摘要：本文首先对变频器的工作原理及特点进行简单介绍，了解变频器在电厂中的基本应用，重点分析变频器在电厂中的节能原理，在此基础上深入研究变频器的节能措施，希望通过本文的研究能够更加全面的了解变频器的工作原理、特点及具体的节能原理，制定合理的节能应用方案，也为后期实现更好的节能效果提供参考。
关键词：变频器；电厂；节能原理
1引言
电力行业是经济社会发展的支柱产业，也是能源消耗比较高的基础产业，随着经济社会的不断发展，我国能源消耗逐渐增加，能源形势也愈加紧张。在电厂中应用变频器能够实现良好的节能效果，降低电厂运行中的能源，提高能源利用率。因此在现阶段加强对于变频器在电厂的应用及节能的研究具有重要的现实意义，能够更加全面的掌握变频器的工作原理、应用特点以及节能原理，制定合理的节能应用方案，降低电厂运行能耗，提高电厂运行效率，实现良好的经济社会效益。
2变频器的工作原理及特点
变频器是一种电能控制装置，主要是借助电力半导体器件的通断实现工频电源频率的转换。目前使用的变频器采用交流-直流-交流两次转化的方式，首先是利用整流器把工频交流电源转换为直流电源，然后再把这种直流电源转换为交流电源，最终得到的交流电源其电压和频率都可以控制，供给电动机使用能够更加稳定。
在交流电动机的运行过程 ，其转动速度满足基本的定式n=60f（1-s）/p，其中n/f/s/p分别代表电动机的转速、频率、转差率和极对数。分析定式可知，电动机的转动速度n与电动机的频率f之间存在正比关系，而变频器能够控制电动机的频率f，通过调整f就可以实现对于电动机转动速度n的控制。
当电动机的负载发生变化时，利用变频器技术能够实现平稳的速度变化，进而使得异步电动机保持较小的转差率，借助变频器进行速度调控，工作效率比较高，调整的转速范围也比较宽，而且精度高，最重要的是这种速度控制属于无级变速，这些特点在电厂水泵、风机运行中能够发挥重要的作用，有利于实现较好的运行效益。
3变频器在电厂中的节能原理
变频器自身并不具备节能的作用，但是在系统中应用变频器能够实现整个系统的节能。最初设计变频器主要是为了提升电动机的控制效果，保障电动机能够以较高的精度和特性运行。而变频器节能功能的实现主要是通过控制电动机的转速，避免无效能量消耗，进而实现节能效果。
在电厂设计中，使用的驱动电机一般都有15%左右的设计余量，以便于应对最复杂的运行工况。在系统中使用变频器能够根据机组的状况自动调整电动机的出力状况，使电动机始终保持最经济的运行状态，避免产生能源浪费。而且在电厂运行中，电动机可能会遇到需要频繁启动的情况，如果采用工频电源启动，初始的起动电流是正常运行电流的6倍左右，不仅会增加电力损耗，也会冲击系统中的设备，而利用变频器进行起动，可以随电动机转动速度的变化及时调整电源的电压及频率，延长起动时间，实现平滑起动。
另外变频器自身具备先进的V/F调节功能，配合专业的软件能够对V/F曲线进行自动调节，适应电动机负载的变化，快速进行最佳的运行状态。同时变频器在功率因素较低的电动机系统中的应用能够发挥电容的作用，降低无功损耗，这些都能起到明显的节能效果。
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4变频器在电厂的节能应用措施
这里以火电厂循环水泵的高压变频器节能应用为例简单介绍变频器在电厂节能中的具体应用。
在火电厂的运行中，循环水泵具有重要的作用，但是当火电厂机组处于低负荷运行状态时，循环水泵会出现挡板节流调节不到位，能量损耗浪费的情况。借助变频器改造循环水泵中电机的性能曲线能够实现良好的节能效果。首先要选择合适的变频器及整流电路，目前常用的变频器种类比较多，性能差异也比较大，其中单元串联式多电平变频器是适用性较强，应用比较广泛的一种类型，比较适合在火电厂循环水泵变频节能中应用。整流电路是影响变频器性能的关键，这里选择PWM整流电路对变频器进行整流，这种电路能够更加载荷的变化来调整开关稳压电源的输出，使得输出电机的电流保持近似正弦波的状态。
其次要选择合适的控制策略，常用的变频调速控制方式分为矢量控制、转差频率控制和V/F控制三种，最后一种最大的特点是能够实现开环速度控制，尤其适用于循环水泵的转速控制要求，而且便于对现场的电压和频率数据进行收集。
基础设置完成后需要将现场的监视、保护、调节、连锁以及反馈信号灯接入DCS系统，利用DCS系统对变频器进行调节控制，进而实现对于循环水泵的控制，达到节能效果。
另外为了更好的保障机组的正常运行，避免由于变频器故障影响整个机组的运行，在变频节能设置之外，需要增加工频旁路设计，如果变频器系统运行故障，自动切换到工频旁路，循环水泵能够继续正常运行，保障机组的运行安全。
以深能妈湾电厂循环水泵增加变频器改造为例，妈湾厂机组属于系统调峰机组，昼夜负荷波动较大，而且海水水温季节性差异明显，通过加装循环水泵变频器改造，将#1机和#2机原有的各两台循环水泵中的一台改为变频运行，设置一台变频器，采用一拖二接线方式，通过隔离开关手动切换，使该循环水泵既可变频运行，也可切换为工频运行。一方面使得无功功率的损耗显著降低另一方面减小变频器输出频率，使得电动机消耗的有功功率显著减小，改造后厂用电可节省240.1万kwh，节能效果显著。
在火电厂循环水泵中应用变频器进行调速节能后，循环水泵能够保持高效平稳运行，整个火电厂机组的能量消耗显著下降，由此可知在电厂中应用变频器技术的节能效果明显。除此之外，在排粉机、凝结水泵、风电厂电机中应用变频器进行节能降耗都取得明显的效果。
5结语
通过本文分析可知，变频器技术能够通过变频调速实现较好的节能效果。在不同类型的发电厂应用变频技术都能有效降低电机的能耗，达到节能效果。未来随着经济社会的不断发展，能源形势会愈加紧张，人们会更加关注电厂的节能效果，而变频器的节能技术也会在电厂运行中发挥更加重要的作用。
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论文作者:王亚兵
论文发表刊物:《电力设备》2017年第28期
论文发表时间:2018/1/16
标签：变频器论文; 节能论文; 电厂论文; 电动机论文; 水泵论文; 火电厂论文; 效果论文; 《电力设备》2017年第28期论文;