天创鸿业智能化云平台|变频器在满载和部分负载时的效率在许多应用中

在许多应用中，可以通过使用变频器来实现节能。特别是变频器用于驱动平方负载特性的泵和风机时，在非满载的工况可以实现显著的节能。这种类型的系统在很宽的速度范围内产生的损耗非常低，因此效率很高。为了能够量化这些节约，需要研究变频器的损耗和效率与负载和速度的关系。
效率定义为输出端提供的有功电功率POut与输入端获取的有功电功率PIn之比。如果考虑输入端的有功电功率PIn比输出端提供的有功电功率POut高出一个与功率损耗PL相对应的系数，则可应用以下通用公式计算效率：

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2.4.1变频器满载时的效率
变频器在满载时的效率是根据与变频器的额定电压和额定电流相匹配的电机运行在其标称工作点的数据来计算的。为了计算该额定点的效率η100 ，必须明确变频器输出端的有功功率POut-100和变频器的功率损耗PL-100 。满载时，在变频器输出端提供的有功电功率POut-100是：

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采用脉冲边沿调制方式工作时，矢量控制模式下的变频器输出电压VOut-100几乎等于输入侧的进线电源电压VLine 。输出电流IOut-100是变频器的额定输出电流IOut-rated ，功率因数cosφMot是电机的功率因数，该电机的额定电压和额定电流与变频器的额定数据相匹配，并在其标称工作点工作。因此，满载时，变频器输出端的有功功率为：

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变频器在满载时的功率损耗PL-100是变频器装置的特定值，一般都可以在相关的样本或手册中找到。
根据输出有功功率POut-100和功率损耗PL-100 ，变频器在满载时的效率为：

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该公式可用于单独计算变频器的满载效率，该效率与进线电压和所连接电机的功率因数有关。
如果根据典型功率因数cosφMot=0.88（功率范围为100kW至1000kW的4极异步电动机）计算变频器的效率，则可获得以下西门子变频器满载时的典型效率值供参考：
?S120基本整流满载效率典型值为99%
?S120回馈整流满载效率典型值为98.5%
?S120有源整流满载效率典型值为97.5%
?S120逆变单元满载效率典型值为98.5%
?G130/G150变频器在满载且脉冲频率为出厂设定值时的效率典型值为97.7-98.3%
?S150有源整流变频器在满载且脉冲频率为出厂设定值时的效率典型值为96-96.5%
2.4.2变频器非满载时的效率
变频器样本或手册中给定的总功率损耗PL-100是变频器在满载下的最大值，正常情况下，损耗相应会低一些。
总功率损耗PL-100有三个不同的功率损耗分量：
?固定功率损耗（不考虑负载条件）
?电流相关的功率损耗（与输出电流成比例）
?功率相关的功率损耗（与有功输出功率成比例）
固定功率损耗PLconst与负载无关：PLconst=kconst*PL-100
固定功率损耗在所有的各类整流、逆变和变频器中都存在，它们包括风扇和风扇变压器的功率损耗，由电容漏电流和平衡电阻中的电流引起的直流母线的功率损耗，以及线路板（印刷电路板）中的功率损耗。
电流相关的功率损耗与输出电流IOut=电机电流IMot成正比，并细分为：
a）电流相关的传导损耗PL-I-CON：

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它们存在于所有的变频器或逆变器中，主要包括逆变器中功率半导体IGBT的导通损耗，与输出电流=电机电流成正比。公式中IOut/IOut-rated确定了变频器在部分负载时的输出电流IOut与满载时的额定电流IOut-rated之间的关系。