インバータ・エネルギーフィードバック装置のサプライヤーは、科学技術の継続的な発展に伴い、人々が電気エネルギーの節約にますます注意を払うようになったことを改めて認識しています。従来のDC駆動の弱点は、徐々に時代の要求を満たせなくなってきています。整流子はDCモーターのメンテナンスと使用を制限します。そこで、人々はAC速度制御技術の応用を研究し始めました。そして、1970年代になって初めて、電子技術、特に制御技術とマイクロエレクトロニクス技術の急速な発展により、DC速度制御は徐々にAC速度制御に置き換えられました。その結果、周波数変換器が誕生しました。
1. 周波数変換器について
周波数変換器の初期の機能は速度調整でしたが、技術の発展に伴い、現在中国における周波数変換器の応用は主に省エネに焦点を当て、電力分野における省エネの役割を重視しています。我が国はエネルギー不足に陥っており、技術的な問題によりエネルギーの利用率は高くありません。特にクリーンエネルギー源としての電気は極めて不足しています。膨大な電力消費の中で、省エネ状態のエネルギーは総エネルギー消費量のわずかな部分を占めるに過ぎません。しかし、中国には省エネのポテンシャルを秘めたモーターが数多く存在し、省エネへの応用は将来性が広く、非常に必要な潮流であり、これも可変周波数技術の発展をある程度促進しています。
2. 高調波について
周波数変換器の動作において、周波数波は最大の問題です。電子技術の発展により、一般的な周波数変換器は合理的なソフトウェアおよびハードウェア設計を通じてフィルタリング機能を実現できるようになりました。処理後、大部分の高次高調波を効果的に防止および除去し、電気製品の電磁両立性（EMC）への適合を確保します。しかし、一部の企業の電子機器、計測機器などは比較的老朽化しており、特定の高次高調波に特に敏感で、周波数変換器と組み合わせて使用すると正常に動作しない場合があります。このような状況の主な原因は、周波数変換器の整流器およびインバータ部の非線形成分が電源に変化を引き起こし、高調波干渉を引き起こし、周波数変換効果に影響を与えることです。主な解決策は、出力にシールドケーブルを使用することです。シングルエンド接地は干渉を効果的に防止できます。入出力部にフィルタを追加することで、低次高調波の振幅を大幅に低減し、高調波を除去することで省エネ効果を実現できます。信号制御、特にアナログ信号の場合、ツイストペアシールド線を用いたシングルエンド接地設計が一般的であり、外部干渉を効果的に防止できます。現在、周波数変換器に使用されているSPWM制御方式は、高調波成分の調整と歪み率の抑制に優れた効果を発揮します。そのため、PWM制御周波数変換器の高調波干渉耐性は、SPWM制御周波数変換器と比較して大きな差があります。
3. 工業生産における周波数変換器の応用
3.1 産業機械および装置のポンプ負荷における周波数変換器の応用
周波数変換器が産業機械設備のポンプ負荷に広く使用されている理由は、その強力な速度制御技術にあります。この技術は、モーターの固定子の周波数を使用してモーターの回転速度を適宜変更し、最終的にポンプ負荷の動作条件を変更して、元の設備が生産要件をより満たす能力を高めます。工業生産における機械設備とポンプの負荷に大きな変化がある場合、周波数変換器技術を使用して周波数変換器の出力を制御することで、ポンプ負荷が生産プロセス条件を満たすことができ、最高の省エネ効果が得られ、生産レベルが向上し、産業オートメーションのプロセスが加速され、設備の耐用年数が延長され、製品の品質が向上し、生産効率が向上し、企業がより高い経済利益を得ることができます。
3.2 産業生産機械のファン負荷における周波数変換器の応用
