一、引言
由于我們我們國(guó)家人口的逐漸增多，人們對(duì)于資源和能源的消耗也在逐漸的增大，導(dǎo)致了我們國(guó)家的能源緊缺。由國(guó)家的大政方針可以得出，有效的對(duì)資源和環(huán)境進(jìn)行保護(hù)，是我們國(guó)家必須長(zhǎng)期堅(jiān)持的根本國(guó)策。要努力把我們國(guó)家建設(shè)成為資源節(jié)約型和友好型的社會(huì)?，F(xiàn)階段我們國(guó)家的電動(dòng)機(jī)能效低一直嚴(yán)重的制約了工業(yè)高能耗的現(xiàn)狀，電動(dòng)機(jī)節(jié)能是中國(guó)工業(yè)強(qiáng)盛的必然走向。所以，電力傳動(dòng)節(jié)能對(duì)于我們國(guó)家能源的節(jié)約和保護(hù)有著重要的作用，而電動(dòng)機(jī)中的變頻技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)多年，并且經(jīng)過了一系列的改革，成為電動(dòng)機(jī)節(jié)能的重要措施之一。
二、工業(yè)節(jié)能對(duì)變頻調(diào)節(jié)技術(shù)的要求
經(jīng)過前期的調(diào)查顯示，我們國(guó)家工業(yè)中的用電量占據(jù)了全社會(huì)用電量的百分之七十以上，而工業(yè)系統(tǒng)中的用電量則占用了總工業(yè)用電量的七成。這在一定程度上說明了，電力傳動(dòng)節(jié)能是能夠改變我們國(guó)家高能耗現(xiàn)狀的一種重要的途徑。目前，我們國(guó)家產(chǎn)生工業(yè)電機(jī)高能耗的原因主要有：第一，具備高效節(jié)能電機(jī)非常少，不能夠達(dá)到普及，在全國(guó)電機(jī)市場(chǎng)份額中占比非常小。第二是電動(dòng)機(jī)的功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)要高于負(fù)載所需要的功率，這樣就容易造成長(zhǎng)期的輕載現(xiàn)象，也就造成了大量的能源浪費(fèi)。由于我們國(guó)家高效的電機(jī)成本花費(fèi)，有效的對(duì)高效節(jié)能的電機(jī)進(jìn)行推廣和使用是一個(gè)非常長(zhǎng)期的過程。而現(xiàn)階段所特有的變頻調(diào)速技術(shù)具有非常顯著的效果，有著非常優(yōu)異的性能，已經(jīng)被廣泛的使用到工業(yè)領(lǐng)域中。
三、電動(dòng)機(jī)輕載情況現(xiàn)狀
現(xiàn)階段我們國(guó)家大部分使用的都是三相異步交流電動(dòng)機(jī)，其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，成本低廉，可靠性高等特點(diǎn)，廣泛的獲得了社會(huì)各界的認(rèn)可，是現(xiàn)階段我們國(guó)家工業(yè)領(lǐng)域中的一種重要的動(dòng)力設(shè)備。但是該電動(dòng)機(jī)的節(jié)能問題一直受到社會(huì)各界的關(guān)注，在我們國(guó)家的工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域當(dāng)中，都或多或少的由于生產(chǎn)的問題，造成一些資源的浪費(fèi)。因?yàn)槿绻姍C(jī)負(fù)載所需要的功率小于電動(dòng)機(jī)的額定功率，負(fù)載所需要的轉(zhuǎn)矩則會(huì)小于電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)的定子電流將會(huì)小于額定的電流。由于三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)的相電壓平衡方程以及電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算公式可知。
四、電動(dòng)機(jī)的變頻控制原理
由于三相異步電動(dòng)機(jī)特有的工作性質(zhì)可以知道，其電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速以及相應(yīng)的頻率關(guān)系為：n=60f(1-s)p式子中：n為轉(zhuǎn)速;f為電源頻率;p為電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù);s為轉(zhuǎn)差率;根據(jù)公式我們一般情況下可以從轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)差率以及改變極對(duì)數(shù)或者是改變電源的頻率三個(gè)方面來對(duì)異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行速度的調(diào)節(jié)，其中最為主要的就是調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)供電電源的頻率是主要的變頻調(diào)速。
五、變頻調(diào)速的方法
1、變壓變頻控制。電動(dòng)機(jī)在正常運(yùn)行的時(shí)候，電動(dòng)機(jī)額相電壓以及頻率和主磁通有著一定的關(guān)系。在調(diào)整速度的過程中，如果主磁通開始增大，那么將會(huì)導(dǎo)致電流逐漸的增大，在沒有功率損耗的時(shí)候，功率因數(shù)會(huì)逐漸減小，電動(dòng)機(jī)發(fā)熱量增加。如果主磁通減小，那么減小的子磁通電動(dòng)勢(shì)減小，降低了轉(zhuǎn)子輸出了一種轉(zhuǎn)矩。這就是變壓變頻來控制電動(dòng)機(jī)頻率的一種原理。但是這樣的變壓變頻控制可能存在以下一些缺點(diǎn)。第一，電動(dòng)機(jī)自身的轉(zhuǎn)矩在進(jìn)行調(diào)整的時(shí)候，可能會(huì)由于速度較低，不能夠很好的對(duì)電壓進(jìn)行損失的控制。第二，由于電動(dòng)機(jī)控制的方式不是開環(huán)的方式，導(dǎo)致了電動(dòng)機(jī)不能夠精確的控制。
