- 頭條什么是變頻器節電優化技術？2020-07-22 作者：張琦、王金全 等 | 來源：《電氣技術》 | 點擊率：導語變頻器節電與變頻后產生的諧波附加損耗是互相矛盾的，應進行傳動系統變頻器節電優化；優化算法包括變頻器投切算法、濾波器投切算法和變壓器投切算法。節電優化技術與現有的設備節電技術、濾波降損技術，統一構成了完整的系統節電技術，能夠進一步提高變頻器的節電效益，必將在傳動系統節電領域得到廣泛應用。
變頻器最重要的應用之一是風機、水泵的節能運行。風機與水泵類負載多是按照滿負荷工作來選型的，但實際應用中大部分時間并非工作于滿負荷狀態，因此常用擋風板、回流閥或開/停機，來調節風量或者流量，造成電能的大量損失。
因此，傳統上人們根據風機、水泵節電的流體力學規律，應用變頻調速控制技術進行節電。采用變頻器，不但能產生較大的節電效益，還可以集中控制，就地調速，方便人員操作，具有較明顯的優點。所以，近年來變頻器在通風、供排水等傳動系統上的應用越來越廣泛。
然而，對于變頻器是否能夠獲取三次方的節電效益，國內有的學者已提出了質疑，并引起了廣泛的討論。已有很多實驗顯示，如果單看安裝了變頻器的設備，耗電的確比以前少，但對于整個供配電系統，能源浪費并未有效解決。
這是因為變頻器引起的電污染并沒有消除，被污染的電流在整個回路（小電網）里流動，會在電力系統中各種電器設備（如變壓器、輸電線路、電力電容器、電機及用電設備等）上造成附加的銅損、鐵損以及介質損耗，依然造成了很大的電力浪費。
風機、水泵等傳動系統應用變頻器可以產生可觀的節電效益，但必然帶來諧波問題。諧波是由非線性負載產生的，變頻器是典型的非線性負載設備。諧波損耗是重要的耗電指標，而諧波在導體上發生的集膚效應，更是加大了供配電系統總損耗，造成各類電器設備過熱。
顯然，應用變頻器節電與變頻后產生的諧波附加損耗是互相矛盾的，這一問題至今未能得到很好解決，導致節電產品實際應用中效果不佳；國內外尚無學者進行研究，定性定量的分析仍屬于空白，所以，將諧波損耗作為一個重要的耗能指標進行變頻控制節電優化研究，具有重要的理論意義和實用價值。
針對變頻器產生的諧波問題，國內外的研究已取得了很多成果。有學者提出了完整的諧波治理方案，其中濾波是較好的治理方法，采用濾波手段，不但可以提高電能質量，減小諧波的危害，而且具有節電效益。
但所有這些治理方法均是在諧波發生后才進行治理。那么，有沒有方法進行諧波控制，即在諧波發生前，控制變頻器的投切時機或投切個數，來減少諧波的發生量或避免諧波的產生。也就是說，根據風機/水泵實際需求的工況，合理進行變頻器的投切，在需要變頻的時機投入變頻器，在某些工況下旁路變頻器或減少變頻器投入個數，才能有效減少諧波的發生量或避免諧波的產生。變頻器節電優化技術可以實現這一思想。
變頻器節電優化技術的算法不僅包括變頻器的投切算法，針對諧波損耗發生在整個供配電系統里，優化技術的算法還應包括變壓器的投切算法、濾波器的投切算法。由于變壓器是重要的諧波損耗源，投切數量合適能夠有效減少諧波的熱損耗；濾波器投切合適，能夠有效濾除諧波。否則，由于濾波器自身的損耗，當諧波量較小時，多投入濾波器反而浪費電能。
目前，針對變頻器產生的諧波附加損耗問題，人們逐步認識到了單純設備節電的片面性和局限性，系統節電與節電工程越來越受到廣泛的重視。當前除進一步研究設備節電、濾波降損節電等技術外，還應把節電優化技術列為系統節電技術的重要內容，才能構成動力系統變頻控制節電完整的運行方式。
表1 系統節電技術三者之間的關系
系統節電技術包括設備節電技術、優化節電技術、濾波降損節電技術。它們三者之間相互影響、相互制約，關系如表1所示。供配電系統作為一個系統，應采取系統節電技術，高度重視非線性設備的節電效益與諧波損耗，合理調度各類設備的投切時機，有效降低諧波損耗，以獲得更好的節電效益。
（編自《電氣技術》，原文標題為“基于諧波分析的變頻器應用優化算法”，作者為張琦、王金全 等。）
