变频调速技术是一种以改变电机频率和改变电压来达到电机调速目的的技术。大家都知道，目前，无论哪种机械调速，都是通过电机来实现的。从大范围来分，电机有直流电机和交流电机。过去的调速，多数用直流电机，由于直流机调速容易实现。但直流机固有的缺点：滑环和碳刷要经常拆换，给人们带来太大的麻烦。因此有人就想，如果把可靠简单的笼式交流电机用来调速那该多好！因而就出现了定子调速、变极调速、滑差调速、转子串电阻调速、串极调速、液力偶和调速等交流调速方式。当然也出现了滑差电机、绕线式电机、同步机、这些都是交流电机。 到 20 世纪 80 年代，由于电力电子技术，微电子技术和信息技术的发展，才出现了对交流机来说最好的变频调速技术，它一出现就以其优异的性能逐步取代其它交流电机调速方式，乃至直流电机调速，而成为电气传动的中枢。因而说变频调速是时代的产物，只有在技术高度发展的今天，才能实现。为什么说它是基于电力电子、微电子、信息技术发展的产物？一是它的逆变部分都基于电流很大、电压很高的 SCR 、 GTR 、 IGBT 、 GTO 、 MCT 等电力电子器件来完成的。什么叫逆变：就是直流变交流（ DC — AC ）那么交流变直流就叫整流（ AC — DC ）。二是它的控制部分和负载状态的检测是由 CPU （ 32 位计算机）来完成，这是微电子器件发展的结果。三是内置 4 — 20mA 接口和 RS485 接口可以和仪表、 DCS 相接，通过总线 Profibus 、 Interbus 通讯。

调速节能原理

1、风机水泵的节电原理

     用调速控制代替挡风板或节流阀控制风流量，这是一个节电的有效途径。风机的特性曲线如图 1 所示。在用档风板控制额定风量 Q1 =100% 输出时，则轴功率 N1 与面积 AH1 OQ1 成正比，若风量减半 Q2 =50% 输出时，则轴功率 N2 与面积 BH2 OQ2 成正比，它比 N1 减少不多，这是因为需要克服档风板阻力增大风压所致。如果采用调速控制同样风量减半输出时，转数由 n1 降至 n2 ，按风机参数比例定律画出 n2 时的特性曲线， C 点为新的工矿点，这时轴功率 N2 与面积 CH3OQ2 成正比，在满足同样风量 Q2 情况下，轴功能降低很多，节省的功率耗损△ N 与面积 BH2H3C 成正比，可见节电效果十分显著。

2、流体力学的观点

流量 ∝ 转速

压力 ∝转速^2

轴功率∝转速^3

若转速下降 20%，则功率下降到51.2%

若转速下降 50%，则轴功率下降到12.5%

即使考虑调速装置本身的损耗等因素，节电也是相当可观的。

为此，许多行业、如钢铁、有色、石油、石化、化工、纺织、机械、电力、建材、医药、煤炭、造纸、卷烟、酒店、自来水等行业都在许多设备中采用交流电机变频调速技术，产生节电及增产的效果，下面举几个例子：

 1、空调类负载

  家庭用的空调只有 0.5HP、1HP、2HP、3HP等，而工厂和宾馆的空调容量要大的多，节电明显。北京丽都假日饭店动力中心是一个集中供冷、供热的工厂，安装有 20吨/小时蒸汽锅炉3台，300万大卡溴化锂制冷机4台，负责动力厂周围的丽都假日饭店、燕翔饭店、新万寿宾馆、国际学校、日本学校、德国学校及丽都饭店宿舍、托儿所、公园等涉外饭店、宾馆、公寓、学校的供热、供冷，供热面积30万平方米、供冷面积20万平方米。91年，对水泵制冷机、引风机采用变频控制，节电明显，一般在30～60%，年节电17.5万KW，优于其他调速方式。广州市鸣泉居度假村在冷热水、喷泉等设施上采用了变频调速控制，节电效果非常好。

