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，總是會掛斷節(jié)能的電話。近年來，雖然我國能源發(fā)展取得了長足進步，但仍跟不上需求的增長，節(jié)能降耗始終處于突出地位。上海杰服自動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)動板組成
    我們知道交流電動機同步轉(zhuǎn)速的表達式位：n=60F（1-s）/P（1），其中n為異步電動機的轉(zhuǎn)速；F為異步電動機的頻率；s為電動機的轉(zhuǎn)差率；P為電動機的極數(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可以改變電動機的轉(zhuǎn)速，當頻率f在0-50赫茲范圍內(nèi)變化時，電動機的調(diào)速范圍很寬。變頻器通過改變電機的電源頻率來實現(xiàn)調(diào)速。它是一種理想的高效率、高性能的調(diào)速方法。如果認為只要隨時使用變頻器，電機就能節(jié)能，那就太牽強了。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，實現(xiàn)對功率和大功率的轉(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，其應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，所采用的技術(shù)也在不斷地擴展。同時，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)動風(fēng)機、泵、壓縮機等各種負載，高壓電機采用高壓變頻器實現(xiàn)無級調(diào)速，既能滿足生產(chǎn)過程中電機調(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撲研究進一步深入。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)用研究奠定了堅實的基礎(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、水泵的應(yīng)用上。宣鋼煉鋼廠有大量的風(fēng)機類水泵類負載，這類負載由流體力學(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，當要求調(diào)節(jié)流量下降時，轉(zhuǎn)速N可成比例的下降，而此時軸輸出功率P成立方關(guān)系下降。即水泵電機的耗電功率與轉(zhuǎn)速近似成立方比的關(guān)系。所以當所要求的流量Q減少時，可調(diào)節(jié)變頻器輸出頻率使電動機轉(zhuǎn)速n按比例降低，轉(zhuǎn)速控制方式在低速小流量時，仍可使泵機高效率運行。這時，電動機的功率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％,從而達到節(jié)電的目的。為了保證生產(chǎn)的可靠性,各種生產(chǎn)機械在設(shè)計配用動力驅(qū)動時，都留有一定的富余量。當電機不能在滿負荷下運行時，除達到動力驅(qū)動要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成電能的浪費。風(fēng)機、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。當使用變頻調(diào)速時，如果流量要求減小，通過降低泵或風(fēng)機的轉(zhuǎn)速即可滿足要求。例如: 一臺離心泵電機功率為55千瓦，當轉(zhuǎn)速下降到原轉(zhuǎn)速的4/5時，其耗電量為28.16千瓦，省電48.8％，當轉(zhuǎn)速下降到原轉(zhuǎn)速的l／2時，其耗電量為 6.875千瓦，省電87.5％。
    2、功率因數(shù)補償節(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中，設(shè)備使用效率低下，浪費嚴重，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、軟啟動節(jié)能
    電機硬啟動對電網(wǎng)造成嚴重的沖擊，而且還會對電網(wǎng)容量要求過高，啟動時產(chǎn)生的大電流和震動時對擋板和閥門的損害極大，對設(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功能將使啟動電流從零開始，大值也不超過額定電流，減輕了對電網(wǎng)的沖擊和對供電容量的要求，延長了設(shè)備和閥門的使用壽命。節(jié)省了設(shè)備的維護費用。三、結(jié)論
    變頻調(diào)速之所以節(jié)能，主要在于把全速運行中浪費的電能節(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，實現(xiàn)了按需拖動，幾乎完全消除了拖動系統(tǒng)在運行過程中的浪費。這是從大的方面實現(xiàn)了節(jié)能，但并不等于節(jié)能潛力已經(jīng)挖掘干凈了。事實上,在許多場合，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，在某些情況下可以節(jié)電40%以上，但是某些情況還會比不接變頻器浪費！變頻器是通過輕負載降壓實現(xiàn)節(jié)能的, 拖動轉(zhuǎn)距負載由于轉(zhuǎn)速沒有多大變化，即便是降低電壓，也不會很多，所以節(jié)能很微弱，但是用在風(fēng)機環(huán)境就不同了，當需要較小的風(fēng)量時刻,電機會降低速度，我們知道風(fēng)機的耗能跟轉(zhuǎn)速的1.7次方成正比，所以電機的轉(zhuǎn)距會急劇下降,節(jié)能效果明顯。當然，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)速的場合變頻器不會省電，只能改善功率因數(shù)。