电机变频控制节能技术和运用探析

许蔡辉 麦智炜 王碧滢

(广东美的制冷设备有限公司，广东佛山顺德 528311)

电机变频控制节能技术和运用探析

许蔡辉 麦智炜 王碧滢

(广东美的制冷设备有限公司，广东佛山顺德 528311)

随着社会的发展，人们对节能减排的意识不断提高。电机作为制造业的主要动力设备，深入研究其节能技术，对提高能效有非常显著的意义。本文对电机变频控制的节能技术和运用方式进行了探讨。

电机；变频控制；节能技术

随着信息化时代的到来，电子技术、计算机技术和自动化之间形成了良好的融合，交流传动与控制技术由此也得到了快速的发展。为了解决当前的我国电力资源浪费严重和利用率偏低的困局，电力的发展正朝着由直流调速到交流调速的方向发展。由于变频调速具有调速和制动性能优异，同时兼具高效和节能的效果，所以它被人们认定为未来具有重大发展潜力的方向之一。通过这种技术的转变可以解决当前电力方面的诸多困局，为以后的电力的发展垫定良好的基础。所以说，为了能够在电力未来的布局中取得一席之地，变频节能技术的应用和研究是不可或缺的。

1 变频电机控制技术原理概述

最近，我们通过电视可以看到，很多关于变频空调的广告。正向它们所宣传的那样，变频空调确实可以实现能耗减少的目的。它是通过对三相交流电频率控制来达到对转速控制的目的，它的实现是通过工作的频率之间的转换来实现的。当前使用最多的还是采用的直流-交流-直流的处理方法，也就是通常所说的V/F变频控制技术。它的工作思路是先将电流转化成直流电，再转换成可控的交流电，然后在输送到电机。为了达到节能的目的，中间的部件众多而且复杂，它们各司其职，为变频电机的控制和运行作出了积极的贡献。随着人们节能意识的增强，很有必要突破当前的发展瓶颈，直接实现交流变频而不是要通过中间的直流转换环节。

2 电机变频控制的节能方式分析

2.1 电机的变频节能

由于电流和现实生活中的水流存在很多的相似之处，所以可以借用水流的研究来研究电流。

流体力学告诉我们，功率是与流量和压力时成正比的，而流量又与转速一次方成正比，而压力与转速的平方是正比关系，由此可得它与转速的三次方存在着正比的关系。假定水泵效率不变的情况下，要想降低流量的话，那么就要将转速降下来，那么输出功率也就是三次方的关系下降。像水泵电机的功率是55瓦，如果转速只有原来的80%的话，它的耗电量就只有28.16瓦，可以将近省48.8%的电，而如果转速变成了原来的50%的话，耗电量竟然降到了6875瓦，实现省电87.5%，节电效果明显。

2.2 功率因数的降低带来的补偿节能

无功功率不但增加线损和设备的发热，更主要的是功率因数的降低导致电网有功功率的降低，大量的无功电能消耗在线路当中，设备使用效率低下，浪费严重，由公式P=S*COS ，Q=S*SIN ，其中S一视在功率，P一有功功率，Q一无功功率，COS 一功率因数，可知COSe 越大，有功功率P越大，普通水泵电机的功率因数在0／6—0／7之间，使用变频调速装置后，由于变频器内部滤波电容的作用，COSd 1，从而减少了无功损耗，增加了电网的有功功率。

2.3 电机启动中变频器的软启动节能功用

由于电机为直接启动或Y／D启动，启动电流等于(4—7)倍额定电流，这样会对机电设备和供电电网造成严重的冲击，而且还会对电网容量要求过高，启动时产生的大电流和震动时对挡板和阀门的损害极大，对设备、管路的使用寿命极为不利。而使用变频节能装置后，利用变频器的软启动功能将使启动电流从零开始，最大值也不超过额定电流，减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求，延长了设备和阀门的使用寿命。节省了设备的维护费用。

