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交流變頻調速技術是集電力電子、自動控制、微電子、電機學等技術集成的一項高技術。它以其優異的調速性能、顯著的節能效果和在國民經濟各領域的廣泛的適用性而被國內外公認為是世界上應用最廣、效率最高、最理想的電氣傳動方案，是電氣傳動的發展方向。它為提高產品質量和產量，節約能源、降低消耗，提高企業經濟效益提供了重要的新手段。
一、變頻調速技術的發展
三十年代，就有人提出交流變頻調速理論：六十年代，由于電力電子器件的發展，促進了變頻調速技術向實用性方向的發展；七十年，席卷工業發達國家的石油危機，促使他們投入大量的人力、物力、財力去研究高效率的變頻調速器，使變頻調速技術有了很大發展并得到推廣應用；八十年代，變頻調速已產品化，性能也不斷提高，發揮了交流調速的優越性，廣泛的應用在各工業部門，并且部分取代了直流調速；進入九十年代，由于新型電力電子器件如 IGBT（絕緣柵雙極晶體管）、IGCT（集成門極換流晶閘管）等的發展和性能的提高，計算機技術的發展（如由16位機發展到32位機以及運算速度的提高，發展了數字信號處理器DSP等）和新控制理論的應用（如磁志定向矢量控制、直接轉矩控制）等原因，極大地提高了變頻調速的技術性能，促進了變頻調速技術的發展，使變頻調速器在調速范圍、調速精度、動態響應、輸出性能、功率因數、運行效率、使用的方便性等方面都是其他交流調速方式不可比擬的，也超出了直流調速的性能指標，完全可以取代直流調速。現在交流變頻調速以其優異的性能而深受各行業的普遍歡迎，取得了很好的經濟效益。交流變頻調速技術的優越性體現在兩個方面：其一是節約電能，特別是在風機、水泵等設備的節能運行中，節能效果十分顯著；其二是卓越的調速性能，可以滿足許多工藝條件對調速的要求，提高了產品的產量和質量，提高了工藝自動化水平。
據統計，我國電動機裝機總容量約4億多KW，其用電量占當年全國發電量的60%～70%，而風機、水泵設備裝機總功率達1.6億KW，年耗電量3200KW·h，約占當年全國電力消耗總量的1/3。而應用變頻器節電率一般在20%～60%，投資回收期1～3年，經濟效益相當可觀。所以大力推廣應用變頻調速技術不僅是當前推進企業節能降耗、提高產品質量重要手段，而且也是實現經濟增長方式轉變的必然要求。
二、變頻器與節能
在工農業行產各人們的日常生活中，經常需要對一些物理量進行控制，如空調系統的溫度、供水系統的水壓、通風系統的風量等，這些系統絕大多數是用交流電機驅動的。以前由于電機的轉速無法方便調節，為了達到對上述物理量的控制，人們只好采用一些簡單的方法，如用檔板調節風量，用閥門來調節流量壓力等，致使這些系統不僅達不到很好的調節效果，而且大量的電能被檔板和閥門白白浪費。據統計，我國目前使用的風機、水泵大約有25%的能量是無謂消耗。因此，國家經貿委于1994年下發了763號文件《關于加強風機、水泵節能改造的意見》，鼓勵支持變頻節能技術在各行各業推廣使用。另外，根據交流電機的特性，要實現連續平滑的速度調節，最佳的方法就是采用變頻調速器，變頻器是將標準的交流電轉成頻率、電壓可變的交流電，供給電機并能對電機轉速成進行調節的裝置。采用變頻器進行風機、水泵的節能改造，不僅避免了由于采用擋板或閥門造成的電能浪費，而且還會極大提高控制和調節的精度，我們可以真正方便地實現恒溫空凋系統和恒壓供水系統。
三、中央空調系統
大、中型中央空調由三部分組成：
1、制冷、制熱站
2、空調水管網系統
3、空調末端裝置（空調機組，風機盤管和新風機組等）
工作原理：采用設備中的風扇使室內空氣循環，并通過設備中的冷、溫水盤管來冷卻和加熱，以達到空調的目的。盤管中的冷、溫水由機房中的制冷設備和鍋爐提供。
該系統的缺點是：設備配置較大，風機噪音大。當環境溫度變化或冷、熱負荷變化時，只能通過增減冷、溫水循環泵數量或使用擋風板的方法來調節室內溫度，既耗費能源又造成環境溫度波動。
四、負載與節能關系
1、負載類型與節能關系------生產機械各式各樣，種類繁多，但負載類型主要分三類，它們與節能的關系見表1（P（KW）、M（n.m）、n(r/min)）
2、幾種典型負載與節能關系
由于中央空調系統中都是各種風機、泵類負載，根據流體學原理可知，P}n3，故應用變頻器后，節能效果顯著。下表列出風機、泵類負載應用變頻器后，在不同流量Q、轉速n、由功率P（額定值的相對百分數）在某頻率值時的節能率。
五、中央空調變頻調速系統的控制依據
中央空調系統的外部熱交換由兩個循環水系統來完成。循環水系統的回水與進（出）水溫度之差，反映了需要進行熱交換的熱量。因此，根據回水與進（出）水溫度之差來控制循環水的流動速度，從而控制了熱交換的速度，是比較合理的控制方法。
