1、變頻器原理介紹

    變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控製裝置。低壓變頻器主要采用交—直—交方式，先把工頻交流電源通過整流器轉換成直流電源，然後再把直流電源轉換成頻率、電壓均可控製的交流電源以供給電動機。變頻器的電路一般由整流、中間直流環節、逆變和控製4個部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器
，逆變部分為IGBT三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形

，中間直流環節為濾波、直流儲能和緩衝無功功率。通過變頻器可以自由調節電機的速度。如圖1為變頻器內的控製電路框圖。

                              圖1 變頻器內的控製電路框圖

 

2、變頻器技術規範

 

（1）電機及風機的轉速高，負荷強度重，電能浪費嚴重
；

（2）電氣控製直接起動
，啟動時電流對電網衝擊大，需要的電源（電網）容量大，功率因素較低；

（3）起動時機械衝擊大,設備使用壽命低
；

（4）電氣保護特性差，當負載出現機械故障時不能瞬間動作保護設備等。

（5）設備在全電壓啟動、運行、停止的過程中，由於無法進行及時有效的調節，會產生嚴重的水錘、機械噪音增加、震動加劇等現象，這些現象都具有極大的破壞性
，會引起管道破裂或癟塌、損壞閥門。

    對dui於yu中zhong央yang空kong調tiao水shui泵beng係xi統tong來lai說shuo，由you於yu交jiao流liu電dian動dong機ji自zi身shen沒mei有you功gong耗hao調tiao節jie裝zhuang置zhi
，不bu能neng象xiang中zhong央yang空kong調tiao主zhu機ji一yi樣yang自zi動dong調tiao節jie輸shu入ru輸shu出chu功gong率lv，當dang係xi統tong負fu荷he下xia降jiang以yi後hou


，循xun環huan水shui泵beng係xi統tong仍reng不bu得de不bu以yi最zui大da浪lang費fei的de現xian象xiang。如ru果guo安an裝zhuang變bian頻pin器qi以yi後hou就jiu能neng根gen據ju實shi際ji負fu荷he量liang的de大da小xiao
，動dong態tai地di自zi動dong調tiao節jie循xun環huan水shui泵beng係xi統tong的de流liu量liang和he消xiao耗hao功gong率lv，把ba係xi統tong不bu需xu要yao的de那na部bu分fen耗hao電dian節jie省sheng下xia來lai。（一般節電率可達25%-60%左右）。

    變頻調速技術的基本原理是根據電機轉速與工作電源輸入頻率成正比的關係： n =60 f（1-s）／p
，（式中n、f、s、p分別表示轉速
、輸入頻率、電機轉差率、電機磁極對數）
；通過改變電動機工作電源頻率達到改變電機轉速的目的。通過流體力學的基本定律可知：風機、泵類設備均屬平方轉矩負載，其轉速n與流量Q，壓力H以及軸功率P具有如下關係：Q∝n 
，H∝n2，P∝n3
；即，流量與轉速成正比
，壓力與轉速的平方成正比，軸功率與轉速的立方成正比。如下圖示為壓力H-流量Q曲線特性圖:風機、泵類在管路特性曲線R1工作時
，工況點為A
，其流量壓力分別為Q1、H1
，此時風機、泵類所需的功率正比於H1與Q1的乘積，即正比於AH1OQ1的麵積。由於工藝要求需減小流量到Q2，實際上通過增加管網管阻

，使風機
、泵類的工作點移到R2上的B點，壓力增大到H2，這時風機
、泵類所需的功率正比於H2與Q2的乘積

，即正比於BH2OQ2的麵積。顯然風機、泵類所需的功率增大了。這種調節方式控製雖然簡單、但功率消耗大，不利於節能，是以高運行成本換取簡單控製方式。

n1-代表電機在額定轉速運行時的特性
；

n2-代表電機降速運行在n2轉速時的特性；

R1-代表風機
、泵類管路阻力最小時的阻力特性；

R2-代表風機、泵類管路阻力增大到某一數組時的阻力特性。

    若采用變頻調速，風機轉速由n1下降到n2，這時工作點由A點移到C點，流量仍是Q2
，壓力由H1降到H3，這時變頻調速後風機所需的功率正比於H3與Q2的乘積

，即正比於CH3OQ2的麵積，由圖可見功率的減少是明顯的。假設將水泵轉速降低10%（輸出頻率45HZ時）
，則功率P2=（0.9）³*P1=0.729P1,節電27.1%。假設將水泵轉速降低20%（輸出頻率40HZ時）則功率P2=（0.8）³*P1=0.512*P1，節電48.8%。由於功率與轉速成三次方的關係
，因此
，轉速變化越大
，功率的消耗將呈幾何級數減少。

    由於中央空調係統中設備的設計和選用是根據空調係統在外部環境
、溫wen度du條tiao件jian最zui差cha
，設she備bei的de各ge支zhi路lu負fu荷he最zui大da
，再zai加jia上shang一yi定ding的de設she計ji餘yu量liang來lai確que定ding的de

，但dan實shi際ji使shi用yong中zhong，絕jue大da多duo數shu時shi間jian空kong調tiao係xi統tong是shi在zai非fei滿man負fu荷he狀zhuang態tai下xia運yun行xing，這zhe樣yang空kong調tiao係xi統tong長chang時shi間jian工gong作zuo於yu低di效xiao率lv狀zhuang態tai，造zao成cheng很hen大da的de能neng源yuan浪lang費fei，因yin此ci，具ju有you極ji大da的de節jie能neng潛qian力li。
控製方案：（電路圖見附圖）
    選用一套CDI9100-G037T4德力西變頻櫃（一拖三）可“工頻——變頻”切換控製三台37KW冷卻水循環水泵、一套CDI9100-G045T4德力西變頻櫃（一拖三）可“工頻——變頻”切換控製三台45KW冷媒水循環水泵和一套CDI9100-G15T4德力西變頻櫃（一拖三）可“工頻——變頻”切換控製三台15KW采暖水泵的運行，在水泵循環係統運行的同時自動監控空調係統負荷狀況

，使係統在滿足負荷要求的前提下運行在節能狀態。

五、元器件清單



七、采用變頻器控製的優點
 (1)、采用變頻器控製電機的轉速，取消擋板調節，降低了設備的故障 率，節電效果顯著；
 (2)、采用變頻器控製電機，實現了電機的軟啟動
，延長了設備的使用壽 命，避免了對電網的衝擊
；
 (3)、電機將在低於額定轉速的狀態下運行
，減少了噪聲對環境的影響
；
 (4)
、具有過載
、過壓
、過流、欠壓、電源缺相等自動保護功能；
 (5)、變頻具有工/變頻切換功能，能夠保證生產的連續性。
    實shi踐jian證zheng明ming，變bian頻pin改gai造zao具ju有you顯xian著zhu的de節jie電dian效xiao果guo，是shi一yi種zhong理li想xiang的de調tiao速su控kong製zhi方fang式shi。既ji提ti高gao了le設she備bei效xiao率lv，又you滿man足zu了le生sheng產chan工gong藝yi要yao求qiu，並bing且qie還hai大da大da減jian少shao了le設she備bei維wei護hu、weixiufeiyong，lingwaidangcaiyongbianpintiaosushi，youyubianpinzhuangzhineidezhiliudiankangqinenghenhaodegaishangonglvyinshu，yekeyiweidianwangjieyuerongliang。zhijiehejianjiejingjixiaoyishifenmingxian。

附一：電氣圖