知道如何用變頻調(diào)速的人是很常見的，但大多數(shù)人在提到如何用變頻調(diào)速時(shí)，總是會(huì)掛斷節(jié)能的電話。近年來，雖然我國能源發(fā)展取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，但仍跟不上需求的增長(zhǎng)，節(jié)能降耗始終處于突出地位。上海杰服自動(dòng)化工程的小編給大家介紹一下西門子變頻器功率模塊及節(jié)能原理
    1、 變頻器工作原理
    變頻器主要由模塊、CPU控制板和電源驅(qū)動(dòng)板組成
    我們知道交流電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速的表達(dá)式位：n=60F（1-s）/P（1），其中n為異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速；F為異步電動(dòng)機(jī)的頻率；s為電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率；P為電動(dòng)機(jī)的極數(shù)。從式（1）可以看出，轉(zhuǎn)速n與頻率f成正比，通過改變頻率f可以改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)頻率f在0-50赫茲范圍內(nèi)變化時(shí)，電動(dòng)機(jī)的調(diào)速范圍很寬。變頻器通過改變電機(jī)的電源頻率來實(shí)現(xiàn)調(diào)速。它是一種理想的高效率、高性能的調(diào)速方法。如果認(rèn)為只要隨時(shí)使用變頻器，電機(jī)就能節(jié)能，那就太牽強(qiáng)了。變頻器是電力電子科學(xué)的體現(xiàn)。它是利用電力電子器件半導(dǎo)體器件的開關(guān)功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)功率和大功率的轉(zhuǎn)換和控制的電子電路器件。也就是說，電源電路是電子的，可以直觀地控制和顯示。由于變頻器的這一優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，所采用的技術(shù)也在不斷地?cái)U(kuò)展。同時(shí)，為了追求變頻器的小型化，人們一直在努力減少元器件的發(fā)熱。由于新一代IGBT采用了漏極控制電極的新技術(shù)，大大降低了集電極-發(fā)射極的飽和電壓（ucesat），因此新器件的損耗低，具有降低發(fā)熱和消除損耗的作用。
    目前，380V小容量通用變頻器應(yīng)用廣泛，但功耗相對(duì)較大，而高壓大容量變頻器具有顯著的節(jié)能效果。隨著變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，高壓變頻調(diào)速技術(shù)作為一種大容量輸電技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，覆蓋了我國電力、冶金、石油、化工、造紙等各大行業(yè)，產(chǎn)品電壓等級(jí)包括3KV、6kV和10kV，以及油田專用潛油電泵用1600v-2400v產(chǎn)品，基本能驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)、泵、壓縮機(jī)等各種負(fù)載，高壓電機(jī)采用高壓變頻器實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速，既能滿足生產(chǎn)過程中電機(jī)調(diào)速控制的要求，又能大大節(jié)約能源，降低生產(chǎn)成本。隨著GTO、IGBT、IGCT等自關(guān)斷器件的發(fā)展，適用于高壓變頻的主電路拓?fù)溲芯窟M(jìn)一步深入。以DSP為代表的智能控制芯片的迅速普及，為高壓變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用研究奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。作為一種資源節(jié)約型產(chǎn)品，隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展、產(chǎn)品的不斷完善、觀念的深入和市場(chǎng)的拓展，高壓變頻器將顯示出巨大的技術(shù)發(fā)展前景和市場(chǎng)需求。相應(yīng)地，變頻器的節(jié)能要求也相應(yīng)提高。
    二、 變頻器的節(jié)能原理
    1、變頻節(jié)能
