自1956年世界上第一個(gè)晶閘管誕生到現在歷時(shí)近半個(gè)世紀，隨著(zhù)電子技術(shù)的飛速發(fā)展，變頻控制器從控制模塊、功率輸出和控制軟件都已完全成熟，在進(jìn)步性能的同時(shí)，功能上也有較大的擴展，很多專(zhuān)用變頻設備附帶簡(jiǎn)易PLC功能，再加上產(chǎn)品價(jià)格的降低，為變頻器的應用打開(kāi)了廣闊的市場(chǎng)。

對于異步電動(dòng)機通過(guò)調速達到節能目的方法很多，如：調壓調速,又稱(chēng)為滑差調速；變極對數調速和品閘管串極調速等等，根據不同的負載性質(zhì)，有針對性的選擇。在各種調速節能中，利用變頻調速，是異步電動(dòng)機調速效果最好、最成熟、最有發(fā)展前途的節能技術(shù)。

1 、低壓變頻器

是指400V工控變頻器。電子技術(shù)中將交流變成直流稱(chēng)順變，也稱(chēng)整流。交流變直流的變頻器通常稱(chēng)整流器。將直流變?yōu)轭l率可調的交流電流就稱(chēng)逆變。把工頻電源（50Hz）交流變成任意頻率、任意電壓的逆變裝置稱(chēng)為變頻器。從其電路的結構上分為交—直—交和交—交變頻器。交—直—交變頻器按照交流電機電源電壓的控制方法的不同，分為電壓型和電流型兩種。

改變變頻器的輸出電壓或輸出電流有二種不同的方法，即PAM脈沖幅值調制控制和PWM脈沖寬度調制控。

PAM由于受晶閘管換流時(shí)間的限制不能工作在高頻下，PWM輸出脈沖的幅值恒定，通過(guò)控制逆變器輸出電壓的導通脈沖頻率和寬度來(lái)同時(shí)改變輸出頻率和電壓，運用晶體管、可關(guān)斷晶閘管具有高速開(kāi)關(guān)特性和自關(guān)斷特性，來(lái)做逆變器開(kāi)關(guān)元件，采用PWM方式變得更輕易實(shí)現，為此大多數逆變器都采用PWM控制方式。

2、中、高壓變頻器：所謂中高壓變頻器，指應用在600V以上的至10KV運轉調速設備上的變頻控制器。中壓有600V、1000V。3000V、6000V和10KV等屬于中高壓變頻器。由于其輸進(jìn)輸出電壓等級較高，在結構上必須有整套高壓投進(jìn)切換設備，采用功率單元串聯(lián)疊加的高壓輸出方式，借助計算機控制，經(jīng)高壓母線(xiàn)、斷路器移相變壓器、功率單元、控制器等組成完整的高壓變頻控制系統。

交流變頻調速控制器是集電力電子、自動(dòng)控制、微電子學(xué)、電機學(xué)等各種技術(shù)于一身的高新技術(shù)，變頻的調速技術(shù)是現代IT產(chǎn)業(yè)尖端技術(shù)，涉及到光纖通訊、計算機、數據并行處理等是多種高新技術(shù)的結合，與傳統行業(yè)耗能大、應用最廣泛的電力拖動(dòng)、風(fēng)機、水泵等多種行業(yè)應用異步電動(dòng)機的設備，進(jìn)行節能改造實(shí)現完美結合。

