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變頻器最重要的應(yīng)用之一是風(fēng)機(jī)、水泵的節(jié)能運行。風(fēng)機(jī)與水泵類負(fù)載多是按照滿負(fù)荷工作來選型的，但實際應(yīng)用中大部分時間并非工作于滿負(fù)荷狀態(tài)，因此常用擋風(fēng)板、回流閥或開/停機(jī)，來調(diào)節(jié)風(fēng)量或者流量，造成電能的大量損失。

因此，傳統(tǒng)上人們根據(jù)風(fēng)機(jī)、水泵節(jié)電的流體力學(xué)規(guī)律，應(yīng)用變頻調(diào)速控制技術(shù)進(jìn)行節(jié)電。采用變頻器，不但能產(chǎn)生較大的節(jié)電效益，還可以集中控制，就地調(diào)速，方便人員操作，具有較明顯的優(yōu)點。所以，近年來變頻器在通風(fēng)、供排水等傳動系統(tǒng)上的應(yīng)用越來越廣泛。

然而，對于變頻器是否能夠獲取三次方的節(jié)電效益，國內(nèi)有的學(xué)者已提出了質(zhì)疑，并引起了廣泛的討論。已有很多實驗顯示，如果單看安裝了變頻器的設(shè)備，耗電的確比以前少，但對于整個供配電系統(tǒng)，能源浪費并未有效解決。

這是因為變頻器引起的電污染并沒有消除，被污染的電流在整個回路（小電網(wǎng)）里流動，會在電力系統(tǒng)中各種電器設(shè)備（如變壓器、輸電線路、電力電容器、電機(jī)及用電設(shè)備等）上造成附加的銅損、鐵損以及介質(zhì)損耗，依然造成了很大的電力浪費。

風(fēng)機(jī)、水泵等傳動系統(tǒng)應(yīng)用變頻器可以產(chǎn)生可觀的節(jié)電效益，但必然帶來諧波問題。諧波是由非線性負(fù)載產(chǎn)生的，變頻器是典型的非線性負(fù)載設(shè)備。諧波損耗是重要的耗電指標(biāo)，而諧波在導(dǎo)體上發(fā)生的集膚效應(yīng)，更是加大了供配電系統(tǒng)總損耗，造成各類電器設(shè)備過熱。

顯然，應(yīng)用變頻器節(jié)電與變頻后產(chǎn)生的諧波附加損耗是互相矛盾的，這一問題至今未能得到很好解決，導(dǎo)致節(jié)電產(chǎn)品實際應(yīng)用中效果不佳；國內(nèi)外尚無學(xué)者進(jìn)行研究，定性定量的分析仍屬于空白，所以，將諧波損耗作為一個重要的耗能指標(biāo)進(jìn)行變頻控制節(jié)電優(yōu)化研究，具有重要的理論意義和實用價值。

針對變頻器產(chǎn)生的諧波問題，國內(nèi)外的研究已取得了很多成果。有學(xué)者提出了完整的諧波治理方案，其中濾波是較好的治理方法，采用濾波手段，不但可以提高電能質(zhì)量，減小諧波的危害，而且具有節(jié)電效益。

但所有這些治理方法均是在諧波發(fā)生后才進(jìn)行治理。那么，有沒有方法進(jìn)行諧波控制，即在諧波發(fā)生前，控制變頻器的投切時機(jī)或投切個數(shù)，來減少諧波的發(fā)生量或避免諧波的產(chǎn)生。也就是說，根據(jù)風(fēng)機(jī)/水泵實際需求的工況，合理進(jìn)行變頻器的投切，在需要變頻的時機(jī)投入變頻器，在某些工況下旁路變頻器或減少變頻器投入個數(shù)，才能有效減少諧波的發(fā)生量或避免諧波的產(chǎn)生。變頻器節(jié)電優(yōu)化技術(shù)可以實現(xiàn)這一思想。

變頻器節(jié)電優(yōu)化技術(shù)的算法不僅包括變頻器的投切算法，針對諧波損耗發(fā)生在整個供配電系統(tǒng)里，優(yōu)化技術(shù)的算法還應(yīng)包括變壓器的投切算法、濾波器的投切算法。由于變壓器是重要的諧波損耗源，投切數(shù)量合適能夠有效減少諧波的熱損耗；濾波器投切合適，能夠有效濾除諧波。否則，由于濾波器自身的損耗，當(dāng)諧波量較小時，多投入濾波器反而浪費電能。

目前，針對變頻器產(chǎn)生的諧波附加損耗問題，人們逐步認(rèn)識到了單純設(shè)備節(jié)電的片面性和局限性，系統(tǒng)節(jié)電與節(jié)電工程越來越受到廣泛的重視。當(dāng)前除進(jìn)一步研究設(shè)備節(jié)電、濾波降損節(jié)電等技術(shù)外，還應(yīng)把節(jié)電優(yōu)化技術(shù)列為系統(tǒng)節(jié)電技術(shù)的重要內(nèi)容，才能構(gòu)成動力系統(tǒng)變頻控制節(jié)電完整的運行方式。

表1 系統(tǒng)節(jié)電技術(shù)三者之間的關(guān)系

系統(tǒng)節(jié)電技術(shù)包括設(shè)備節(jié)電技術(shù)、優(yōu)化節(jié)電技術(shù)、濾波降損節(jié)電技術(shù)。它們?nèi)咧g相互影響、相互制約，關(guān)系如表1所示。供配電系統(tǒng)作為一個系統(tǒng)，應(yīng)采取系統(tǒng)節(jié)電技術(shù)，高度重視非線性設(shè)備的節(jié)電效益與諧波損耗，合理調(diào)度各類設(shè)備的投切時機(jī)，有效降低諧波損耗，以獲得更好的節(jié)電效益。

（編自《電氣技術(shù)》，原文標(biāo)題為“基于諧波分析的變頻器應(yīng)用優(yōu)化算法”，作者為張琦、王金全 等。）