    變頻器節(jié)能主要表現(xiàn)在風(fēng)機(jī)、水泵的應(yīng)用上。宣鋼煉鋼廠有大量的風(fēng)機(jī)類水泵類負(fù)載，這類負(fù)載由流體力學(xué)可知，p(功率)＝Q(流量)×H(壓力),流量Q與轉(zhuǎn)速N的一次方成正比，壓力H與轉(zhuǎn)速N的平方成正比，功率P與轉(zhuǎn)速N的立方成正比，如果水泵的效率一定，當(dāng)要求調(diào)節(jié)流量下降時(shí)，轉(zhuǎn)速N可成比例的下降，而此時(shí)軸輸出功率P成立方關(guān)系下降。即水泵電機(jī)的耗電功率與轉(zhuǎn)速近似成立方比的關(guān)系。所以當(dāng)所要求的流量Q減少時(shí)，可調(diào)節(jié)變頻器輸出頻率使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n按比例降低，轉(zhuǎn)速控制方式在低速小流量時(shí)，仍可使泵機(jī)高效率運(yùn)行。這時(shí)，電動(dòng)機(jī)的功率p將按三次方關(guān)系大幅度地降低，比調(diào)節(jié)擋板、閥門節(jié)能 40％～50％,從而達(dá)到節(jié)電的目的。為了保證生產(chǎn)的可靠性,各種生產(chǎn)機(jī)械在設(shè)計(jì)配用動(dòng)力驅(qū)動(dòng)時(shí)，都留有一定的富余量。當(dāng)電機(jī)不能在滿負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)，除達(dá)到動(dòng)力驅(qū)動(dòng)要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成電能的浪費(fèi)。風(fēng)機(jī)、泵類等設(shè)備傳統(tǒng)的調(diào)速方法是通過調(diào)節(jié)入口或出口的擋板、閥門開度來調(diào)節(jié)給風(fēng)量和給水量，其輸入功率大，且大量的能源消耗在擋板、閥門的截流過程中。當(dāng)使用變頻調(diào)速時(shí)，如果流量要求減小，通過降低泵或風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速即可滿足要求。例如: 一臺(tái)離心泵電機(jī)功率為55千瓦，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到原轉(zhuǎn)速的4/5時(shí)，其耗電量為28.16千瓦，省電48.8％，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到原轉(zhuǎn)速的l／2時(shí)，其耗電量為 6.875千瓦，省電87.5％。
    2、功率因數(shù)補(bǔ)償節(jié)能
    無功功率不但增加線損和設(shè)備的發(fā)熱，更主要的是功率因數(shù)的降低導(dǎo)致電網(wǎng)有功功率的降低，大量的無功電能消耗線路當(dāng)中，設(shè)備使用效率低下，浪費(fèi)嚴(yán)重，使用變頻調(diào)速裝置后，由于變頻器內(nèi)部濾波電容的作用，從而減少了無功損耗，增加了電網(wǎng)的有功功率。
    3、軟啟動(dòng)節(jié)能
    電機(jī)硬啟動(dòng)對(duì)電網(wǎng)造成嚴(yán)重的沖擊，而且還會(huì)對(duì)電網(wǎng)容量要求過高，啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的大電流和震動(dòng)時(shí)對(duì)擋板和閥門的損害極大，對(duì)設(shè)備、管路的使用壽命極為不利。而使用變頻節(jié)能裝置后，利用變頻器的軟啟動(dòng)功能將使啟動(dòng)電流從零開始，大值也不超過額定電流，減輕了對(duì)電網(wǎng)的沖擊和對(duì)供電容量的要求，延長(zhǎng)了設(shè)備和閥門的使用壽命。節(jié)省了設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用。三、結(jié)論
    變頻調(diào)速之所以節(jié)能，主要在于把全速運(yùn)行中浪費(fèi)的電能節(jié)約了下來。尤其是閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng),如恒壓供水系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)了按需拖動(dòng)，幾乎完全消除了拖動(dòng)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的浪費(fèi)。這是從大的方面實(shí)現(xiàn)了節(jié)能，但并不等于節(jié)能潛力已經(jīng)挖掘干凈了。事實(shí)上,在許多場(chǎng)合，還存在著大馬拉小車的現(xiàn)象，在這一方面,還大有潛力。變頻器可以省電這是不可磨滅的事實(shí)，在某些情況下可以節(jié)電40%以上，但是某些情況還會(huì)比不接變頻器浪費(fèi)！變頻器是通過輕負(fù)載降壓實(shí)現(xiàn)節(jié)能的, 拖動(dòng)轉(zhuǎn)距負(fù)載由于轉(zhuǎn)速?zèng)]有多大變化，即便是降低電壓，也不會(huì)很多，所以節(jié)能很微弱，但是用在風(fēng)機(jī)環(huán)境就不同了，當(dāng)需要較小的風(fēng)量時(shí)刻,電機(jī)會(huì)降低速度，我們知道風(fēng)機(jī)的耗能跟轉(zhuǎn)速的1.7次方成正比，所以電機(jī)的轉(zhuǎn)距會(huì)急劇下降,節(jié)能效果明顯。當(dāng)然，如果環(huán)境要求必須調(diào)速，變頻器節(jié)能效果還是比較明顯的。不調(diào)速的場(chǎng)合變頻器不會(huì)省電，只能改善功率因數(shù)。