變頻器（Variable-frequency Drive，VFD）的變頻調(diào)速功能是將三相工頻(50Hz)交流電源(或任意電源)轉(zhuǎn)換為三相電壓、頻率可調(diào)的交流電源。變頻調(diào)速裝置有時(shí)也可稱為VVVF，主要用于調(diào)節(jié)交流電機(jī)(異步機(jī)或同步機(jī))的速度。
一、 變頻調(diào)速技術(shù)在節(jié)能和電力環(huán)保方面發(fā)揮著重要作用。
1.交流電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)由交流電機(jī)和控制器三部分組成。其中，關(guān)鍵的核心設(shè)備是VFD，它可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)電壓和頻率的平滑變化。
2.變頻調(diào)速在調(diào)頻范圍、靜態(tài)精度、動(dòng)態(tài)品質(zhì)、系統(tǒng)效率、完善的保護(hù)功能、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和過程控制等方面是以往的調(diào)壓調(diào)速、變極調(diào)速、串級調(diào)速、轉(zhuǎn)差調(diào)速、液力耦合器調(diào)速無法比擬的。被公認(rèn)為是交流電機(jī)最理想、最有前途的調(diào)速方案，代表了未來電氣傳動(dòng)的發(fā)展方向。
3.VFD調(diào)速近30年來廣泛應(yīng)用于鋼鐵、冶金、石油、化工、紡織、化纖、輕工、造紙、橡膠、塑料、電力、供水等行業(yè)。低壓電機(jī)變頻調(diào)速的應(yīng)用已經(jīng)非常普及和成熟。高壓電機(jī)的變頻調(diào)速也正在受到重視并逐步得到應(yīng)用。交流電機(jī)變頻調(diào)速除了具有優(yōu)良的調(diào)速性能外，在節(jié)約電能和保護(hù)環(huán)境方面也起著重要的作用。是企業(yè)技術(shù)改造和產(chǎn)品升級的理想調(diào)速裝置。
二、風(fēng)機(jī)和水泵的變頻調(diào)速節(jié)能
1.電力供需矛盾(供不應(yīng)求)電力缺口大，需要節(jié)電。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，2002年，我國發(fā)電裝機(jī)容量319億千瓦，年發(fā)電量13466億千瓦時(shí)。雖然電力規(guī)模世界第二，但人均用電量世界最低。此外，中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展需要更多的電力。按照國民經(jīng)濟(jì)增長8%、電力增長11%的要求，到2010年，我國發(fā)電裝機(jī)容量應(yīng)為5700 ~ 6億千瓦，年發(fā)電量將達(dá)到28000 ~ 29000億千瓦時(shí)。2003年夏季，持續(xù)高溫造成部分省市電力供應(yīng)緊張，被迫采取限電措施。因?yàn)殡娋W(wǎng)超負(fù)荷，當(dāng)?shù)仉娏ο到y(tǒng)不穩(wěn)定。以上說明我國電力供需不平衡，供小于求。因此，節(jié)約用電是必要的。
2.風(fēng)機(jī)和水泵變頻調(diào)速的節(jié)能效益
(1)我國電動(dòng)機(jī)總裝機(jī)容量為4.5億千瓦，約占全國發(fā)電量的65%。因此，如何實(shí)現(xiàn)電機(jī)節(jié)電非常重要。電機(jī)節(jié)能一般有兩種方式:一是提高電機(jī)效率，實(shí)現(xiàn)長期高效運(yùn)行，主要用于恒速機(jī)械；另一個(gè)是提高電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制精度，使電機(jī)以最節(jié)能的速度運(yùn)行。
(2)風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)是電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的設(shè)備，在國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。電機(jī)總?cè)萘?.5億，用電量約占全國發(fā)電量的35%，其中約20% ~ 30%的風(fēng)機(jī)和水泵需要調(diào)速。
(3) VFD調(diào)速是風(fēng)機(jī)和泵的最佳節(jié)能方案。根據(jù)流體理論，離心風(fēng)機(jī)和水泵的軸功率是轉(zhuǎn)速的三次冪函數(shù)。速度降低，功耗也會(huì)大大降低。比如轉(zhuǎn)速為50%時(shí)，軸的機(jī)械功率只有12.5%。當(dāng)然，速度控制方案的效率是相當(dāng)不同的。轉(zhuǎn)差后，液壓調(diào)速裝置效率不高，η≈ (1-s)，在50%轉(zhuǎn)速時(shí)，η vs≈ 50%，而變頻調(diào)速器的效率和效率系數(shù)較高，η VVF≈ 95% ~ 98%，且?guī)缀醪蛔儭Ｒ虼?，在眾多調(diào)速方案中，變頻調(diào)速的節(jié)能效益最好，應(yīng)該是首選方案。