1、冷凍水循環系統的控制
由于冷凍水的出水溫度是冷凍機組“冷凍”的結果，常常是比較穩定的。因此，單是回水溫度的高低就足以反映房間內的溫度。所以，冷凍泵變頻調速系統，可以簡單地根據回水溫度進行如下控制：回水溫度高，說明房間溫度高，應提高冷凍泵的循環速度，以節約能源。反之則反。總之，對于冷凍水循環系統，控制依據是回水溫度，即通過變頻調速，實現回水的恒溫控制。
2、冷卻水循環系統的控制
由于冷卻塔的水溫是隨環境溫度而變的，其單測水溫不能準確地反映冷凍機組內產生熱量的多少。所以，對于冷卻泵，以進水和回水間的溫差作為控制依據，實現進水和回水間的恒溫差控制是比較合理的。溫差大，說明冷凍機組產生的熱量大，應提高冷卻泵的轉速，增大冷卻水的循環速度；溫差小，說明冷凍機組產生的熱量小，可以降低冷卻泵的轉速，減緩冷卻水的循環速度，以節約能源。
六、中央空調末端送風機的變頻控制
隨著生活水平的提高，人們已開始關注生活與工作環境的舒適性。大型公共建筑（如商場、賓館、影劇院等）均設置有中央空調系統，而大多數中央空調的運行，絕大部分末端機采用開/關控制方式，難以滿足人們對舒適感的要求。變頻技術的飛速發展，成本進一步下降，使得這一要求成為現實。
1、調節風量
在中央空調系統中，冷、暖的輸送介質通常是水，在末端將與熱交換器充分接觸的清潔空氣由風機直接送入室內，從而達到調節室溫的目的。
在輸送介質（水）溫度恒定的情況下，改變送風量可以改變帶入室內的制冷（熱）量，從而較方便地調節室內溫度。這樣，便可以根據自己的要求來設定需要的室溫。
調整風機的轉速可以控制送風量。使用變頻器對風機實現無級變速，在變頻的同時，輸出端的電壓亦隨之改變，從而節約了能源，降低了系統噪音，其經濟性和舒適性是不言而喻的。
2、控制方式的確立
（1）在室內適當的位置，安裝手動調節控制終端，調速電位器VR和運行開關KK置于控制終端盒內，變頻器的集中供電由空氣開關控制，需要送電時在配電控制室直接操作。
調整頻率設定電位器VR，可以改變變頻器的輸出頻率，從而控制風機的送風量，關閉時斷開KK即可，此方式成本低廉，隨意性強。
（2）當室外溫度變化，或者冷/暖輸送介質溫度發生改變時，將可能造成室溫隨之改變，對環境舒適要求較高的消費群體，則可以采用自動恒溫運行方式。
選擇內置PID軟件模塊的變頻器。控制終端的方式同手動方式。電位器用來設定溫度（而不是調整頻率）。變頻器通過采集來自反饋端VPF/IPF的溫度測量值，與給定值作比較，送入PID模塊運算事自動改變U、V、W端子的輸出頻率，調整送風量，達到自動恒溫運行。
（ 3）送風機的分布可能不是均勻的，對于稍大的室內空間，則可以采用“區域溫度平均法”策略調節送風量，以滿足特殊需要量場所。
（ 4）為降低成本，個別的變頻器可能沒有內置PID軟件模塊，選用外加PID調節器即可。
3、應用方案的系統考慮
共振（動）：選擇末端送風機時，應考慮測試其在全轉速范圍的共振轉速點，應避免電機工作于這樣的轉速區，通過設定變頻器的回避頻率及其寬度值，則可以避免電機運行于該轉速區域。
節能：風機屬于平方轉矩負載，應用時，選擇風機、泵類專用變頻器（亦稱為節能型變頻器）較好，并將其轉矩曲線（V/F）設定為“平方轉矩”，這樣可以達到較好的節能效果。
安裝：變頻器應裝于末端機的“隔離室”內，除保證良好的散熱外，還應讓其不置身于潮濕環境下。亦需考慮中央空調在制冷或制熱時末端機自身的溫度影響。
頻率限制：電機轉速較低時，散熱效果較差：轉速過大，則會引起因風速過高而造成的不適當狀態，如制冷時，可能因風速過大，致辭使冷凝水不能被吸水盤完全接收，造成外漏。應選擇適宜的上、下限頻率，下限頻率以不小于15Hz為宜，上限頻率不要超過60Hz，根據最大風速確定。
載波頻率：將變頻器的載波頻率適當提高，則可以降低電機運行噪音，提高環境質量。多機并聯運行時，若電機距離變頻器較遠，則需調整載波頻率，以避免引起電機電流振蕩。
七、機組臺數控制
1、某大廈基本工況：三臺機組，一用兩備，根據大廈的熱負荷量自動控制機組運行臺數，自動保持各機組運行時間基本一致，達到最低能耗，達到最低的主機折舊。
2、解決方案：
基本思路：根據回流量，供/回水溫度來調節機組運行臺數，負荷計算根據：
Q=C×m×∣T1-T2∣
注：C常數、m回水流量、T1回水溫度、T2供水溫度
當負荷大于單臺機組80%，則第二臺機組備份；當負荷大于前2臺機組的負荷總量的80%，則第三臺機組運行（80%該數值可調）。
信息來源 (作者)： 中國工控信息網
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