ファンは基本的に工業生産における冷却システム、ボイラーシステム、乾燥システム、排気システムに使用されています。生産工程では、生産技術と作業環境の良好な条件を実現するために、風量や温度など、生産に影響を与える要因を制御します。以前の制御プロセスでは、吹き出し口とバッフルの開閉度を調整する方法がよく使用されていました。この制御方法の欠点は、生産プロセスと作業条件に関係なく、ファンが常に一定の速度で動作することです。これは、生産プロセスと動作条件の条件を正確に満たすことができず、エネルギーを無駄にし、設備と材料を消費し、生産利益を減らし、設備の耐用年数を短くします。たとえば、化学繊維工場、製鉄所、セメント工場などはすべてファンを使用しています。吹き出し口を調整して風量を変更すると、モーターは常に全負荷で動作しますが、エアダンパーの開度は50％〜80％の間であり、これは無駄な動作になります。ファンの負荷には周波数コンバータ技術が使用されており、その無段階速度調節性能により、ファンの速度範囲が拡大し、信頼性が高まり、スケジュールが立てやすくなり、生産プロセスと作業条件に高い条件が実現します。
3.3 周波数変換器の省エネと消費削減への応用
繊維工場や製鉄所など、モータ負荷が概ね一定である場所では、モータは通常一定の出力で運転されるため、周波数変換器の性能は、滑らかな加減速、精密な制御トルク、良好な動作安定性など、他の機器で代替することが難しいため、十分に活用できます。このような工場では、周波数変換器は省エネ効果を発揮しないだけでなく、コストとエネルギー消費量が高いため、システム全体のコストが高くなり、より多くのエネルギーを消費します。一方、ファンやポンプなどの用途では、省エネと消費電力削減の特性が非常に顕著になります。これらの用途では、電流負荷が頻繁に変化します。複数のモータを並列に使用すると、設備コストが確実に増加します。従来の速度制御方式を使用すると、生産自動化の目標を達成するのにも役立ちません。このような場合、一部のメーカーはこの用途向けに専用の周波数変換器を製造しています。このタイプの周波数変換器は、高精度な速度制御とトルク制御の特性を備えていないため、製造コストも非常に低くなります。
4.周波数変換器の選択
周波数変換技術の発展により、現在市場には数多くのブランドと種類の周波数変換器が存在します。主な制御方式には、フラット圧力制御方式（U/F=K技術）、ベクトル制御方式（VECTOR技術とも呼ばれる）、直接トルク制御（DTC）技術などがあります。企業は、実際の状況に応じて周波数変換器を選択し、様々な設備の制御要件を満たすことができます。特に、可変トルク負荷の機械設備に周波数変換器を適用することで、より高い省エネ効果が得られます。周波数変換器の容量選定に関しては、負荷の実際の電流に基づいて科学的に選択する必要があります。また、実際のニーズに応じて、PIDを内蔵した構成制御の周波数変換器を選択することもできます。現在、市場に出回っている多くの周波数変換器はバスインターフェースを備えており、生産プロセスにおいて、周波数変換器はネットワークのノードとして他の通信機器に接続することで、効率を効果的に向上させ、省エネを実現し、制御精度とインテリジェント性の向上という好ましい傾向を促進します。フィールドバス技術は現在、コンピュータ制御技術、通信技術、自動制御原理技術を統合した高度な自動化技術です。そのため、1本の線で複数の信号パラメータを多機能伝送し、複数のデバイスに電力を供給することができ、電力消費量を削減するだけでなく、コストも削減できます。
周波数変換器の省エネ特性は社会から広く注目され、様々な分野で応用されています。市販の周波数変換器は主に交流モーターの速度調整に使用され、現在、応用分野で最も理想的で有望な速度制御ソリューションです。さらに重要なのは、周波数変換器には省エネ効果があり、省エネは産業発展とエネルギー消費において真剣に取り組まなければならない問題であり、企業の持続可能な発展を達成するための必要な保証です。その省エネ効果と速度制御技術により、周波数変換器は人気の自動化機器となり、急速に開発・応用されています。周波数変換器の将来性は非常に有望であり、より幅広い分野に適用され、企業のエネルギー消費削減と効率向上に大きな役割を果たす可能性があります。周波数変換器の応用は、非常に幅広い発展の見通しを持っています。