什么是变频器节电优化技术? 变频节电器真的管用吗

变频器节电与变频后产生的谐波附加损耗是互相矛盾的，应进行传动系统变频器节电优化；优化算法包括变频器投切算法、滤波器投切算法和变压器投切算法。节电优化技术与现有的设备节电技术、滤波降损技术，统一构成了完整的系统节电技术，能够进一步提高变频器的节电效益，必将在传动系统节电领域得到广泛应用。

变频器最重要的应用之一是风机、水泵的节能运行。风机与水泵类负载多是按照满负荷工作来选型的，但实际应用中大部分时间并非工作于满负荷状态，因此常用挡风板、回流阀或开/停机，来调节风量或者流量，造成电能的大量损失。

因此，传统上人们根据风机、水泵节电的流体力学规律，应用变频调速控制技术进行节电。采用变频器，不但能产生较大的节电效益，还可以集中控制，就地调速，方便人员操作，具有较明显的优点。所以，近年来变频器在通风、供排水等传动系统上的应用越来越广泛。

然而，对于变频器是否能够获取三次方的节电效益，国内有的学者已提出了质疑，并引起了广泛的讨论。已有很多实验显示，如果单看安装了变频器的设备，耗电的确比以前少，但对于整个供配电系统，能源浪费并未有效解决。

这是因为变频器引起的电污染并没有消除，被污染的电流在整个回路（小电网）里流动，会在电力系统中各种电器设备（如变压器、输电线路、电力电容器、电机及用电设备等）上造成附加的铜损、铁损以及介质损耗，依然造成了很大的电力浪费。

风机、水泵等传动系统应用变频器可以产生可观的节电效益，但必然带来谐波问题。谐波是由非线性负载产生的，变频器是典型的非线性负载设备。谐波损耗是重要的耗电指标，而谐波在导体上发生的集肤效应，更是加大了供配电系统总损耗，造成各类电器设备过热。

显然，应用变频器节电与变频后产生的谐波附加损耗是互相矛盾的，这一问题至今未能得到很好解决，导致节电产品实际应用中效果不佳；国内外尚无学者进行研究，定性定量的分析仍属于空白，所以，将谐波损耗作为一个重要的耗能指标进行变频控制节电优化研究，具有重要的理论意义和实用价值。

针对变频器产生的谐波问题，国内外的研究已取得了很多成果。有学者提出了完整的谐波治理方案，其中滤波是较好的治理方法，采用滤波手段，不但可以提高电能质量，减小谐波的危害，而且具有节电效益。

但所有这些治理方法均是在谐波发生后才进行治理。那么，有没有方法进行谐波控制，即在谐波发生前，控制变频器的投切时机或投切个数，来减少谐波的发生量或避免谐波的产生。也就是说，根据风机/水泵实际需求的工况，合理进行变频器的投切，在需要变频的时机投入变频器，在某些工况下旁路变频器或减少变频器投入个数，才能有效减少谐波的发生量或避免谐波的产生。变频器节电优化技术可以实现这一思想。

变频器节电优化技术的算法不仅包括变频器的投切算法，针对谐波损耗发生在整个供配电系统里，优化技术的算法还应包括变压器的投切算法、滤波器的投切算法。由于变压器是重要的谐波损耗源，投切数量合适能够有效减少谐波的热损耗；滤波器投切合适，能够有效滤除谐波。否则，由于滤波器自身的损耗，当谐波量较小时，多投入滤波器反而浪费电能。

目前，针对变频器产生的谐波附加损耗问题，人们逐步认识到了单纯设备节电的片面性和局限性，系统节电与节电工程越来越受到广泛的重视。当前除进一步研究设备节电、滤波降损节电等技术外，还应把节电优化技术列为系统节电技术的重要内容，才能构成动力系统变频控制节电完整的运行方式。

系统节电技术包括设备节电技术、优化节电技术、滤波降损节电技术。它们三者之间相互影响、相互制约，关系如表1所示。供配电系统作为一个系统，应采取系统节电技术，高度重视非线性设备的节电效益与谐波损耗，合理调度各类设备的投切时机，有效降低谐波损耗，以获得更好的节电效益。

（编自《电气技术》，原文标题为“基于谐波分析的变频器应用优化算法”，作者为张琦、王金全 等。）