變頻器應用，可分為兩大類(lèi)：一種是用于傳動(dòng)調速，另一種是各種靜止電源（靜止電源暫且不講）。變頻傳動(dòng)調速，其應用目的就是通過(guò)對電機調速來(lái)達到節約能源�？刂茖ο缶褪窃趧�(dòng)力設備上實(shí)現電—機轉換的電動(dòng)機。這是由感應式異步電動(dòng)機的性能和特征決定，其次是由于所帶的負載對電機調速的負荷適應性所決定。由電機轉速的數學(xué)公式我們知道，電機的實(shí)際轉速，主要取決于電機定子的旋轉磁場(chǎng)（ n₁=t*f/p） 。對一個(gè)繞制好的電機，其旋轉磁場(chǎng)轉速完全取決供電頻率，t 為時(shí)間常數，P為電機的極對數，n₁正比電源頻率f，從電機的結構上我們看到定、轉子之間沒(méi)有任何電的連接，基于磁場(chǎng)感應和機械慣性，轉子的轉速和定子旋轉磁場(chǎng)的轉速總是不同步，差一個(gè)轉差數（一般為n₁的1%——1.8%,）稱(chēng)為轉差率S，由此可見(jiàn)電機的轉速也正比于電源的頻率。n₂=t*f(1-s)/p從異步電動(dòng)機變頻時(shí)機械特性曲線(xiàn)中，我們不丟臉出轉速的變化對電機的轉矩影響較小，對于傳動(dòng)機械功率要求完全可以滿(mǎn)足。變頻調速控制是在降低輸出頻率的同時(shí)輸出電壓也相應降低，轉矩正比輸出電壓。轉矩也會(huì )有些減少。這種純電氣調速系統是人為地改變電動(dòng)機的機械特性來(lái)獲得不同的轉速，直接與拖動(dòng)機械相連接不需原機械設備做任何調整，這對于節能改造本錢(qián)，保持原有機械性能都大有好處。變頻傳動(dòng)調速的特點(diǎn)是：

1 、不用改動(dòng)原有設備包括電機本身；

2、可實(shí)現無(wú)級調速，滿(mǎn)足傳動(dòng)機械要求；

3、變頻器軟啟、軟停功能，可以避免啟動(dòng)電流沖擊對電網(wǎng)的不良影響，減少電源容量的同時(shí)還可以減少機械慣動(dòng)量，減少機械損耗；

4、不受電源頻率的影響，可以開(kāi)環(huán)、閉環(huán)手動(dòng)/自動(dòng)控制；

5、低速時(shí)，定轉矩輸出、低速過(guò)載能力較好；

6、電機的功率因數隨轉速增高功率增大而進(jìn)步。使用效果較好。

機電設備配合設計原則：電機的最大功率必須滿(mǎn)足負載下的機械功率和轉矩，對于不同的負載，最大值并非時(shí)時(shí)刻刻都發(fā)生、負載的變化是非線(xiàn)性的，而電機的輸出功率卻是恒定的，這就意味著(zhù)在非最大負載時(shí)電機輸出了相當一部分多余功率，電能也就白白浪費掉了。風(fēng)機、水泵類(lèi)就是較典型例子。

風(fēng)機、水泵類(lèi)風(fēng)量和流量的控制在過(guò)往很少采用轉速控制方式，基本上都是由鼠籠型異步電動(dòng)機拖動(dòng)，進(jìn)行恒速運轉，當需要改變風(fēng)量或流量時(shí)，事實(shí)上都采用調節擋風(fēng)板或節流閥。這種控制固然簡(jiǎn)單易行，能滿(mǎn)足流量要求，但對電機來(lái)講，從節省能源的角度來(lái)看是非常不經(jīng)濟的。生產(chǎn)中很輕易檢測出來(lái)。

這類(lèi)設備一般都是長(cháng)時(shí)間運行，甚至很久不停機。在實(shí)際檢測中發(fā)現，除在極短時(shí)間流量最大值外，近90％時(shí)間運行在中等或較低負荷狀態(tài)，總用電量至少有40％以上被浪費掉。采用變頻調速控制，對風(fēng)機、水泵類(lèi)機械進(jìn)行轉速控制來(lái)調節流量的方法，對節約能源，進(jìn)步經(jīng)濟效益具有非常重要意義。

從流量控制原理上講，風(fēng)機、水泵的結構和工作原理基本相同.

