Leverantörer av utrustning för frekvensomvandlare påminner om att frekvensomvandlare är kraftomvandlare i rörelsestyrningssystem. Det nuvarande rörelsestyrningssystemet är ett tekniskt område som involverar flera discipliner, och den övergripande utvecklingstrenden är: växelströmsdrivna, högfrekventa kraftomvandlare, digital, intelligent och nätverksstyrning. Därför har frekvensomvandlare utvecklats snabbt som en viktig effektomvandlingskomponent i systemet genom att tillhandahålla styrbara högpresterande växelströmskällor med variabel spänning och variabel frekvens.
Under 2000-talet har substratet för kraftelektronik omvandlats från Si (kisel) till SiC (kiselkarbid), vilket inleder en era av högspänning, stor kapacitet, högfrekventa, modulära komponenter, miniatyrisering, intelligens och låga kostnader för nya kraftelektroniska apparater. Olika nya elektriska utrustningar som är lämpliga för variabel frekvenshastighetsreglering utvecklas och forskas för närvarande. Den snabba utvecklingen av IT-teknik och den kontinuerliga innovationen inom reglerteori kommer att påverka utvecklingstrenden för frekvensomvandlare.
I takt med att marknaden expanderar och användarnas efterfrågan diversifieras, förbättras och ökar funktionerna hos inhemska frekvensomvandlare ständigt, med högre integration och systematisering, och vissa specialiserade frekvensomvandlare har redan dykt upp. Det rapporteras att marknaden för frekvensomvandlare i Kina under senare år har upprätthållit en tillväxttakt på 12–15 %, och den förväntas upprätthålla en tillväxttakt på över 10 % under minst de kommande 5 åren. För närvarande är tillväxttakten för installerad kapacitet (effekt) för frekvensomvandlare på den kinesiska marknaden faktiskt cirka 20 %. Det förväntas att frekvensomvandlarmarknaden kommer att nå mättnad och gradvis mogna minst 10 år senare.
1. Intelligens
När den intelligenta frekvensomvandlaren har installerats i systemet behöver man inte göra så många funktionella inställningar. Den är enkel att använda och manövrera, med tydlig visning av arbetsstatus, och kan utföra feldiagnos och felsökning, och till och med automatisk komponentkonvertering. Internet kan användas för fjärrövervakning för att koppla samman flera växelriktare enligt processprocedurerna, vilket skapar ett optimerat integrerat hanterings- och styrsystem för växelriktaren.
2. Specialisering
Baserat på egenskaperna hos en viss typ av last är tillverkning av specialiserade frekvensomvandlare inte bara fördelaktigt för att ekonomiskt och effektivt styra lastens motor, utan kan också minska tillverkningskostnaderna. Till exempel frekvensomvandlare för fläktar och pumpar, frekvensomvandlare för lyftmaskiner, frekvensomvandlare för hissstyrning, frekvensomvandlare för spänningsreglering och frekvensomvandlare för luftkonditionering.
3. Integrering
Frekvensomvandlaren integrerar selektivt relevanta funktionella komponenter såsom parameteridentifieringssystem, PID-regulator, PLC-styrenhet och kommunikationsenhet i en integrerad maskin, vilket inte bara förbättrar funktionaliteten och ökar systemets tillförlitlighet, utan också effektivt minskar systemvolymen och minimerar externa kretsanslutningar. Enligt rapporter har en integrerad kombinationsmaskin av frekvensomvandlare och elmotor utvecklats, vilket gör hela systemet mindre i storlek och enklare att styra.
4. Miljöskydd
Att skydda miljön och tillverka "gröna" produkter är ett nytt koncept för mänskligheten. I framtiden kommer frekvensomvandlare att fokusera mer på energibesparing och låg förorening, det vill säga att minimera föroreningar och störningar från buller och övertoner på elnätet och annan elektrisk utrustning under användning.
5. Självavstängningen, modulariseringen, integrationen och intelligensen hos effektbrytarkomponenterna i huvudkretsen har kontinuerligt ökat switchfrekvensen och ytterligare minskat switchförlusterna.
