Dodavatelé podpůrného zařízení pro frekvenční měniče připomínají, že frekvenční měniče jsou výkonové měniče v systémech řízení pohybu. Současný systém řízení pohybu je technický obor, který zahrnuje několik disciplín a celkový vývojový trend je: střídavé napájení, vysokofrekvenční výkonové měniče, digitální, inteligentní a síťové řízení. Proto se frekvenční měniče jako důležitá součást systému pro přeměnu energie rychle rozvíjejí a poskytují řiditelné vysoce výkonné zdroje střídavého proudu s proměnným napětím a frekvencí.
V 21. století se substrát výkonové elektroniky transformoval z Si (křemíku) na SiC (karbid křemíku), což ohlašuje éru vysokého napětí, velké kapacity, vysoké frekvence, modulárních součástek, miniaturizace, inteligence a nízkých nákladů na nová výkonová elektronická zařízení. V současné době se vyvíjí a zkoumá řada nových elektrických zařízení vhodných pro regulaci otáček s proměnnou frekvencí. Rychlý rozvoj IT technologií a neustálá inovace teorie řízení ovlivní vývojový trend frekvenčních měničů.
S expanzí trhu a diverzifikací požadavků uživatelů se funkce domácích produktů s frekvenčními měniči neustále zlepšují a rozšiřují, s vyšší integrací a systematizací, a objevily se již některé specializované produkty s frekvenčními měniči. Uvádí se, že v posledních letech si trh s frekvenčními měniči v Číně udržel tempo růstu 12–15 % a očekává se, že si udrží tempo růstu přes 10 % po dobu nejméně příštích 5 let. V současné době je tempo růstu instalovaného výkonu (výkonu) frekvenčních měničů na čínském trhu ve skutečnosti kolem 20 %. Očekává se, že trh s frekvenčními měniči dosáhne nasycení a postupně dospěje nejméně po 10 letech.
1. Inteligence
Po instalaci inteligentního frekvenčního měniče do systému není nutné provádět tolik funkčních nastavení, lze jej snadno ovládat a používat, s jasným zobrazením provozního stavu a umožňuje diagnostiku a řešení problémů a dokonce i automatickou konverzi komponent. Internet lze použít pro vzdálené monitorování a propojit více měničů podle procesních postupů, čímž se vytvoří optimalizovaný integrovaný systém správy a řízení měniče.
2. Specializace
Na základě charakteristik určitého typu zátěže je výroba specializovaných frekvenčních měničů nejen výhodná pro ekonomické a efektivní řízení motoru zátěže, ale také může snížit výrobní náklady. Například frekvenční měniče pro ventilátory a čerpadla, frekvenční měniče pro zdvihací stroje, frekvenční měniče pro řízení výtahů, frekvenční měniče pro regulaci napětí a frekvenční měniče pro klimatizaci.
3. Integrace
Měnič kmitočtu selektivně integruje relevantní funkční komponenty, jako je systém identifikace parametrů, PID regulátor, PLC regulátor a komunikační jednotka, do integrovaného stroje, což nejen zlepšuje funkčnost a zvyšuje spolehlivost systému, ale také efektivně snižuje objem systému a minimalizuje připojení externích obvodů. Podle zpráv byl vyvinut integrovaný kombinovaný stroj frekvenčního měniče a elektromotoru, díky čemuž je celý systém menší a snadněji ovladatelný.
4. Ochrana životního prostředí
Ochrana životního prostředí a výroba „zelených“ produktů je pro lidstvo novým konceptem. V budoucnu se frekvenční měniče více zaměří na úsporu energie a nízké znečištění, tj. na minimalizaci znečištění a rušení hlukem a harmonickými v elektrické síti a dalších elektrických zařízeních během používání.
5. Samovypínání, modularizace, integrace a inteligence komponentů spínaných napájecích obvodů v hlavním obvodu neustále zvyšují spínací frekvenci a dále snižují spínací ztráty.
