劉玉叢

摘要

在電子技術(shù)不斷進步和發(fā)展的形勢下，變頻器技術(shù)及其設備的發(fā)展也在逐漸完善，越來越多的新型技術(shù)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(fā)展現(xiàn)狀、應用現(xiàn)狀、發(fā)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(xiàn)狀 發(fā)展趨勢

變頻器指的指一種通過電力半導體，將工頻電源轉(zhuǎn)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(fā)揮電動機的節(jié)能優(yōu)勢，推動國民經(jīng)濟更好的發(fā)展。在國民經(jīng)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(jié)能方面發(fā)揮了不可取代的作用。

1 變頻器的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 國際變頻器的發(fā)展現(xiàn)狀

國際變頻器發(fā)展歷史較為久遠，并且大多數(shù)發(fā)達國家已經(jīng)形成了相對完善的變頻技術(shù)和變頻器發(fā)展體系。具體的變頻器發(fā)展現(xiàn)狀如下：由于其發(fā)展時間較長，因此相關工藝和生產(chǎn)規(guī)模較為完善，生產(chǎn)經(jīng)驗較為豐富，產(chǎn)品質(zhì)量較高;大多數(shù)變頻器生產(chǎn)企業(yè)能夠生產(chǎn)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(diào)節(jié)功率、應用功能、智能化程度，高壓變頻器在各個行業(yè)中的應用頻率在逐漸提高。

1.2 國內(nèi)變頻器的發(fā)展現(xiàn)狀

國內(nèi)變頻器生產(chǎn)仍然以中小型變頻器為主，并且大多數(shù)適合低壓產(chǎn)品，關于高壓變頻器的研究較少。在變頻技術(shù)發(fā)展方面，僅有少數(shù)的研制企業(yè)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(fā)展現(xiàn)狀如下：大多數(shù)變頻器生產(chǎn)企業(yè)缺乏專業(yè)的設備支持和資金支持，導致變頻器生產(chǎn)技術(shù)水平和產(chǎn)品科技含量較低，但是價格也相對低廉;國內(nèi)變頻器研制和發(fā)展尚未形成一套完善的體系，導致產(chǎn)品之間的性能差異較大，且功率等級較低，大多數(shù)在3500KW以下;目前，國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)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(xiàn)狀

2.1 變頻調(diào)速技術(shù)和系統(tǒng)的應用

變頻器的最早應用開始于調(diào)速系統(tǒng)，在變頻器逐漸完善的同時，變頻調(diào)速技術(shù)日趨成熟，尤其是發(fā)達國家的變頻技術(shù)已經(jīng)向產(chǎn)業(yè)化和集成化的方向發(fā)展，并且具備了一定規(guī)模和發(fā)展實力。

變頻調(diào)節(jié)技術(shù)和變頻器應用的目的就是對電機進行調(diào)速控制，以此另電機可以進入到任意一種運行模式，來實現(xiàn)對電機的調(diào)節(jié)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(zhuǎn)速。通過電機轉(zhuǎn)速的計算公式可以發(fā)現(xiàn)電機轉(zhuǎn)速取決于電機定子的旋轉(zhuǎn)磁場。電機定子的旋轉(zhuǎn)磁場的計算公式如下：n=t*f/p，由此可見，電機定子的旋轉(zhuǎn)磁場取決于供電頻率，其中，t為電機的運轉(zhuǎn)時間、P為電機運行的極對數(shù)，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(fā)生了改變，電機的轉(zhuǎn)速n也會隨之改變，另公式中的各個變量維持平衡發(fā)展的關系，進而實現(xiàn)調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速的目的。

2.2 變頻器和變頻調(diào)速系統(tǒng)的應用優(yōu)勢

變頻器應用的最大優(yōu)勢是將傳統(tǒng)電機調(diào)速模式中的機械調(diào)速調(diào)節(jié)成了純電氣化智能調(diào)速，這種轉(zhuǎn)變在減少電機調(diào)速成本的同時，還確保了調(diào)節(jié)設備的原有機械性能。具體的變頻器和變頻調(diào)速系統(tǒng)應用優(yōu)勢如下：

（1）可以實現(xiàn)精確且高效的調(diào)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(chǎn)生的沖擊電流給電網(wǎng)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(xiàn)開環(huán)、閉環(huán)、自動控制等多種操作。

（4）變頻器內(nèi)部應用的微控制器可以實現(xiàn)一機多控功能，提高了變頻器應用的經(jīng)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(jié)能作用顯著

據(jù)相關調(diào)查顯示，如果針對注塑機應用變頻器和變頻調(diào)節(jié)技術(shù)，在并不改變注塑機原有內(nèi)在結(jié)構(gòu)的基礎上，注塑機在控制油泵運行壓力和流量方面，平均節(jié)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?zhèn)鹘y(tǒng)的比例閥節(jié)流調(diào)速模式，并且大幅度減少了注塑機的應用能源，為此，大多數(shù)注塑廠針對注塑機進行了變頻調(diào)節(jié)改造。除了重工業(yè)外，變頻器及變頻調(diào)節(jié)技術(shù)還被廣泛的應用在了其他領域，如供水系統(tǒng)建設、空調(diào)設備安裝、工業(yè)生產(chǎn)過程控制、電梯運行、機床運轉(zhuǎn)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(yè)的經(jīng)濟效益。

3 變頻器的發(fā)展趨勢

3.1 向主控一體化方向發(fā)展

現(xiàn)階段，日本的三菱公司已經(jīng)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(jīng)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(jié)能性。

3.2 向小型化方向發(fā)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(diào)節(jié)技術(shù)及變頻器安裝方式的不斷完善，變頻器向小型化方向發(fā)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(fā)展

在未來的生活和生產(chǎn)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(tǒng)化方向發(fā)展

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

4 結(jié)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(shù)的結(jié)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(tǒng)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(tǒng)化方向發(fā)展，切實提高變頻器的運行性能。

參考文獻

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