1、变频器的工作原理
变频器是利用电力半导体器件通断作用将工频电源变换成另一频率电能控制装置。首先将输入交流电转换成直流电，然后再逆变换成另一频率的交流电。变频器内部控制系统： 信号检测、控制电路、触发脉冲电路，其原理图如图l 所示。
变频器电机调速的基本原理基于以下公式：
( 1) 公式中：n 是同步电机转速( r / min) ；f是定子供电电源频率( Hz) ；p 是磁极对数。一般异步电机转速与同步电机转速存在一个滑差关系，如下式：
( 2)公式中：n 是异步电机转速( r/min) ；s 是异步电机转差率。
公式( 1) ( 2) 得到，改变电源频率楋 ，就可以改变电机同步转速。电源频率增加，同步转速就增大，实际转速也增加；电源频率降低，电机实际转速也相应下降。这种通过改变电源频率来进行转速调节的过程称为变频调速。
在工业中，对鼠笼式电机的调速控制占工业生产中电机调速的主要部分。变频调速技术就是给电机提供可变频率的电源同时由变频器对电机转速进行控制的技术。
改变电机转速的方法有三种： 改变滑差； 改变电动机磁极对数； 改变输入电压频率。对异步电机最好的方法是改变频率楋 。由电机理论可知，三相异步电机各相电势的有效值与下式有关：
公式( 3) 中：E： 定子各相电势有效值； f ： 定子供电电源频率；n： 定子有效匝数； Φm： 定子磁通量。
由此可知，调节方法分为三种： 恒功率调节； 恒转矩调节； 转差频率控制调节。
2、变频器的节能作用
变频器节能原理： 由交流电机转速公式：N = 60f ( 1 －s) / p 可知交流电机的转速与供电电源频率成正比，通过改变电机供电电源的频率就可以达到调整电机转速的目的。又由流体传输设备( 水泵、风机) 的工作原理可知： 水泵、风机的流量与转速成正比； 水泵、风机的压力与转速的平方成正比及水泵、风机的轴功率等于流量与压力的乘积，因此，水泵、风机的功率与转速的三次方成正比。
由此可知，只要改变电机转速就可以改变输出功率。而变频器是通过减轻负载和降低电压来实现节能的。当风机得到很小风量时，电机转速就会降低，由于风机的能耗跟转速平方成正比，因此电机的转矩就急剧下降，节能效果非常明显。对于水泵同样的道理。
3、变频器在工业节能降耗中的作用
随着变频器技术的日益成熟，在工业中节能降耗的应用也越来越广泛，作用也日益明显。本文就工业中典型的节能降耗实例阐述，如变频器在风机、水泵上的节 能降耗作用。下面就低加疏水泵的节能降耗实例进行分析。水泵用电量是某厂用电量的主要部分，因此某厂最有效节能降耗措施就是减少水泵耗电量。水泵实际运行 时，效率是不断变化的。因此，必须根据实际情况来进行调节才能达到节能降耗的目的。
3.1、水泵运行分析
某厂在对工厂的低加疏水泵进行变频改造前，一方面，对出口流量的控制采用电动调节阀，线性度差，影响自动调节稳定投运； 水泵运行过程调节阀流量大，存在节流损失，造成电能浪费。另一方面，由于调节性能不好，经常发生水泵水位过低或空泵运行，水泵的部件容易损坏，影响水泵的 使用寿命； 有时甚至会出现水位过高影响机组安全运行。下面是低加疏水泵的特性曲线分别是节流调节和变频调节的节能降耗情况，如图2( a) 、图2( b) 所示。其中Q －H为水泵的特性曲线，I、Ⅱ为管路特性曲线。
图2( a) 为水泵节流调节特性，节流调节中当出口调节门开度调小，管路特性曲线由I 变为Ⅱ。与水泵特性曲线交点由2 变为1，耗能分别为0Q22H2，0Q11H1。
图2( b) 为水泵变频调节特性，当出口调节门开度最大时，变频调节通过改变水泵转速进行调节，因此管路特性曲线不变，水泵特性曲线上下移动。当转速调小时，水泵特性曲线与管路特件曲线交点由1 变为2，耗能分别为OQ11H1，0Q22H2。并且扬程基本不变，压力满足系统要求，不需做很多调整。因此，变频器调节耗能减少。
3.2、节能作用
下面根据某厂#2 低加疏水泵在2010 年9 月实现的变频改造，分别取变频改造前后数据进行分析，以说明变频器在工业节能降耗中的作用，如表1 和表2。
#2 低加疏水泵参数： 额定流量是52．5m3/ h，出口压力为1．41MPa。电动机参数： 额定功率为55KW，额定电压为380V． 额定电流为102．6A，转速是2970r / min。变频器参数：额定功率为55KW，输入电压是( 380 ～480V) ±10%，输出电压是0 ～400V，输出频率是0 ～300Hz。
改造前后运行状况基本一样，分别取两天24 小时的数据进行比较。改造前得到水泵电流分别为：66.9A，65. 4A，65.9A，改造后取水泵电流分别为：39.7A，39.8A，39.3A。输入电压取380V，功率因素取0．81。
可得到#2低加疏水泵改造前的水泵耗电量为：
由于改造后耗电量还包括变频器本身风扇耗电量和控
制电源耗电量，估计每天的耗电量也就5KWh。
综上计算结果可知变频器的节能降耗作用明显，特别变频器运行在低负荷时节能效果更明显。
4、结语
综上所述，可知变频器在工业技能降耗上的作用是非常明显的。随着电力电子技术的不断发展完善，变频器技术日益显现出其节能降耗优势，使其在工业领域节 能降耗中应用日益广泛。只要在工业生产中选用合适变频器，能够得到很好的节能降耗效果。在提倡节能减排大环境下，在工业中使用变频器来进行节能降耗，会带 来良好的节能效果和经济效益。
