Para pemasok peralatan pendukung konverter frekuensi mengingatkan Anda bahwa konverter frekuensi adalah konverter daya dalam sistem kendali gerak. Sistem kendali gerak saat ini merupakan bidang teknis yang melibatkan berbagai disiplin ilmu, dan tren perkembangannya secara keseluruhan adalah: konverter daya frekuensi tinggi yang digerakkan AC, kontrol digital, cerdas, dan jaringan. Oleh karena itu, sebagai komponen konversi daya yang penting dalam sistem, konverter frekuensi telah berkembang pesat dengan menyediakan sumber daya AC tegangan variabel dan frekuensi variabel berkinerja tinggi yang dapat dikontrol.
Pada abad ke-21, substrat elektronika daya telah bertransformasi dari Si (silikon) menjadi SiC (silikon karbida), menandai dimulainya era tegangan tinggi, kapasitas besar, frekuensi tinggi, komponen modular, miniaturisasi, kecerdasan, dan biaya rendah untuk perangkat elektronika daya baru. Berbagai peralatan listrik baru yang cocok untuk pengaturan kecepatan frekuensi variabel saat ini sedang dikembangkan dan diteliti. Pesatnya perkembangan teknologi informasi dan inovasi berkelanjutan dalam teori kontrol akan memengaruhi tren perkembangan konverter frekuensi.
Seiring dengan perluasan pasar dan diversifikasi permintaan pengguna, fungsi produk konverter frekuensi domestik terus meningkat dan disempurnakan, dengan integrasi dan sistematisasi yang lebih tinggi, dan beberapa produk konverter frekuensi khusus telah bermunculan. Dilaporkan bahwa dalam beberapa tahun terakhir, pasar konverter frekuensi di Tiongkok telah mempertahankan tingkat pertumbuhan 12-15%, dan diperkirakan akan terus tumbuh di atas 10% setidaknya selama 5 tahun ke depan. Saat ini, tingkat pertumbuhan kapasitas terpasang (daya) konverter frekuensi di pasar Tiongkok sebenarnya sekitar 20%. Pasar konverter frekuensi diperkirakan akan mencapai titik jenuh dan secara bertahap matang setidaknya 10 tahun kemudian.
1. Kecerdasan
Setelah konverter frekuensi cerdas terpasang di sistem, tidak perlu lagi melakukan banyak pengaturan fungsional. Konverter ini dapat dioperasikan dan digunakan dengan mudah, dengan tampilan status kerja yang jelas, diagnosis dan pemecahan masalah kesalahan, bahkan konversi komponen otomatis. Internet dapat digunakan untuk pemantauan jarak jauh guna menghubungkan beberapa inverter sesuai prosedur proses, membentuk sistem manajemen dan kontrol terintegrasi inverter yang optimal.
2. Spesialisasi
Berdasarkan karakteristik jenis beban tertentu, pembuatan konverter frekuensi khusus tidak hanya bermanfaat untuk mengendalikan motor beban secara ekonomis dan efektif, tetapi juga dapat mengurangi biaya produksi. Misalnya, konverter frekuensi untuk kipas dan pompa, konverter frekuensi untuk mesin pengangkat, konverter frekuensi untuk kontrol elevator, konverter frekuensi untuk kontrol tegangan, dan konverter frekuensi untuk AC.
3. Integrasi
Konverter frekuensi ini secara selektif mengintegrasikan komponen-komponen fungsional yang relevan seperti sistem identifikasi parameter, regulator PID, pengontrol PLC, dan unit komunikasi ke dalam sebuah mesin terintegrasi. Hal ini tidak hanya meningkatkan fungsionalitas dan keandalan sistem, tetapi juga secara efektif mengurangi volume sistem dan meminimalkan koneksi sirkuit eksternal. Menurut laporan, sebuah mesin kombinasi terintegrasi yang terdiri dari konverter frekuensi dan motor listrik telah dikembangkan, menjadikan keseluruhan sistem lebih kecil dan lebih mudah dikendalikan.
4. Perlindungan Lingkungan
Melindungi lingkungan dan memproduksi produk 'hijau' merupakan konsep baru bagi umat manusia. Di masa depan, konverter frekuensi akan lebih berfokus pada konservasi energi dan rendahnya polusi, yaitu meminimalkan polusi dan gangguan kebisingan serta harmonisa pada jaringan listrik dan peralatan listrik lainnya selama penggunaan.
5. Pematian sendiri, modularisasi, integrasi, dan kecerdasan komponen peralihan daya di sirkuit utama telah terus meningkatkan frekuensi peralihan dan selanjutnya mengurangi kerugian peralihan.
