Các nhà cung cấp thiết bị hỗ trợ biến tần xin nhắc lại rằng biến tần là bộ biến đổi công suất trong hệ thống điều khiển chuyển động. Hệ thống điều khiển chuyển động hiện nay là một lĩnh vực kỹ thuật liên quan đến nhiều ngành, và xu hướng phát triển chung là: bộ biến đổi công suất cao tần, điều khiển kỹ thuật số, thông minh và kết nối mạng. Do đó, là một thành phần chuyển đổi công suất quan trọng của hệ thống, biến tần đã phát triển nhanh chóng bằng cách cung cấp nguồn điện xoay chiều hiệu suất cao có thể điều khiển được với điện áp biến thiên và tần số biến thiên.
Trong thế kỷ 21, vật liệu nền của điện tử công suất đã được chuyển đổi từ Si (silicon) sang SiC (silicon carbide), mở ra kỷ nguyên mới của các thiết bị điện tử công suất cao, dung lượng lớn, tần số cao, linh kiện mô-đun, thu nhỏ, thông minh và chi phí thấp. Nhiều thiết bị điện mới phù hợp với việc điều chỉnh tốc độ tần số thay đổi hiện đang được phát triển và nghiên cứu. Sự phát triển nhanh chóng của công nghệ thông tin và sự đổi mới liên tục của lý thuyết điều khiển sẽ ảnh hưởng đến xu hướng phát triển của bộ biến tần.
Với sự mở rộng thị trường và đa dạng hóa nhu cầu của người dùng, chức năng của các sản phẩm biến tần nội địa không ngừng được cải thiện và nâng cao, với mức độ tích hợp và hệ thống hóa cao hơn, và một số sản phẩm biến tần chuyên dụng đã xuất hiện. Theo báo cáo, trong những năm gần đây, thị trường biến tần tại Trung Quốc đã duy trì tốc độ tăng trưởng 12-15%, và dự kiến sẽ duy trì tốc độ tăng trưởng trên 10% trong ít nhất 5 năm tới. Hiện tại, tốc độ tăng trưởng công suất lắp đặt (điện năng) của biến tần tại thị trường Trung Quốc thực tế đạt khoảng 20%. Dự kiến thị trường biến tần sẽ đạt đến độ bão hòa và dần trưởng thành trong ít nhất 10 năm tới.
1. Trí thông minh
Sau khi lắp đặt biến tần thông minh vào hệ thống, không cần phải thực hiện quá nhiều cài đặt chức năng, dễ dàng vận hành và sử dụng, hiển thị trạng thái hoạt động rõ ràng, có thể chẩn đoán lỗi và xử lý sự cố, thậm chí tự động chuyển đổi linh kiện. Có thể sử dụng Internet để giám sát từ xa, thực hiện liên kết nhiều biến tần theo quy trình, tạo thành hệ thống quản lý và điều khiển biến tần tích hợp tối ưu.
2. Chuyên môn hóa
Dựa trên đặc tính của một loại tải nhất định, việc sản xuất biến tần chuyên dụng không chỉ mang lại lợi ích kinh tế và hiệu quả trong việc điều khiển động cơ của tải mà còn có thể giảm chi phí sản xuất. Ví dụ, biến tần cho quạt và máy bơm, biến tần cho máy nâng, biến tần cho điều khiển thang máy, biến tần cho điều khiển lực căng và biến tần cho điều hòa không khí.
3. Tích hợp
Bộ biến tần tích hợp chọn lọc các thành phần chức năng liên quan như hệ thống nhận dạng tham số, bộ điều chỉnh PID, bộ điều khiển PLC và bộ truyền thông vào một máy tích hợp, không chỉ nâng cao chức năng và độ tin cậy của hệ thống mà còn giảm thiểu hiệu quả kích thước hệ thống và giảm thiểu kết nối mạch ngoài. Theo báo cáo, một máy tích hợp biến tần và động cơ điện đã được phát triển, giúp toàn bộ hệ thống nhỏ gọn hơn và dễ điều khiển hơn.
4. Bảo vệ môi trường
Bảo vệ môi trường và sản xuất các sản phẩm "xanh" là một khái niệm mới của nhân loại. Trong tương lai, bộ biến tần sẽ tập trung nhiều hơn vào việc tiết kiệm năng lượng và giảm thiểu ô nhiễm, tức là giảm thiểu ô nhiễm và nhiễu sóng hài trên lưới điện và các thiết bị điện khác trong quá trình sử dụng.
5. Tính năng tự tắt, mô-đun hóa, tích hợp và thông minh của các thành phần chuyển mạch nguồn trong mạch chính đã liên tục tăng tần số chuyển mạch và giảm thêm tổn thất chuyển mạch.