3 电机变频控制节能技术的现状分析

3.1 国内电机变频节能技术的发展现状

由于我国在电机变频控制方面与先进的发达国家尚且存在一定的差距，所以在很多方面表现都不尽如人意。第一，尽管我国在电机生产方面与国外的差距并不大，但是与它们相比，效率低下，价格高和普及率偏低等等都导致了电机的发展困境。第二，我国电机系统的运行效率较低。我国电机经常出现系统匹配不合理的情况，导致设备长期处于低负荷的运行状态。电机的系统调节方式落后，从而导致电能的浪费。

3.2 电机系统在未来节能方面的潜力

随着人们节能环保意识的增强，国家在节能环保方面的研究投入也不断地呈现增加的趋势。为了能够提高电能的利用率，降低温室气体的排放，更好地推动电力方面的发展，很有必要对电机变频控制进行深入研究。随着科技的不断发展，对电机变频控制节能技术的不断研究，国际组织和各国政府以达成共识——电机变频控制节能技术具有很大的潜力。

4 电机变频控制节能技术的发展与运用

4.1 节能技术的发展

众所周知，当前的电机变频主要是通过V/F控制来实现的，它的优势在于拥有较为简单的结构同时性价比非常高。但是它有一个明显的不足是只能被使用在风机等对于变频性能相对较低的情况下。除此之外，它是一个开环控制系统的代表，对于很多的平滑变速的情况是适用的。由于它本身在动静态状态下调节能力非常有限，所以对于动静态性能有着很高要求的情况是无法适用的。因而对于这种特殊情况，不得不通过闭环系统来予以实现，。为了达到理想的运行状态和实现应有的功能，相关的科研工作者提出了闭环转差频率的控制办法，尽管它能够适用于这种状态，然而他都只是在转速较低的电机中才能完成，对于高速电机来说是不适用的，这是因为转速较高的情况下运用这种技术会导致电机出现过高的瞬时电流，不仅不能节约电能，反而会导致电机转矩与预期的不一致。为了能够解决当前所面临的困局，最终要进行深入研究的是如何解决高速运行状态下的瞬时电流的情况，这个难题一旦破解变频电机将会迎来新的发展繁荣期。

4.2 技能技术的应用

由于变频电机本身具有巨大的优越性，这就使得它能够实现调速控制和电路保护方面发挥着重要的作用。像它在风机节能方面的应用，为了得到人们所需要的钢化玻璃，工人们必须要将普通玻璃放在钢化炉中处理之后才能得到。通常，钢化炉由热炉、冷却段和风机系统三部分构成。传统的电机调节方法是由操作工人阻挡风机入口的面积，工人需要根据要加工玻璃的厚度设定输入风门的面积大小，降低风机量的减小，从而减少风量。此过程属于纯人工设定和操作，难免存在误差。采用变频电机技术之后，操作工人只需要根据要加工玻璃的厚度，设定电机变频器的输出频率，降低了误差，提高了玻璃钢化过程的效率和企业的经济效益，同时还能达到节能的目的。由于中央空调应用非常之广，这就使得电机变频技术也得到了推广和应用，对于控制温室气体的排放是非常有利的。

结束语

综上所述，电机变频控制节能技术的发展不仅仅是相应时代的号召，还是电机变频技术发展的必然结果。通过对电机变频控制的工作原理及发展过程的不断认识，不断提高，来加深对电机变频控制节能技术的应用控制，从而不断促进节能技术的发展，为企业创造更好的效益，为社会承担自身的一份责任，尽一份力。

[1] 周鹏,程慧锦.浅析电机变频控制节能技术和运用[J].中国科技博览,2015(36):194.

[2]孔昊.刍议电机变频控制节能技术与应用[J].科技创新与应用,2012(27):136.

[3]凌啸.电机变频节能技术应用[J].华东科技：学术版,2012(8):28.

[4]郑伟.变频调速技术在异步电动机中的节能应用探讨[J].科教导刊：电子版,2013(28):139.

The energy saving technology of motor inverter control and its applications

Xu Caihui Mai Zhiwei Wang Biying
（Guangdong Midea Refrigeration Equipment Co. Ltd., 528311）

People increasing awareness of energy conservation and emissions reduction with the development of the society. Motor which is the main power equipment of manufacturing industry, is worthy of further study to save energy. In this paper, the energy saving technology of motor inverter control and its applications are discussed.

Motor; Inverter control; energy saving technology