國(guó)變頻器技術(shù)及應(yīng)用現(xiàn)狀 變頻器 (Variable—frequency Device，VFD)是應(yīng)用變頻 技術(shù)與微電子技術(shù)，通過(guò)改變電機(jī)工作電源頻率方式來(lái)控 制交流電動(dòng)機(jī)的電力控制設(shè)備。變頻器主要由整流 (交流 變直流 )、濾波 、逆變 (直流變交流 )、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單 元 、檢測(cè)單元、微處理單元等組成。變頻器靠?jī)?nèi)部 IGBT 的開(kāi)斷來(lái)調(diào)整輸出電源的電壓和頻率，根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需 要來(lái)提供其所需要的電源電壓，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能 、調(diào)速的目的， 另外，變頻器還有很多的保護(hù)功能，如過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)載 保護(hù)等等。 根據(jù)用途的不同，變頻器可分為通用變頻器和專用變頻器二種。 通用變頻器是變頻器家族中數(shù)量最多、應(yīng)用最為廣泛 的一種。顧名思義 ，通用變頻器的特點(diǎn)是通用性。主要用 在生產(chǎn)機(jī)械的調(diào)速上。而生產(chǎn)機(jī)械對(duì)調(diào)速性能的要求 (如 調(diào)速范圍，調(diào)速后的動(dòng)、靜態(tài)特性等 )往往較高，如果調(diào) 速效果不理想會(huì)直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量，所以通用型變頻 器必須使變頻后電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性符合生產(chǎn)機(jī)械的要求。 因此這種變頻器功能較多，價(jià)格也較貴。它的控制方式除 了V／F控制，還使用了矢量控制技術(shù)。因此，在各種條件 下均可保持系統(tǒng)工作的最佳狀態(tài)。除此之外，高性能的變 頻器還配備了各種控制功能如 ：PID調(diào)節(jié) 、PLC控制、PG 閉環(huán)速度控制等，為變頻器和生產(chǎn)機(jī)械組成的各種開(kāi) 、閉 環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的可靠工作提供了技術(shù)支持。 隨著變頻技術(shù)的發(fā)展和市場(chǎng)需求的不斷擴(kuò)大，通用變 頻器正在朝著兩個(gè)方向發(fā)展 ：一是以節(jié)能為主要 目的而簡(jiǎn) 化了一些系統(tǒng)功能的低成本簡(jiǎn)易型通用變頻器，它主要應(yīng) 用于水泵、風(fēng)扇、鼓風(fēng)機(jī)等對(duì)于系統(tǒng)調(diào)速性能要求不高的 場(chǎng)合，并具有體積小、價(jià)格低等方面的優(yōu)勢(shì) ；二是在設(shè)計(jì) 過(guò)程中充分考慮了應(yīng)用中各種需要的高性能、多功能通用 變頻器，在使用時(shí)，用戶可以根據(jù)負(fù)載的特性選擇算法對(duì) 變頻器的各種參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，也可以根據(jù)系統(tǒng)的需要選擇 廠家所提供的各種備用選件來(lái)滿足系統(tǒng)的特殊需要。高性 能的多功能通用變頻器除了可以應(yīng)用于簡(jiǎn)易型變頻器的所 有應(yīng)用領(lǐng)域外，還可以廣泛應(yīng)用于電梯 、數(shù)控機(jī)床 、電動(dòng) 車輛等對(duì)淵速系統(tǒng)的性能有較高要求的場(chǎng)合。
專用變頻器是針對(duì)某一種 (類 )特定的控制對(duì)象而設(shè) 計(jì)的，這種變頻器都是在某一方面的性能比較優(yōu)良。如前 述的風(fēng)機(jī)、水泵用變頻器、電梯及起重機(jī)械用變頻器 、中 頻變頻器等。 變頻器按照 電壓等級(jí)又可分為高 中低壓變頻器 (低 壓伏數(shù)為 ll0V、220V、380V 等，中壓為 690V、1140V、 2300V等，高壓為3kV、3．3kV、6kV、6．6kV、10kV等)。
