Frekvences pārveidotāja atbalsta iekārtu piegādātāji atgādina, ka frekvences pārveidotāji ir jaudas pārveidotāji kustības vadības sistēmās. Pašreizējā kustības vadības sistēma ir tehniska joma, kas ietver vairākas disciplīnas, un kopējā attīstības tendence ir: maiņstrāvas piedziņa, augstfrekvences jaudas pārveidotāji, digitālā, intelektiskā un tīkla vadība. Tāpēc frekvences pārveidotāji kā svarīga sistēmas jaudas pārveidošanas sastāvdaļa ir strauji attīstījušies, nodrošinot vadāmus augstas veiktspējas mainīga sprieguma un mainīgas frekvences maiņstrāvas barošanas avotus.
21. gadsimtā jaudas elektronikas substrāts ir mainījies no Si (silīcija) uz SiC (silīcija karbīdu), ievadot augstsprieguma, lielas ietilpības, augstas frekvences, modulāru komponentu, miniaturizācijas, intelekta un jaunu jaudas elektronisko ierīču zemo izmaksu laikmetu. Pašlaik tiek izstrādātas un pētītas dažādas jaunas elektroiekārtas, kas piemērotas mainīgas frekvences ātruma regulēšanai. Straujā IT tehnoloģiju attīstība un nepārtrauktā vadības teorijas inovācija ietekmēs frekvences pārveidotāju attīstības tendences.
Līdz ar tirgus paplašināšanos un lietotāju pieprasījuma dažādošanos, vietējo frekvenču pārveidotāju produktu funkcijas pastāvīgi uzlabojas un palielinās, palielinoties integrācijai un sistematizācijai, un jau ir parādījušies daži specializēti frekvenču pārveidotāju produkti. Tiek ziņots, ka pēdējos gados frekvenču pārveidotāju tirgus Ķīnā ir saglabājis 12–15% izaugsmes tempu, un tiek prognozēts, ka tas saglabās izaugsmes tempu virs 10% vismaz nākamos 5 gadus. Pašlaik frekvenču pārveidotāju uzstādītās jaudas (jaudas) pieauguma temps Ķīnas tirgū faktiski ir aptuveni 20%. Paredzams, ka frekvenču pārveidotāju tirgus sasniegs piesātinājumu un pakāpeniski nobriest vismaz 10 gadu laikā.
1. Intelekts
Pēc viedā frekvences pārveidotāja instalēšanas sistēmā vairs nav nepieciešams veikt tik daudz funkcionālo iestatījumu, to var viegli vadīt un lietot, ar skaidru darba stāvokļa displeju, un tas var veikt kļūmju diagnostiku un problēmu novēršanu, kā arī pat automātisku komponentu konvertēšanu. Internetu var izmantot attālinātai uzraudzībai, lai savienotu vairākus invertorus atbilstoši procesa procedūrām, veidojot optimizētu invertora integrētu vadības un kontroles sistēmu.
2. Specializācija
Pamatojoties uz noteikta veida slodzes īpašībām, specializētu frekvences pārveidotāju ražošana ir ne tikai izdevīga slodzes motora ekonomiskai un efektīvai vadībai, bet arī var samazināt ražošanas izmaksas. Piemēram, frekvences pārveidotāji ventilatoriem un sūkņiem, frekvences pārveidotāji pacelšanas mašīnām, frekvences pārveidotāji liftu vadībai, frekvences pārveidotāji sprieguma kontrolei un frekvences pārveidotāji gaisa kondicionēšanai.
3. Integrācija
Frekvences pārveidotājs selektīvi integrē tādas atbilstošas funkcionālās sastāvdaļas kā parametru identifikācijas sistēmu, PID regulatoru, PLC kontrolieri un komunikācijas bloku integrētā iekārtā, kas ne tikai uzlabo funkcionalitāti un palielina sistēmas uzticamību, bet arī efektīvi samazina sistēmas apjomu un ārējo ķēžu savienojumus. Saskaņā ar ziņojumiem ir izstrādāta integrēta frekvences pārveidotāja un elektromotora kombinētā iekārta, kas padara visu sistēmu mazāku un vieglāk vadāmu.
4. Vides aizsardzība
Vides aizsardzība un “zaļo” produktu ražošana ir jauns jēdziens cilvēcei. Nākotnē frekvences pārveidotāji vairāk koncentrēsies uz enerģijas taupīšanu un zemu piesārņojumu, tas ir, uz trokšņa un harmoniku piesārņojuma un traucējumu samazināšanu elektrotīklā un citās elektroiekārtās lietošanas laikā.
5. Galvenās ķēdes jaudas komutācijas komponentu pašizslēgšanās, modularizācija, integrācija un intelekts ir nepārtraukti palielinājuši komutācijas frekvenci un vēl vairāk samazinājuši komutācijas zudumus.
