變頻器應用現狀與發展趨勢

劉玉叢

摘要

在電子技術不斷進步和發展的形勢下，變頻器技術及其設備的發展也在逐漸完善，越來越多的新型技術和材料被應用在變頻器研制中，進一步解決了運行電路中的高壓問題。為此，本文研究了變頻器的發展現狀、應用現狀、發展趨勢，旨在為更多合理能源在變頻器中的應用提供參考意見。

【關鍵詞】變頻器 應用現狀 發展趨勢

變頻器指的指一種通過電力半導體，將工頻電源轉換成另外一種頻率電源的控制裝置，將變頻器應用在高壓電動機中，能夠充分的發揮電動機的節能優勢，推動國民經濟更好的發展。在國民經濟水平不斷提高的形勢下，中小功率變頻器的應用范圍開始擴展，并在電力節能方面發揮了不可取代的作用。

1 變頻器的發展現狀

1.1 國際變頻器的發展現狀

國際變頻器發展歷史較為久遠，并且大多數發達國家已經形成了相對完善的變頻技術和變頻器發展體系。具體的變頻器發展現狀如下：由于其發展時間較長，因此相關工藝和生產規模較為完善，生產經驗較為豐富，產品質量較高;大多數變頻器生產企業能夠生產出功率在1萬kV以上的變頻器;新型材料和制作工藝開始被應用在變頻器研制中，提高了變頻器的可調節功率、應用功能、智能化程度，高壓變頻器在各個行業中的應用頻率在逐漸提高。

1.2 國內變頻器的發展現狀

國內變頻器生產仍然以中小型變頻器為主，并且大多數適合低壓產品，關于高壓變頻器的研究較少。在變頻技術發展方面，僅有少數的研制企業能夠應用V/F控制方式，致使我國高壓變頻器的性能還有待完善，并且需要大量進口。具體的變頻器發展現狀如下：大多數變頻器生產企業缺乏專業的設備支持和資金支持，導致變頻器生產技術水平和產品科技含量較低，但是價格也相對低廉;國內變頻器研制和發展尚未形成一套完善的體系，導致產品之間的性能差異較大，且功率等級較低，大多數在3500KW以下;目前，國內生產企業已經研制出了具備恢復瞬時掉電和故障再恢復功能的變頻器，并展開了關于四象限運行變頻器的研制。

2 變頻器的應用現狀

2.1 變頻調速技術和系統的應用

變頻器的最早應用開始于調速系統，在變頻器逐漸完善的同時，變頻調速技術日趨成熟，尤其是發達國家的變頻技術已經向產業化和集成化的方向發展，并且具備了一定規模和發展實力。

變頻調節技術和變頻器應用的目的就是對電機進行調速控制，以此另電機可以進入到任意一種運行模式，來實現對電機的調節和控制。變頻器的運行原理如下：改變電機定子的供電頻率，進而改變電機的同步轉速。通過電機轉速的計算公式可以發現電機轉速取決于電機定子的旋轉磁場。電機定子的旋轉磁場的計算公式如下：n=t*f/p，由此可見，電機定子的旋轉磁場取決于供電頻率，其中，t為電機的運轉時間、P為電機運行的極對數，f為供電電源的頻率。此時，在同一電機中，p保持不變，如果f發生了改變，電機的轉速n也會隨之改變，另公式中的各個變量維持平衡發展的關系，進而實現調節電機轉速的目的。

2.2 變頻器和變頻調速系統的應用優勢

變頻器應用的最大優勢是將傳統電機調速模式中的機械調速調節成了純電氣化智能調速，這種轉變在減少電機調速成本的同時，還確保了調節設備的原有機械性能。具體的變頻器和變頻調速系統應用優勢如下：

（1）可以實現精確且高效的調速，并且更好的滿足了傳動機械的運行需求。

（2）變頻器的啟動和停止較為緩和，避免了啟動和停止操作下產生的沖擊電流給電網造成較大的影響甚至損害，進而延長了變頻器的應用期限，提高了變頻器應用的可靠性和精確性。

（3）變頻器的應用不受電源頻率的影響，并且可以實現開環、閉環、自動控制等多種操作。

（4）變頻器內部應用的微控制器可以實現一機多控功能，提高了變頻器應用的經濟效益，并且為電機提供了不同類型的保護功能，為電機的安全運行打下了堅實的基礎。

2.3 節能作用顯著

據相關調查顯示，如果針對注塑機應用變頻器和變頻調節技術，在并不改變注塑機原有內在結構的基礎上，注塑機在控制油泵運行壓力和流量方面，平均節約的電量在40%左右。事實證明，變頻器在注塑機中的應用完全可以代替傳統的比例閥節流調速模式，并且大幅度減少了注塑機的應用能源，為此，大多數注塑廠針對注塑機進行了變頻調節改造。除了重工業外，變頻器及變頻調節技術還被廣泛的應用在了其他領域，如供水系統建設、空調設備安裝、工業生產過程控制、電梯運行、機床運轉等，在提高控制和管理精確程度的同時，減輕了工作人員的壓力，并且提高了企業的經濟效益。

3 變頻器的發展趨勢

3.1 向主控一體化方向發展

現階段，日本的三菱公司已經研制出了DIPIPM模塊，該模塊的研制成功和應用代表控制電路已經達到了一體化和智能化的水平，高性能化的控制理念也被廣泛接受，進而提高了家用電器應用的可靠性和節能性。

3.2 向小型化方向發展

變頻器屬于一種應用重要性較高的交換功率設備，隨著電頻調節技術及變頻器安裝方式的不斷完善，變頻器向小型化方向發展的趨勢也逐漸顯示出來，ABB公司宣稱最理想的變頻器應當像接觸器一樣操作簡單且實用性較強。

3.3 向減少電磁噪音方向發展

在未來的生活和生產中，應用的控制電源大多是推崇半諧振模式，這要求未來的變頻器在具備抗干擾功能的同時，具備抑制高次諧波和減少諧波污染的功能。而減少諧波及其污染的主要方式是改善輸入電流波形，將電源控制開關的功率控制在30-50MHz左右。

3.4 向系統化方向發展

變頻器將向集成化的方向發展，由此而可見，提高變頻器運行性能的重要意義，技術人員需要致力于對變頻器運行系統的研究，同時提高變頻器的集成化程度和運行性能。

4 結束語

總之，變頻器的研制和應用需要注重和其他先進的技術的結合，以降低設備運行時間和提高設備運行性能為目的，不斷的完善運行系統和控制功能，推動變頻器向主控一體化、小型化、電磁噪音較少、系統化方向發展，切實提高變頻器的運行性能。

參考文獻

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