隨著生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展，直流拖動(dòng)的薄弱環(huán)節(jié)逐步 顯露出來(lái)。由于換向器的存在 ，直流電機(jī)的維護(hù)量加大， 單機(jī)容量、最高轉(zhuǎn)速以及使用環(huán)境都受到限制。人們開(kāi)始 轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便、價(jià)格低廉的異步電 動(dòng)機(jī)。但異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能難以滿足生產(chǎn)的需要。于 是，從 2()世紀(jì) 3()年代開(kāi)始，人們致力于交流調(diào)速技術(shù)的 研究，然而進(jìn)展緩慢。在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)，直流調(diào)速一直以其優(yōu)異的性能統(tǒng)治著電氣傳動(dòng)領(lǐng)域。20世紀(jì) 7()年代以 來(lái) ，電力電子技術(shù)、控制技術(shù)和微電子技術(shù)的飛速發(fā)展， 交流調(diào)速就進(jìn)入逐步代替直流調(diào)速的時(shí)代。
變頻器的發(fā)展趨勢(shì)
變頻器在我國(guó)的發(fā)展趨勢(shì)是 ：驅(qū)動(dòng)的交流化，功率變 換器的高頻化，控制的數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化。環(huán)保節(jié) 能、高性能、模塊化、專用化、多功能成為變頻器未來(lái)發(fā) 展的方向。
據(jù)了解，新一代變頻器具有全數(shù)字化、功能齊全、能 補(bǔ)償負(fù)載變化、通信能力強(qiáng)并具有編程功能 ；與機(jī)電實(shí)現(xiàn) 一體化、小型化 ；網(wǎng)絡(luò)化和系統(tǒng)化這三大特點(diǎn)。目前，市 場(chǎng)上剛出現(xiàn)的高可靠性 、高轉(zhuǎn)矩、高精度 、低諧波的新一 代變頻器具此特點(diǎn)，并大受歡迎。業(yè)內(nèi)人士表示，高性能 、 模塊化、專用化、多功能的產(chǎn)品已經(jīng)成為新一代變頻器的 新寵。
變頻器是運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中的功率變換器。當(dāng)今的運(yùn)動(dòng) 控制系統(tǒng)是包含多種學(xué)科的技術(shù)領(lǐng)域，總的發(fā)展趨勢(shì)是 ：驅(qū)動(dòng)的交流化，功率變換器的高頻化，控制的數(shù)字化、智 能化和網(wǎng)絡(luò)化。因此，變頻器作為系統(tǒng)的重要功率變換部件， 提供可控的高性能變壓變頻的交流電源而得到迅猛發(fā)展。
交流同步電動(dòng)機(jī)已成為交流可調(diào)傳動(dòng)中的一顆新星， 特別是永磁同步電動(dòng)機(jī)，電機(jī)獲得無(wú)刷結(jié)構(gòu)，功率因數(shù)高， 效率也高 ，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速嚴(yán)格與電源頻率保持同步。同步電機(jī) 變頻調(diào)速系統(tǒng)有他控變頻和自控變頻兩大類。自控變頻同 步電機(jī)在原理上和直流電機(jī)極為相似，用電力電子變流器 取代了直流電機(jī)的機(jī)械換向器，如采用交一直一交變壓變 頻器時(shí)叫做 “直流無(wú)換向器電機(jī)”或稱 “無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī) (BLDC)”。傳統(tǒng)的自控變頻同步機(jī)調(diào)速系統(tǒng)有轉(zhuǎn)子位置傳 感器，現(xiàn)正開(kāi)發(fā)無(wú)轉(zhuǎn)子位置傳感器的系統(tǒng)。同步電機(jī)的他 控變頻方式也可采用矢量控制，其按轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的矢量 控制比異步電機(jī)簡(jiǎn)單