6. Frekvences pārveidotāja galvenās ķēdes topoloģiskās struktūras ziņā:
Frekvences pārveidotāja tīkla puses pārveidotājs zemsprieguma un mazas jaudas ierīcēm bieži izmanto 6 impulsu pārveidotāju, savukārt vidēja sprieguma un lielas jaudas ierīcēm izmanto multipleksētu 12 vai vairāk impulsu pārveidotāju. Slodzes puses pārveidotāji zemsprieguma mazas jaudas ierīcēm bieži izmanto divu līmeņu tilta invertorus, savukārt vidēja sprieguma lielas jaudas ierīcēm izmanto daudzlīmeņu invertorus. Lai pārraidītu četru kvadrantu darbību un panāktu reģeneratīvās enerģijas atgriezenisko saiti uz tīklu un taupītu enerģiju, tīkla puses invertoram jābūt atgriezeniskam invertoram. Tajā pašā laikā ir parādījies divkāršs PWM invertors ar divvirzienu jaudas plūsmu. Pareiza tīkla puses invertora vadība var panākt, ka ieejas strāva tuvojas sinusoīdai, un samazināt tīkla piesārņojumu. Pašlaik šādi produkti ir pieejami gan zemsprieguma, gan vidēja sprieguma frekvences pārveidotājiem.
7. Mainīga sprieguma invertoru ar impulsa platuma modulāciju vadības metodes var ietvert sinusoidāla impulsa platuma modulācijas (SPWM) vadību, PWM vadību noteiktu harmonisko secību novēršanai, strāvas izsekošanas vadību un sprieguma telpas vektora vadību (magnētiskās plūsmas izsekošanas vadību).
8. Maiņstrāvas elektromotoru frekvences pārveidošanas regulēšanas vadības metožu progress galvenokārt atspoguļojas vektoru vadības un tiešās griezes momenta vadības sistēmu bez ātruma sensoriem attīstībā, kas ir pārgājušas no skalāras vadības uz augstas dinamiskās veiktspējas vektoru vadību un tiešu griezes momenta vadību.
9. Mikroprocesoru attīstība ir padarījusi digitālo vadību par mūsdienu kontrolieru attīstības virzienu: kustības vadības sistēmas ir ātras sistēmas, īpaši augstas veiktspējas maiņstrāvas motoru vadība, kam nepieciešama dažādu datu glabāšana un liela informācijas apjoma ātra apstrāde reāllaikā. Pēdējos gados lieli ārvalstu uzņēmumi ir secīgi laiduši klajā uz DSP (digitālā signāla procesora) bāzes veidotus kodolus, kas apvienoti ar perifērijas funkcionālajām shēmām, kas nepieciešamas motora vadībai, un integrēti vienā mikroshēmā, ko sauc par DSP vienas mikroshēmas motora kontrolieri. Cena ir ievērojami samazināta, apjoms ir samazināts, struktūra ir kompakta, lietošana ir ērta un uzticamība ir uzlabota. Salīdzinot ar parastajiem mikrokontrolleriem, DSP ir palielinājis savu digitālās apstrādes jaudu 10–15 reizes, lai nodrošinātu izcilu sistēmas vadības veiktspēju.
Digitālā vadība vienkāršo aparatūru, un elastīgi vadības algoritmi nodrošina lielu vadības elastību, ļaujot ieviest sarežģītus vadības likumus un padarot mūsdienīgu vadības teoriju par realitāti kustību vadības sistēmās. To ir viegli savienot ar augstāka līmeņa sistēmām datu pārraidei, atvieglo kļūdu diagnostiku, stiprina aizsardzības un uzraudzības funkcijas un padara sistēmu inteliģentu (piemēram, dažiem frekvences pārveidotājiem ir pašregulējošas funkcijas).
10. Maiņstrāvas sinhronie motori ir kļuvuši par jaunu zvaigzni maiņstrāvas regulējamās transmisijas jomā, īpaši pastāvīgā magnēta sinhronie motori. Motoram ir bezkontaktu konstrukcija, augsts jaudas koeficients un augsta efektivitāte, un rotora ātrums ir stingri sinhronizēts ar jaudas frekvenci. Ir divi galvenie sinhrono motoru mainīgas frekvences ātruma regulēšanas sistēmu veidi: ārējās vadības mainīgā frekvence un automātiskās vadības mainīgā frekvence. Pašvadāma mainīgas frekvences sinhronā motora princips ir ļoti līdzīgs līdzstrāvas motora principam, aizstājot līdzstrāvas motora mehānisko komutatoru ar jaudas elektronisko pārveidotāju. Izmantojot maiņstrāvas-līdzstrāvas-maiņstrāvas sprieguma pārveidotāju, to sauc par "līdzstrāvas komutatora bezmotoru" vai "bezsuku līdzstrāvas motoru (BLDC)". Tradicionālajai pašvadāmai mainīgas frekvences sinhronās mašīnas ātruma regulēšanas sistēmai ir rotora pozīcijas sensors, un pašlaik tiek izstrādāta sistēma bez rotora pozīcijas sensora. Sinhrono motoru mainīgās frekvences regulēšanas metode var izmantot arī vektoru vadību, kas ir vienkāršāka nekā asinhronajiem motoriem, ņemot vērā vektoru vadību, kas orientēta atbilstoši rotora magnētiskajam laukam.
Īsāk sakot, frekvences pārveidotāja tehnoloģijas attīstības tendence ir vērsta uz intelektu, vienkāršu darbību, pareizu funkcionalitāti, drošību un uzticamību, vides aizsardzību, zemu trokšņa līmeni, zemām izmaksām un miniaturizāciju.