6. Về mặt cấu trúc liên kết của mạch chính của bộ biến tần:
Bộ biến tần phía lưới điện thường sử dụng bộ biến tần 6 xung cho các thiết bị điện áp thấp và công suất nhỏ, trong khi bộ biến tần 12 xung hoặc nhiều hơn được sử dụng cho các thiết bị điện áp trung bình và công suất lớn. Bộ biến tần phía tải thường sử dụng bộ biến tần cầu hai cấp cho các thiết bị điện áp thấp và công suất nhỏ, trong khi bộ biến tần nhiều cấp được sử dụng cho các thiết bị điện áp trung bình và công suất lớn. Đối với việc truyền tải hoạt động bốn góc phần tư, để đạt được phản hồi năng lượng tái tạo về lưới điện và tiết kiệm năng lượng, bộ biến tần phía lưới điện phải là bộ biến tần thuận nghịch. Đồng thời, bộ biến tần PWM kép với dòng điện hai chiều đã xuất hiện. Việc điều khiển thích hợp bộ biến tần phía lưới điện có thể làm cho dòng điện đầu vào tiến gần đến dạng sóng sin và giảm ô nhiễm cho lưới điện. Hiện tại, cả bộ biến tần điện áp thấp và trung bình đều có những sản phẩm như vậy.
7. Các phương pháp điều khiển cho bộ biến tần điện áp biến đổi điều chế độ rộng xung có thể bao gồm điều khiển điều chế độ rộng xung sóng sin (SPWM), điều khiển PWM để loại bỏ các bậc sóng hài được chỉ định, điều khiển theo dõi dòng điện và điều khiển vectơ không gian điện áp (điều khiển theo dõi từ thông).
8. Sự tiến bộ của các phương pháp điều khiển biến đổi tần số cho động cơ điện xoay chiều chủ yếu được phản ánh trong sự phát triển của hệ thống điều khiển vectơ và điều khiển mô-men xoắn trực tiếp không có cảm biến tốc độ, đã chuyển từ điều khiển vô hướng sang điều khiển vectơ hiệu suất động cao và điều khiển mô-men xoắn trực tiếp.
9. Sự tiến bộ của vi xử lý đã đưa điều khiển số trở thành hướng phát triển của các bộ điều khiển hiện đại: hệ thống điều khiển chuyển động là hệ thống nhanh, đặc biệt là điều khiển hiệu suất cao cho động cơ AC đòi hỏi lưu trữ nhiều dữ liệu khác nhau và xử lý nhanh thời gian thực lượng thông tin lớn. Trong những năm gần đây, các công ty nước ngoài lớn đã liên tiếp ra mắt lõi dựa trên DSP (Bộ xử lý tín hiệu số), kết hợp với các mạch chức năng ngoại vi cần thiết cho điều khiển động cơ, được tích hợp vào một chip duy nhất gọi là bộ điều khiển động cơ đơn chip DSP. Giá thành giảm đáng kể, kích thước giảm, cấu trúc nhỏ gọn, sử dụng thuận tiện và độ tin cậy được cải thiện. So với các bộ vi điều khiển thông thường, DSP đã tăng công suất xử lý số lên 10-15 lần, đảm bảo hiệu suất điều khiển vượt trội của hệ thống.
Điều khiển số giúp đơn giản hóa phần cứng, và các thuật toán điều khiển linh hoạt mang lại tính linh hoạt cao trong điều khiển, cho phép triển khai các luật điều khiển phức tạp và hiện thực hóa lý thuyết điều khiển hiện đại trong các hệ thống điều khiển chuyển động. Dễ dàng kết nối với các hệ thống cấp cao hơn để truyền dữ liệu, hỗ trợ chẩn đoán lỗi, tăng cường chức năng bảo vệ và giám sát, đồng thời làm cho hệ thống trở nên thông minh (chẳng hạn như một số bộ biến tần có chức năng tự điều chỉnh).
10. Động cơ đồng bộ AC đã trở thành ngôi sao mới trong truyền động AC điều chỉnh, đặc biệt là động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu. Động cơ có cấu trúc không chổi than, hệ số công suất cao và hiệu suất cao, tốc độ rotor được đồng bộ hóa chặt chẽ với tần số nguồn. Có hai loại hệ thống điều khiển tốc độ động cơ đồng bộ tần số biến thiên chính: điều khiển ngoài tần số biến thiên và điều khiển tự động tần số biến thiên. Nguyên lý của động cơ đồng bộ tần số biến thiên tự điều khiển rất giống với động cơ DC, thay thế bộ chuyển mạch cơ học của động cơ DC bằng bộ biến đổi điện tử công suất. Khi sử dụng bộ biến đổi điện áp AC-DC-AC, nó được gọi là "động cơ DC không bộ chuyển mạch" hoặc "động cơ DC không chổi than (BLDC)". Hệ thống điều khiển tốc độ máy đồng bộ tần số biến thiên tự điều khiển truyền thống có cảm biến vị trí rotor, và một hệ thống không có cảm biến vị trí rotor hiện đang được phát triển. Phương pháp điều khiển tần số biến thiên của động cơ đồng bộ cũng có thể sử dụng điều khiển vector, đơn giản hơn động cơ không đồng bộ về mặt điều khiển vector định hướng theo từ trường rotor.
Tóm lại, xu hướng phát triển của công nghệ biến tần là hướng tới sự thông minh, vận hành dễ dàng, chức năng âm thanh, an toàn và tin cậy, bảo vệ môi trường, tiếng ồn thấp, chi phí thấp và thu nhỏ.