1、具體測試某工廠(chǎng)爐底風(fēng)機散熱控制系統，冶煉爐根據不同材料、需要不同的爐底冷卻溫度，設計滿(mǎn)足最大冷卻風(fēng)量設計為四臺18.5KW4極葉輪式風(fēng)機，全功率運轉，但用最大冷卻風(fēng)量的概率極低。冶煉常用幾種材料，四臺風(fēng)機對開(kāi)風(fēng)量過(guò)大；對開(kāi)兩臺時(shí)，達不到冷卻要求；對開(kāi)一對再側開(kāi)一臺，冷卻不均、無(wú)法滿(mǎn)足工藝要求；原設計4臺對開(kāi)風(fēng)機靠調節擋風(fēng)板可滿(mǎn)足冷卻要求，但對電機來(lái)講，浪費電能。風(fēng)板全開(kāi)時(shí)，運行電流24A，全封閉時(shí)22A，輸進(jìn)功率從17.0KW—18.5KW變化，節電率不足8％。針對這一特殊要求制定方案，對其中兩臺對開(kāi)電機進(jìn)行開(kāi)環(huán)變頻調速控制，配合兩臺全速風(fēng)機，即滿(mǎn)足不同材料的溫控要求，又能節約電能。按照這一方案進(jìn)行改造后，節電效果非常明顯。針對其中一種材料需固定頻率控制進(jìn)行冷卻,幾個(gè)月才換一次，設定頻率在25—35之間，完全滿(mǎn)足冷卻要求。工頻下運行時(shí)一臺18.5KW風(fēng)機（經(jīng)變頻器輸出），每小時(shí)耗電為11.9度/小時(shí)，日耗電量為：285.6度/24小時(shí)。在正常運行時(shí)根據不同材料的溫度要求，設定頻率分別為：25Hz、30 Hz、35 Hz、40 Hz和45 Hz。運行測定參數如下：  

需要指出的是：變頻器當輸出頻率降低時(shí)，輸出電壓也相應降低，輸進(jìn)功率明顯減少，對應頻率降低時(shí)電壓降低電機不會(huì )有溫升，若頻率不變時(shí)電壓降低至浮動(dòng)電壓下限值時(shí)，電機就會(huì )有溫升。

2、水泵節電：同風(fēng)機原理很相近。以某酒店750TRT中心空調冷水機組水系統90KW冷凍泵和55KW冷卻泵為例：主機制冷是根據溫度的變化而工作，是非線(xiàn)性負荷，而水泵電機基本上是線(xiàn)性恒功率輸出。1臺55KW冷卻水泵靠調整閥門(mén)來(lái)改變流量，固然能滿(mǎn)足主機運行要求，但對于電機來(lái)講節電意義不大，閥門(mén)的全開(kāi)和全閉，電流從107A—97A之間變化，均勻節電不足7％。通過(guò)改造采用溫度控制為主，壓力控制為展進(jìn)行閉環(huán)變頻控制水泵電機，水泵電機均勻節電率都在30％以上；90KW冷凍水泵電機靠調節閥門(mén)電流在163—148A之間變化，均勻節電不足6％，經(jīng)閉環(huán)控制變頻調速改造后，節電率均勻也在30％以上。為什么會(huì )有這么大節電空間呢，由于中心空調系統設計時(shí)的最大容量是以人流、氣溫、空間散熱三項極限指標為依據計算的（即人流最大、氣溫最高、空間散熱最差），平時(shí)出現這種情況的概率極低，從經(jīng)驗上講不到10%，空調系統大部分運行時(shí)間都在中、低負荷狀態(tài)，空調主機的負荷曲線(xiàn)是非線(xiàn)性的，而水系統的水泵負荷是線(xiàn)性恒功率的，以滿(mǎn)足主機的最大負荷為標準。這樣在主機非最大負荷時(shí)水泵就必然存在著(zhù)電能浪費空間。通過(guò)變頻調速控制使水泵電機的負載曲線(xiàn)符合或接近空調主機的負載曲線(xiàn)。

3、高壓變頻控制傳動(dòng)調速控制設備都是在3KV以上大容量電機，一般都在幾百KW到幾千KW，負載率大于0.5,節電效率較低壓變頻控制略低，在18—25%左右，電機容量大耗電也多，固然節電率較低，但用電基數大，也是非�？捎^(guān)，高壓變頻設備技術(shù)復雜設備體積大，本錢(qián)較高，操縱必須專(zhuān)業(yè)技術(shù)職員，但整體效益還是很可觀(guān)的。