2、泵类负载

  泵类负载，量大面广，包括水泵、油泵、化工泵、泥浆泵、沙泵等，有低压中小容量，也有高压大容量。茂名石化公司炼油厂从 1990年开始先后在蒸馏、裂解、加氢、糠醛、酮笨等20多条生产线上使用161台变频调速装置。变频器总功率达8091KW。1990年10月至1992年2月对其中30台泵进行测试，在同等工艺下，采用调节阀控制耗电999.9KW，而采用变频调速电耗为396.7KW，节电603.2KW,节电率60.3%。采用变频控制时，电机和泵的转数下降，轴承等机械部件磨损减低，泵端密封系统不易损坏，电机故障率降低，维修工作量大为减少。94年后，该厂又采用了14套6KV大容量变频装置，节电40%到70%。1995年11月14日《中国石化报》第一版“茂名石化公司炼油节能居同行前面”文章称“仅通过变频调速技术一年就节电2000万千瓦时”。深圳梅林水厂首期设计日供水能力为60万立方米，八套离心水泵有4套采用了高—低—高型变频调速装置，95年节电83万度。深圳市益力矿泉水公司也在水泵上安置变频调速装置，取得了较好的节电效果。

 3、电梯高架游览车类负载

  由于电梯是载人工具，要求拖动系统可靠，又要频繁的加减速和正反转，电梯动态特性和可靠性的提高，便增加了电梯乘坐的安全感、舒适感和效率。过去电梯调速直流居多，近几年逐渐转为交流电机变频调速，无论是日本，还是德国。我国不少电梯厂都争先恐后的用变频调速来装备电梯。如上海三菱、广州日立、青岛富士、天津奥的斯均采用交流变频调速。不少原来生产的电梯也进行变频改造。许多人坐过深圳世界之窗的单轨高架游览车，该车行驶中频繁起动、停车、上坡、下坡，并要求起停平稳，车速恒定。由于是载人车，运行必须安全可靠，常年日晒雨淋，环境恶劣。以往要求调速性能高的传动装置，多采用带测速反馈的矢量控制系统，价格较高。为了降低价格，并维修方便，我们采用了通用型变频器转矩矢量控制方式，成功解决了起动 /加速、停车/减速、恒速/变速行驶等，并防止了“下滑”、“冲站”现象的产生，达到了安全可靠，用户非常满意。

4、搅拌机类负载

  化工、医药行业搅拌机非常之多，采用变频调速取代其他调速方式，好处特多。东北制药厂氢化发酵岗位共有 8台6.5吨发酵罐，电机功率为18.5KW，原为齿轮调速，如遇搅拌速度变化需拆卸三角皮带，既笨重又不安全。改用变频调速后，年节电8.6万KW，发酵过程明显好转，提高了产品质量，减少了维修，仅减少三角带费用就节省3万元，减少了工人劳动强度，有益于工厂，有益于工人。又如：石家庄华曙制药厂用10套315KW变频器拖动搅拌机在制药工艺中生产土霉素。

 5 、注塑机类负载

  注塑机是塑料加工成型的关键设备，数量多，耗电大。过去的节电方式多为通过△型转换 Y 型（星型）来节电的，效果一般。采用变频器调速不改变注塑机原来的结构，控制油泵几个过程的压力或流量（如锁模、合模、射胶、保压、脱模、退模等），可节电 20%～52% ，较好的取代过去的比例阀节流调速方式，大幅度降低能耗，珠三角的不少注塑厂都进行了变频改造。改造注塑机时，要注意合模加速，否则产量降低；注意输入端和输出端的谐波干扰。

6 、污水处理等环保类负载

   环境保护越来越被重视，它关系到人类赖以生存的环境，连申奥也有环境指标。于是乎清洁能源、绿色城市均出现了。变频调速可用在三个方面的环保类负载。一是工业污水处理，二是垃圾电厂，三是工业排烟、排气、除尘的控制。如广州炼油厂，改用曝气机污水处理的搅拌设备，采用笼式电机变频调速后，提高产品可靠性，节电 40% 以上，同时提高了活性污泥微生物群的寿命，提高了污水处理的效果。再如佛山垃圾电厂在工艺中选用 52 台变频器。可见变频调速已成为环境保护的主要设备。中国石化总公司制定一个熄灭火炬（主要指大炼油厂的可烧气体）计划，即是把可燃气体输送到用变频调速的压缩机柜回收。

    变频调速除节电外，还有增产、降耗、优质的效果。由于它具有体积小、重量轻、精度高、通用性强、工艺先进、功能丰富、保护齐全、可靠性高、操作简便等优点，深受使用人员欢迎，变频调速确是节能、降耗、优质、高产的理想设备，是迈入 21 世纪的首要的节能技术，利国利民。