Dobavitelji podporne opreme za frekvenčne pretvornike vas opominjajo, da so frekvenčni pretvorniki pretvorniki moči v sistemih za krmiljenje gibanja. Trenutni sistemi za krmiljenje gibanja so tehnično področje, ki vključuje več disciplin, splošni trend razvoja pa je: izmenično gnani, visokofrekvenčni pretvorniki moči, digitalni, inteligentni in omrežni nadzor. Zato so se frekvenčni pretvorniki kot pomembna komponenta sistema za pretvorbo moči hitro razvili z zagotavljanjem krmiljenih visokozmogljivih virov izmeničnega napajanja s spremenljivo napetostjo in spremenljivo frekvenco.
V 21. stoletju se je substrat močnostne elektronike preoblikoval iz Si (silicij) v SiC (silicijev karbid), kar je prineslo začetek obdobja visoke napetosti, velike zmogljivosti, visoke frekvence, modularnih komponent, miniaturizacije, inteligence in nizkih stroškov za nove močnostne elektronske naprave. Trenutno se razvija in raziskuje različna nova električna oprema, primerna za regulacijo hitrosti s spremenljivo frekvenco. Hiter razvoj IT-tehnologije in nenehne inovacije teorije krmiljenja bodo vplivale na trend razvoja frekvenčnih pretvornikov.
Z širjenjem trga in diverzifikacijo povpraševanja uporabnikov se funkcije domačih frekvenčnih pretvornikov nenehno izboljšujejo in povečujejo, z večjo integracijo in sistematizacijo, pojavili pa so se že nekateri specializirani frekvenčni pretvorniki. Poroča se, da je trg frekvenčnih pretvornikov na Kitajskem v zadnjih letih ohranil stopnjo rasti 12–15 % in pričakuje se, da bo vsaj naslednjih 5 let ohranil stopnjo rasti nad 10 %. Trenutno je stopnja rasti nameščene zmogljivosti (moči) frekvenčnih pretvornikov na kitajskem trgu dejansko okoli 20 %. Pričakuje se, da bo trg frekvenčnih pretvornikov dosegel nasičenost in postopoma dozorel vsaj 10 let pozneje.
1. Inteligenca
Ko je inteligentni frekvenčni pretvornik nameščen v sistem, ni treba izvajati toliko funkcionalnih nastavitev, saj ga je mogoče enostavno upravljati in uporabljati, z jasnim prikazom delovnega stanja, omogoča pa tudi diagnosticiranje in odpravljanje napak ter celo samodejno pretvorbo komponent. Internet se lahko uporablja za oddaljeno spremljanje, da se izvede povezava več razsmernikov v skladu s procesnimi postopki in se tako tvori optimiziran integriran sistem za upravljanje in nadzor razsmernikov.
2. Specializacija
Glede na značilnosti določene vrste obremenitve je izdelava specializiranih frekvenčnih pretvornikov koristna ne le za ekonomično in učinkovito krmiljenje motorja obremenitve, temveč lahko tudi zmanjša proizvodne stroške. Na primer, frekvenčni pretvorniki za ventilatorje in črpalke, frekvenčni pretvorniki za dvižne stroje, frekvenčni pretvorniki za krmiljenje dvigal, frekvenčni pretvorniki za krmiljenje napetosti in frekvenčni pretvorniki za klimatske naprave.
3. Integracija
Frekvenčni pretvornik selektivno integrira ustrezne funkcionalne komponente, kot so sistem za identifikacijo parametrov, PID regulator, PLC krmilnik in komunikacijska enota, v integriran stroj, kar ne le izboljša funkcionalnost in poveča zanesljivost sistema, temveč tudi učinkovito zmanjša prostornino sistema in minimizira zunanje povezave. Po poročilih je bil razvit integriran kombinirani stroj frekvenčnega pretvornika in elektromotorja, zaradi česar je celoten sistem manjši in ga je lažje upravljati.
4. Varstvo okolja
Varstvo okolja in proizvodnja »zelenih« izdelkov je nov koncept za človeštvo. Frekvenčni pretvorniki se bodo v prihodnosti bolj osredotočali na varčevanje z energijo in nizko onesnaževanje, torej na zmanjševanje onesnaženja in motenj zaradi hrupa in harmonikov v električnem omrežju in drugi električni opremi med uporabo.
5. Samodejni izklop, modularizacija, integracija in inteligenca komponent za preklop moči v glavnem vezju so nenehno povečevali frekvenco preklopa in dodatno zmanjšali izgube pri preklopu.
