变频器的应用可以实现风机转速的持续调节，达到风量可控；3、實现煤矿企业的节能降耗。正常情况下电机满载时的功率系数一般为0.8，然而在开始时，矿井内的实际用风量比较小，所以功率系数要比0.8小。然而变频器在主通风机中的应用可以提高电机的功率系数，从而使其达到满载，这样可以大幅度降低无功的损耗，实现能量的合理使用。

三、变频器节能的一个应用实例

（一）相关设备型号参数

锅炉排粉风机铭牌参数：型号M9-26-N013D，冷却方式为风冷，风量39910m3/h，风压9520Pa，叶轮直径2650mm，配用功率148～295kW。

引风机电动机参数：额定功率185kW，频率50Hz，额定电压380V，接线方式为三角型接法，额定电流326A，转速1430r/min，功率因数0.86。

变频器型号：电骑士专用机型号PR-GI-34-1850，额定电压380V，额定输出电流380A，额定容量250kVA。

考虑到实际运行负载电流不可能超过400A，为了降低投资，选择变频器额定电流380A。

（二）试验方法及数据运算

使用双功率表法测量有功功率，试验中每个工况稳定运行72h。表1为采用变频器前后的消耗功率的比较情况。从表1中可以看出，每个工况经72h运行，设备运行控制正常，节电率为44.8%。表2为月耗电量比较。

日表均节电率达到44.8%，按照每月运行720h，电价0.53元/kW·h计算。根据公式“安装节电设备后每月节电率电费=原系统改造前实际运行功率×每月运行时间×电价×节电率”计算，月节电率电费为：90.5kW×24H×30D×0.53×0.448=15472.00元。

安装变频器后，电动机实现了软启动，电机转速从零按照设定加速时间缓慢升速至运行转速，减少了冲击力矩对电机和风机的损害。由于正常工作时风机的转速比额定转速低，当机组负荷高时，采用变频器调速后，电机转速比额定转速低些，大大减少了风机叶的磨损。

（三）安装变频器使驱动具有以下特点：

1、具有自动节能运行功能，可根据负载大小自动调节工作状态，保持高效、节能运行。节电、工频两路输出；2、采用磁通矢量PWM控制法，技术先进，输出电流谐波成分少，效率高。低频运行特性良好，可实现低频额定转矩输出；3、采用高品质的IGBT、IPM模块，最大载波频率为15kHz，能实现超静音运行；4、丰富的功能，比如自动电压调整、死区补偿、自动转差补偿、直流制动、停电再启动等，可满足高精度、高复杂度控制要求。

四、结语

本文通过变频器节能应用实例分析，发现安装变频器后，使电动机实现了软启动和连续调速，避免过电压和欠电压的现象出现，减少了冲击力矩对电机和设备的损害，内置闭环控制器使得连续动态控制得以应用。相信随着变频器技术的快速发展，它将会给我们的工作和生活带来更多的便利。

参考文献：

[1]刘泉.变频器节能应用实例[J].科技与创新，2016（14）：113+117.endprint