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)速裝置有時也可稱為VVVF，主要用于調(diào)節(jié)交流電機(異步機或同步機)的速度。
一、 變頻調(diào)速技術在節(jié)能和電力環(huán)保方面發(fā)揮著重要作用。
1.交流電機變頻調(diào)速系統(tǒng)由交流電機和控制器三部分組成。其中，關鍵的核心設備是VFD，它可以實現(xiàn)電機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、動態(tài)品質(zhì)、系統(tǒng)效率、完善的保護功能、易于實現(xiàn)自動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。被公認為是交流電機最理想、最有前途的調(diào)速方案，代表了未來電氣傳動的發(fā)展方向。
3.VFD調(diào)速近30年來廣泛應用于鋼鐵、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)。低壓電機變頻調(diào)速的應用已經(jīng)非常普及和成熟。高壓電機的變頻調(diào)速也正在受到重視并逐步得到應用。交流電機變頻調(diào)速除了具有優(yōu)良的調(diào)速性能外，在節(jié)約電能和保護環(huán)境方面也起著重要的作用。是企業(yè)技術改造和產(chǎn)品升級的理想調(diào)速裝置。
二、風機和水泵的變頻調(diào)速節(jié)能
1.電力供需矛盾(供不應求)電力缺口大，需要節(jié)電。據(jù)有關部門統(tǒng)計，2002年，我國發(fā)電裝機容量319億千瓦，年發(fā)電量13466億千瓦時。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)濟的快速發(fā)展需要更多的電力。按照國民經(jīng)濟增長8%、電力增長11%的要求，到2010年，我國發(fā)電裝機容量應為5700 ~ 6億千瓦，年發(fā)電量將達到28000 ~ 29000億千瓦時。2003年夏季，持續(xù)高溫造成部分省市電力供應緊張，被迫采取限電措施。因為電網(wǎng)超負荷，當?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.風機和水泵變頻調(diào)速的節(jié)能效益
(1)我國電動機總裝機容量為4.5億千瓦，約占全國發(fā)電量的65%。因此，如何實現(xiàn)電機節(jié)電非常重要。電機節(jié)能一般有兩種方式:一是提高電機效率，實現(xiàn)長期高效運行，主要用于恒速機械；另一個是提高電機轉(zhuǎn)速的控制精度，使電機以最節(jié)能的速度運行。
(2)風機、水泵、壓縮機是電動機驅(qū)動的設備，在國民經(jīng)濟生產(chǎn)中應用廣泛。電機總?cè)萘?.5億，用電量約占全國發(fā)電量的35%，其中約20% ~ 30%的風機和水泵需要調(diào)速。
(3) VFD調(diào)速是風機和泵的最佳節(jié)能方案。根據(jù)流體理論，離心風機和水泵的軸功率是轉(zhuǎn)速的三次冪函數(shù)。速度降低，功耗也會大大降低。比如轉(zhuǎn)速為50%時，軸的機械功率只有12.5%。當然，速度控制方案的效率是相當不同的。轉(zhuǎn)差后，液壓調(diào)速裝置效率不高，η≈ (1-s)，在50%轉(zhuǎn)速時，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?。因此，在眾多調(diào)速方案中，變頻調(diào)速的節(jié)能效益最好，應該是首選方案。