6. Beträffande topologistrukturen för frekvensomvandlarens huvudkrets:
Frekvensomvandlaren på nätsidan använder ofta en 6-pulsomvandlare för lågspännings- och småkapacitetsenheter, medan en multiplexerad 12-pulsomvandlare eller mer används för mellanspännings- och storkapacitetsenheter. Lastsidesomvandlare använder ofta tvånivåbryggomvandlare för lågspänningsenheter med liten kapacitet, medan flernivåomvandlare används för mellanspänningsenheter med stor kapacitet. För överföring av fyrkvadrantsdrift, för att uppnå regenerativ energiåterkoppling till nätet och spara energi, bör nätsidesomvandlaren vara en reversibel omvandlare. Samtidigt har en dubbel PWM-omvandlare med dubbelriktat effektflöde framkommit. Korrekt styrning av nätsidesomvandlaren kan få ingångsströmmen att närma sig sinusvåg och minska föroreningar till nätet. För närvarande finns det sådana produkter för både låg- och mellanspänningsfrekvensomvandlare.
7. Styrmetoderna för pulsbreddsmodulerande variabla spänningsomformare kan inkludera sinusvågspulsbreddsmoduleringsstyrning (SPWM), PWM-styrning för att eliminera specificerade harmoniska ordningsföljningar, strömspårningsstyrning och spänningsrumsvektorstyrning (magnetisk flödesspårningsstyrning).
8. Framstegen inom frekvensomvandlingsjusteringsmetoder för växelströmsmotorer återspeglas huvudsakligen i utvecklingen av vektorstyrning och direkta momentstyrningssystem utan hastighetssensorer, vilka har övergått från skalär styrning till högdynamisk vektorstyrning och direkt momentstyrning.
9. Utvecklingen av mikroprocessorer har gjort digital styrning till utvecklingsriktningen för moderna styrenheter: rörelsestyrningssystem är snabba system, särskilt högpresterande styrning av växelströmsmotorer som kräver lagring av olika data och snabb realtidsbehandling av stora mängder information. Under senare år har stora utländska företag successivt lanserat DSP (Digital Signal Processor) baserade kärnor, kombinerade med perifera funktionella kretsar som krävs för motorstyrning, integrerade i ett enda chip som kallas DSP single-chip motor controller. Priset är kraftigt reducerat, volymen är minskad, strukturen är kompakt, användningen är bekväm och tillförlitligheten är förbättrad. Jämfört med vanliga mikrokontroller har DSP ökat sin digitala processorkraft med 10-15 gånger för att säkerställa överlägsen styrprestanda för systemet.
Digital styrning förenklar hårdvara, och flexibla styralgoritmer ger stor flexibilitet i styrningen, vilket möjliggör implementering av komplexa styrlagar och gör modern styrteori till verklighet i rörelsestyrningssystem. Det är enkelt att ansluta till system på högre nivå för dataöverföring, underlättar feldiagnostik, stärker skydds- och övervakningsfunktioner och gör systemet intelligent (t.ex. vissa frekvensomvandlare med självjusterande funktioner).
10. AC-synkronmotorer har blivit en ny stjärna inom justerbar AC-transmission, särskilt permanentmagnetsynkronmotorer. Motorn har en borstlös struktur, hög effektfaktor och hög verkningsgrad, och rotorhastigheten är strikt synkroniserad med effektfrekvensen. Det finns två huvudtyper av synkronmotorer med variabel frekvensstyrning: extern styrning med variabel frekvens och automatisk styrning med variabel frekvens. Principen för en självstyrd synkronmotor med variabel frekvens är mycket lik den för en likströmsmotor och ersätter den mekaniska kommutatorn i en likströmsmotor med en kraftelektronisk omvandlare. När man använder en AC-DC-AC-spänningsomvandlare kallas den "DC-kommutatorlös motor" eller "borstlös likströmsmotor (BLDC)". Det traditionella självstyrda synkronmotorns hastighetsstyrningssystem med variabel frekvens har en rotorpositionssensor, och ett system utan rotorpositionssensor utvecklas för närvarande. Den variabla frekvensstyrningsmetoden för synkronmotorer kan också använda vektorstyrning, vilket är enklare än asynkronmotorer när det gäller vektorstyrning orienterad enligt rotorns magnetfält.
Kort sagt går utvecklingstrenden för frekvensomvandlarteknik mot intelligens, enkel användning, god funktionalitet, säkerhet och tillförlitlighet, miljöskydd, lågt brus, låg kostnad och miniatyrisering.