6. Z hlediska topologické struktury hlavního obvodu frekvenčního měniče:
Měnič kmitočtu na straně sítě často používá 6pulzní měnič pro nízkonapěťová a malokapacitní zařízení, zatímco pro středněnapěťová a velkokapacitní zařízení se používá multiplexní 12pulzní nebo vícepulzní měnič. Měniče na straně zátěže často používají dvouúrovňové můstkové měniče pro nízkonapěťová a malokapacitní zařízení, zatímco víceúrovňové měniče se používají pro středněnapěťová a velkokapacitní zařízení. Pro přenos čtyřkvadrantového provozu, aby se dosáhlo zpětné vazby regenerativní energie do sítě a šetřila se energie, měl by být měnič na straně sítě reverzibilní měnič. Zároveň se objevil duální PWM měnič s obousměrným tokem energie. Správné řízení měniče na straně sítě může dosáhnout sinusového tvaru vstupního proudu a snížit znečištění sítě. V současné době jsou takové produkty k dispozici pro nízkonapěťové i středněnapěťové měniče kmitočtu.
7. Metody řízení pro střídače s proměnným napětím a pulzně šířkovou modulací mohou zahrnovat sinusové řízení pulzně šířkovou modulací (SPWM), PWM řízení pro eliminaci specifických harmonických řádů, řízení sledování proudu a vektorové řízení napěťového prostoru (řízení sledování magnetického toku).
8. Pokrok v metodách regulace frekvenční konverze pro střídavé elektromotory se odráží především ve vývoji systémů vektorového řízení a přímého řízení momentu bez snímačů otáček, které se posunuly od skalárního řízení k vysoce dynamickému vektorovému řízení a přímému řízení momentu.
9. Pokrok mikroprocesorů učinil z digitálního řízení směr vývoje moderních řídicích jednotek: systémy řízení pohybu jsou rychlé systémy, zejména vysoce výkonné řízení střídavých motorů, které vyžadují ukládání různých dat a rychlé zpracování velkého množství informací v reálném čase. V posledních letech velké zahraniční společnosti postupně uvedly na trh jádra založená na DSP (digitálním signálovém procesoru), kombinovaná s periferními funkčními obvody potřebnými pro řízení motoru, integrovaná do jednoho čipu, nazývaného DSP jednočipový řídicí jednotka motoru. Cena je výrazně nižší, objem menší, konstrukce je kompaktnější, použití je pohodlné a spolehlivost se zvyšuje. Ve srovnání s běžnými mikrokontroléry se DSP zvýšil svůj digitální výpočetní výkon 10–15krát, aby se zajistil vynikající řídicí výkon systému.
Digitální řízení zjednodušuje hardware a flexibilní řídicí algoritmy poskytují velkou flexibilitu v řízení, což umožňuje implementaci složitých regulačních zákonů a proměňuje moderní teorii řízení v realitu v systémech řízení pohybu. Snadno se propojuje se systémy vyšší úrovně pro přenos dat, usnadňuje diagnostiku poruch, posiluje ochranné a monitorovací funkce a činí systém inteligentním (například některé frekvenční měniče s funkcemi samoregulace).
10. Synchronní motory na střídavý proud se staly novou hvězdou v oblasti regulovatelných převodů střídavého proudu, zejména synchronní motory s permanentními magnety. Motor má bezkartáčovou konstrukci, vysoký účiník a vysokou účinnost a otáčky rotoru jsou striktně synchronizovány s napájecí frekvencí. Existují dva hlavní typy systémů regulace otáček synchronních motorů s proměnnou frekvencí: externí regulace s proměnnou frekvencí a automatická regulace s proměnnou frekvencí. Princip samoregulovaného synchronního motoru s proměnnou frekvencí je velmi podobný principu stejnosměrného motoru, mechanický komutátor stejnosměrného motoru je nahrazen výkonovým elektronickým měničem. Použití měniče napětí AC-DC-AC se nazývá „bezkomutátorový stejnosměrný motor“ nebo „bezkartáčový stejnosměrný motor (BLDC)“. Tradiční samoregulační systém regulace otáček synchronního stroje s proměnnou frekvencí má snímač polohy rotoru a v současné době se vyvíjí systém bez snímače polohy rotoru. Metoda regulace otáček synchronních motorů s proměnnou frekvencí může také využívat vektorové řízení, které je jednodušší než u asynchronních motorů z hlediska vektorového řízení orientovaného podle magnetického pole rotoru.
Stručně řečeno, trend vývoje technologie frekvenčních měničů směřuje k inteligenci, snadné obsluze, spolehlivosti, bezpečnosti a ochraně životního prostředí, nízké hlučnosti, nízkým nákladům a miniaturizaci.