6. Berdasarkan struktur topologi rangkaian utama konverter frekuensi:
Konverter sisi grid dari konverter frekuensi sering menggunakan konverter 6 pulsa untuk perangkat tegangan rendah dan kapasitas kecil, sementara konverter multipleks 12 pulsa atau lebih digunakan untuk perangkat tegangan menengah dan kapasitas besar. Konverter sisi beban sering menggunakan inverter jembatan dua tingkat untuk perangkat tegangan rendah kapasitas kecil, sementara inverter multi tingkat digunakan untuk perangkat tegangan menengah kapasitas besar. Untuk transmisi operasi empat kuadran, untuk mencapai umpan balik energi regeneratif ke jaringan dan menghemat energi, inverter sisi grid harus berupa inverter reversibel. Pada saat yang sama, inverter PWM ganda dengan aliran daya dua arah telah muncul. Kontrol yang tepat dari inverter sisi grid dapat membuat arus input mendekati gelombang sinus dan mengurangi polusi ke jaringan. Saat ini, konverter frekuensi tegangan rendah dan menengah memiliki produk seperti itu.
7. Metode kontrol untuk inverter tegangan variabel modulasi lebar pulsa dapat mencakup kontrol modulasi lebar pulsa gelombang sinus (SPWM), kontrol PWM untuk menghilangkan orde harmonik tertentu, kontrol pelacakan arus, dan kontrol vektor ruang tegangan (kontrol pelacakan fluks magnetik).
8. Kemajuan metode kontrol penyesuaian konversi frekuensi untuk motor listrik AC terutama tercermin dalam pengembangan sistem kontrol vektor dan kontrol torsi langsung tanpa sensor kecepatan, yang telah bergeser dari kontrol skalar ke kontrol vektor kinerja dinamis tinggi dan kontrol torsi langsung.
9. Kemajuan mikroprosesor telah menjadikan kontrol digital sebagai arah pengembangan pengontrol modern: sistem kontrol gerak adalah sistem yang cepat, terutama kontrol motor AC berkinerja tinggi yang membutuhkan penyimpanan berbagai data dan pemrosesan informasi dalam jumlah besar secara cepat dan real-time. Dalam beberapa tahun terakhir, perusahaan-perusahaan asing besar telah berturut-turut meluncurkan inti berbasis DSP (Digital Signal Processor), yang dikombinasikan dengan sirkuit fungsional periferal yang diperlukan untuk kontrol motor, dan diintegrasikan ke dalam satu chip yang disebut pengontrol motor chip tunggal DSP. Harganya jauh lebih rendah, volumenya lebih kecil, strukturnya lebih ringkas, penggunaannya lebih nyaman, dan keandalannya meningkat. Dibandingkan dengan mikrokontroler biasa, DSP telah meningkatkan daya pemrosesan digitalnya 10-15 kali lipat untuk memastikan kinerja kontrol sistem yang unggul.
Kontrol digital menyederhanakan perangkat keras, dan algoritma kontrol yang fleksibel memberikan fleksibilitas tinggi dalam kontrol, memungkinkan penerapan hukum kontrol yang kompleks dan mewujudkan teori kontrol modern dalam sistem kontrol gerak. Mudah terhubung dengan sistem tingkat atas untuk transmisi data, memfasilitasi diagnosis kesalahan, memperkuat fungsi proteksi dan pemantauan, serta menjadikan sistem cerdas (seperti beberapa konverter frekuensi yang memiliki fungsi penyesuaian otomatis).
10. Motor sinkron AC telah menjadi primadona baru dalam transmisi AC yang dapat disetel, terutama motor sinkron magnet permanen. Motor ini memiliki struktur tanpa sikat, faktor daya tinggi, dan efisiensi tinggi, serta kecepatan rotor yang tersinkronisasi secara ketat dengan frekuensi daya. Terdapat dua jenis utama sistem kendali kecepatan frekuensi variabel motor sinkron: frekuensi variabel kendali eksternal dan frekuensi variabel kendali otomatis. Prinsip motor sinkron frekuensi variabel kendali mandiri sangat mirip dengan motor DC, menggantikan komutator mekanis motor DC dengan konverter elektronik daya. Saat menggunakan konverter tegangan AC-DC-AC, motor ini disebut "motor tanpa komutator DC" atau "motor DC tanpa sikat (BLDC)". Sistem kendali kecepatan mesin sinkron frekuensi variabel kendali mandiri tradisional memiliki sensor posisi rotor, dan sistem tanpa sensor posisi rotor saat ini sedang dikembangkan. Metode kendali frekuensi variabel motor sinkron juga dapat menggunakan kendali vektor, yang lebih sederhana daripada motor asinkron dalam hal kendali vektor yang berorientasi pada medan magnet rotor.
Singkatnya, tren pengembangan teknologi konverter frekuensi mengarah pada kecerdasan, pengoperasian mudah, fungsionalitas suara, keamanan dan keandalan, perlindungan lingkungan, kebisingan rendah, biaya rendah, dan miniaturisasi.