6. Glede na topološko strukturo glavnega vezja frekvenčnega pretvornika:
Frekvenčni pretvornik na strani omrežja pogosto uporablja 6-pulzni pretvornik za nizkonapetostne in naprave z majhno zmogljivostjo, medtem ko se za srednjenapetostne in naprave z veliko zmogljivostjo uporablja multipleksni 12-pulzni ali večpulzni pretvornik. Pretvorniki na strani bremena pogosto uporabljajo dvonivojske mostične razsmernike za nizkonapetostne naprave z majhno zmogljivostjo, medtem ko se večnivojski razsmerniki uporabljajo za srednjenapetostne naprave z veliko zmogljivostjo. Za prenos štirikvadrantnega delovanja, da bi dosegli regenerativno povratno informacijo o energiji v omrežje in prihranili energijo, mora biti razsmernik na strani omrežja reverzibilen razsmernik. Hkrati se je pojavil dvojni PWM razsmernik z dvosmernim pretokom moči. Pravilno krmiljenje razsmernika na strani omrežja lahko doseže, da se vhodni tok približa sinusnemu valu in zmanjša onesnaževanje omrežja. Trenutno so takšni izdelki na voljo tako za nizkonapetostne kot za srednjenapetostne frekvenčne pretvornike.
7. Metode krmiljenja za pretvornike s spremenljivo napetostjo s pulzno širinsko modulacijo lahko vključujejo krmiljenje s sinusnim pulzno širinskim moduliranjem (SPWM), krmiljenje s PWM za odpravo določenih harmonskih vrst, krmiljenje s sledenjem toka in krmiljenje vektorja napetostnega prostora (krmiljenje s sledenjem magnetnega pretoka).
8. Napredek metod krmiljenja s prilagoditvijo frekvenčne pretvorbe za izmenične elektromotorje se odraža predvsem v razvoju vektorskega krmiljenja in sistemov za neposredno krmiljenje navora brez senzorjev hitrosti, ki so se preusmerili od skalarnega krmiljenja k visoko dinamičnemu vektorskemu krmiljenju in neposrednemu krmiljenju navora.
9. Napredek mikroprocesorjev je digitalno krmiljenje postavil v smer razvoja sodobnih krmilnikov: sistemi za krmiljenje gibanja so hitri sistemi, zlasti visokozmogljivo krmiljenje AC motorjev, ki zahtevajo shranjevanje različnih podatkov in hitro obdelavo velikih količin informacij v realnem času. V zadnjih letih so velika tuja podjetja zaporedno lansirala jedra, ki temeljijo na DSP (digitalni signalni procesor), kombinirana s perifernimi funkcionalnimi vezji, potrebnimi za krmiljenje motorja, in integrirana v en sam čip, imenovan DSP enočipni krmilnik motorja. Cena se je močno znižala, prostornina se je zmanjšala, struktura je bila kompaktna, uporaba je bila priročna, zanesljivost pa je bila izboljšana. V primerjavi z običajnimi mikrokrmilniki je DSP svojo digitalno procesno moč povečal za 10–15-krat, kar zagotavlja vrhunsko delovanje sistema.
Digitalno krmiljenje poenostavlja strojno opremo, prilagodljivi algoritmi krmiljenja pa zagotavljajo veliko prilagodljivost pri krmiljenju, kar omogoča izvajanje kompleksnih zakonov krmiljenja in uresničevanje sodobne teorije krmiljenja v sistemih za krmiljenje gibanja. Enostavno se poveže s sistemi višje ravni za prenos podatkov, olajša diagnosticiranje napak, okrepi zaščitne in nadzorne funkcije ter naredi sistem inteligenten (kot na primer nekateri frekvenčni pretvorniki s funkcijami samonastavljanja).
10. Sinhroni motorji na izmenični tok so postali nova zvezda v nastavljivih prenosih izmeničnega toka, zlasti sinhroni motorji s trajnimi magneti. Motor ima brezkrtačno strukturo, visok faktor moči in visok izkoristek, hitrost rotorja pa je strogo sinhronizirana z omrežno frekvenco. Obstajata dve glavni vrsti sistemov za regulacijo hitrosti sinhronskih motorjev s spremenljivo frekvenco: zunanji nadzor spremenljive frekvence in avtomatski nadzor spremenljive frekvence. Načelo samoreguliranega sinhronskega motorja s spremenljivo frekvenco je zelo podobno načelu enosmernega motorja, pri čemer mehanski komutator enosmernega motorja nadomešča elektronski pretvornik moči. Pri uporabi pretvornika napetosti AC-DC-AC se to imenuje "enosmerni komutator brez komutatorja" ali "brezkrtačni enosmerni motor (BLDC)". Tradicionalni samoregulirani sistem za regulacijo hitrosti sinhronskega stroja s spremenljivo frekvenco ima senzor položaja rotorja, trenutno pa se razvija sistem brez senzorja položaja rotorja. Metoda regulacije spremenljive frekvence sinhronskih motorjev lahko uporablja tudi vektorsko krmiljenje, ki je enostavnejše od asinhronih motorjev v smislu vektorskega krmiljenja, usmerjenega glede na magnetno polje rotorja.
Skratka, trend razvoja tehnologije frekvenčnih pretvornikov je v smeri inteligence, enostavnega upravljanja, zanesljivosti in zanesljivosti, varstva okolja, nizkega hrupa, nizkih stroškov in miniaturizacije.