顯性效益就是指節電效益。變頻控制傳動(dòng)調速對于負載性質(zhì)和負載率的不同，節電率也是不同，低壓變頻控制設備，一般負載率在0.5左右時(shí)，節電率在20—47％左右。比如定量泵注塑機、排污填水池電機、給氧風(fēng)機等等，空調水泵基本上均勻節電率都在25—60％左右。低壓設備變頻調速改造投資少、見(jiàn)效快，投資回報期基本上在一年左右。

隱性效益主要體現：

1、實(shí)現了電機的軟啟軟停，消除電機啟動(dòng)電流對電網(wǎng)的沖擊，減少了啟動(dòng)電流的線(xiàn)路損耗；

2、消除了電機因啟停所產(chǎn)生的慣動(dòng)量對設備的機械沖擊，大大降低了機械磨損，減少設備的維修，延長(cháng)了設備的使用壽命；

3、空調水泵的軟啟、軟�？朔�了原來(lái)停機時(shí)的水槌現象。

除上述的有利一面，同時(shí)也存在一些題目。任何事物都不是盡對的，都要辨證往看往分析，低壓變頻器輸出波型為脈沖形式，會(huì )產(chǎn)生一些干擾，實(shí)際運行中單臺干擾不嚴重，以30KW容量為例，干擾福射基本在10米之內，在設計電路中加裝陷波電路或磁環(huán)或陷波線(xiàn)圈就可以將干擾減少到最少，一般使用時(shí)盡量闊別電腦等怕干擾設備，對于多臺集中安裝時(shí)安裝位置要盡量拉開(kāi)間隔，還需專(zhuān)門(mén)加裝陷波電路屏蔽接地，將干擾減少到最低。

  高壓變頻設備干擾性很小，控制技術(shù)較高，輸出電壓波形近似正弦波形，但設備體積較大，安裝調試都比較復雜。

經(jīng)市場(chǎng)調查，2000年前變頻器使用率不足10％，到二零零七年上半年增加超過(guò)35%，很多生產(chǎn)商生產(chǎn)的風(fēng)機、水泵類(lèi)的電機控制系統都配裝了變頻啟動(dòng)系統，說(shuō)明這項節能技術(shù)越來(lái)越被人們所熟悉。隨著(zhù)市場(chǎng)占有率的不斷進(jìn)步，本錢(qián)價(jià)格較前些年大幅下降。低壓變頻器分國產(chǎn)、合資、原裝三大種類(lèi)，完全是一個(gè)通用的工控產(chǎn)品。合資產(chǎn)品相對價(jià)格低質(zhì)量好，性?xún)r(jià)比公道。從使用情況看，只要不超負荷運行，很少發(fā)生故障。從設計使用上看，節能改造設計水平參差不齊，要想將節能改造工程做好，需要專(zhuān)業(yè)技術(shù)職員把關(guān)。用電設備能否節電，不能不分情況一概而論，不是所有用電設備都有節電空間，具體情況必須具體分析，留意那些將某一特殊用電設備的節電率說(shuō)成普遍的所有用電設備都能達到的情況出現。節電率在節電工程中是一項非常重要的指標，但盡對不是唯一的指標。工程改造前后電機的功率因數、溫升及效率等都是不可忽略的運行數據。不同的節電設備節電率、使用壽命、性能都有不同，要科學(xué)分析，科學(xué)運用。

我國產(chǎn)業(yè)技術(shù)固然有了較大的發(fā)展，但目前還是處于一個(gè)產(chǎn)業(yè)化中期社會(huì )，技術(shù)發(fā)展還不平衡，在很多企業(yè)生產(chǎn)中，表現出來(lái)最明顯的特征依舊是能源消耗多，生產(chǎn)效率較低，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊；能效比不高，陳、舊、老設備在國民生產(chǎn)中仍然占較大的比重。變頻調速的應用，就是要改造這些設備，以達到節約能源的目的。有國家、省、市政府的大力支持，有成熟的技術(shù)基礎理論，縱觀(guān)節能改造市場(chǎng)，潛力巨大。節約能源，保護環(huán)境，造福子孫，利國利民。