2、轉(zhuǎn)差頻率的控制。在三相異步交流電動(dòng)機(jī)的使用之下，轉(zhuǎn)差頻率的控制也能夠?qū)﹄妱?dòng)機(jī)的功率進(jìn)行調(diào)整。轉(zhuǎn)差頻率在控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的時(shí)候，需要對(duì)轉(zhuǎn)差頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)的輸出，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速頻率和轉(zhuǎn)差頻率放在一起就是給定的頻率。這樣的控制方式雖然具有較高的調(diào)整速度以及范圍，具有誤差較小等特點(diǎn)，但是由于在實(shí)現(xiàn)的過程中缺少一定的控制，則需要對(duì)定子電壓進(jìn)行一定的補(bǔ)充。
3、矢量控制的方式。矢量的控制主要是將三相坐標(biāo)下的定子進(jìn)行交流電的變換，然后對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的電流以及轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制，進(jìn)而達(dá)到控制異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的。通過對(duì)電流進(jìn)行模擬，對(duì)滯留電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制，控制異步電動(dòng)機(jī)中各種電流，既是控制了定子電流矢量，從而達(dá)到了現(xiàn)階段想要控制異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的。矢量控制的方式具速度快，并且連續(xù)性好等特點(diǎn)，但是缺少一定的計(jì)算過程，可能會(huì)造成一定的參數(shù)影響。
4、轉(zhuǎn)矩方面的控制。轉(zhuǎn)矩控制原理是指能夠根據(jù)相應(yīng)的計(jì)算得出一定的反饋值和給定值的比較，根據(jù)磁通量和轉(zhuǎn)矩的偏差大小，進(jìn)而能夠選擇合適的電壓矢量進(jìn)行工作，再進(jìn)一步對(duì)磁通量進(jìn)行控制，從而轉(zhuǎn)變相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩。當(dāng)電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)矩小于給定的轉(zhuǎn)矩的時(shí)候，定子磁通量的實(shí)際轉(zhuǎn)矩將會(huì)增加。但是如果電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)矩要是大于給定值的時(shí)候，定子磁通的旋轉(zhuǎn)方向則會(huì)轉(zhuǎn)變，在一定程度上實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的降低。直接轉(zhuǎn)矩的控制方式多用于風(fēng)機(jī)或者是水泵以及牽引等對(duì)調(diào)速的要求不高的情況之下。
六、制約變頻技術(shù)在電動(dòng)機(jī)中推廣的因素
1、諧波危害。電動(dòng)機(jī)中的變頻器是由整流器以及逆變器和控制電路組成的。在變頻器進(jìn)行工作的時(shí)候，會(huì)在整流器以及逆變器中產(chǎn)生高次諧波。電動(dòng)機(jī)的變頻器也是一種非線性的整流電路，能夠直接額接入到高壓電網(wǎng)中的高壓變頻器。其中不僅含有大量的高次諧波，還具有對(duì)電網(wǎng)造成危害的諧波污染。而現(xiàn)階段能夠治理諧波危害的方式只有兩種。第一是對(duì)現(xiàn)有的電動(dòng)機(jī)中的變頻器進(jìn)行電力設(shè)備的增加，從而抑制諧波的發(fā)出。另一種是從諧波的傳輸途徑入手，有效有目的的對(duì)電力設(shè)備中的變頻器進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)工作電路以及其他的電力設(shè)備進(jìn)行線路的連接，更好的控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行。
2、電動(dòng)機(jī)中功率零件耐高壓能力差?，F(xiàn)階段由于我們國(guó)家的電動(dòng)機(jī)一般都是容量比較大的，基本上都是6千伏以上的電源電壓，但是由于大部分變壓器的內(nèi)部元件耐高壓的能力都比較欠缺，不能夠很好的和電動(dòng)機(jī)進(jìn)行結(jié)合工作，導(dǎo)致高壓變頻器的技術(shù)含量較低，成本增高，并且這樣的變頻器可靠性較低，不能夠滿足一般生產(chǎn)企業(yè)對(duì)低成本的需求。有效的發(fā)展能夠耐受高電壓的功率元件，并且改進(jìn)高電壓的變頻技術(shù)是現(xiàn)階段我們國(guó)家電動(dòng)機(jī)以及變壓器的主要需求。
結(jié)論：
電動(dòng)機(jī)的變頻技術(shù)是一項(xiàng)非常有意義的電力傳動(dòng)節(jié)能方式。一方面能夠?yàn)殡娏鲃?dòng)領(lǐng)域的節(jié)能帶來一定的潛力，另一方面還能夠通過對(duì)電器設(shè)備的保護(hù)和使用，以提高工藝流程的穩(wěn)定性。電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的方式有以下四點(diǎn)：
第1種為變壓變頻控制，
第2種為轉(zhuǎn)差頻率的控制，
第3種為矢量控制，
第4種為直接轉(zhuǎn)矩控制。
并且，在變頻技術(shù)在電動(dòng)機(jī)的推廣過程中也存在著一定的制約因素，一方面是諧波的危害，既是在變頻器進(jìn)行工作的時(shí)候，會(huì)在整流器以及逆變器中產(chǎn)生高次諧波。另一方面是，電動(dòng)機(jī)中功率零件耐高壓能力差。部分變壓器的內(nèi)部元件耐高壓的能力都比較欠缺，不能夠很好的和電動(dòng)機(jī)進(jìn)行結(jié)合工作，導(dǎo)致變頻器可靠性較低，不能夠滿足一般生產(chǎn)企業(yè)對(duì)低成本的需求。我們國(guó)家的電動(dòng)機(jī)能效低一直嚴(yán)重的制約了工業(yè)高能耗的現(xiàn)狀，電動(dòng)機(jī)節(jié)能是中國(guó)工業(yè)強(qiáng)盛的必然走向。因此，加快變頻控制技術(shù)的有效推廣滿足了我們國(guó)家工業(yè)發(fā)展中的需求，為我們國(guó)家工業(yè)事業(yè)的發(fā)展帶來了重大的影響。
