Les fournisseurs d'équipements pour convertisseurs de fréquence rappellent que ces derniers sont des convertisseurs de puissance utilisés dans les systèmes de commande de mouvement. Le domaine de la commande de mouvement actuel est un secteur technique pluridisciplinaire dont l'évolution générale est la suivante : alimentation en courant alternatif, convertisseurs de puissance haute fréquence, commande numérique, intelligente et en réseau. Par conséquent, en tant que composant essentiel de conversion de puissance du système, les convertisseurs de fréquence ont connu un développement rapide, offrant des sources d'alimentation CA à tension et fréquence variables et contrôlables, performantes et à hautes performances.
Au XXIe siècle, le substrat de l'électronique de puissance est passé du silicium au carbure de silicium, inaugurant une ère de haute tension, de grande capacité, de haute fréquence, de composants modulaires, de miniaturisation, d'intelligence et de faible coût pour les nouveaux dispositifs électroniques de puissance. Divers nouveaux équipements électriques adaptés à la régulation de vitesse à fréquence variable sont actuellement en cours de développement et de recherche. Le développement rapide des technologies de l'information et l'innovation constante en matière de théorie du contrôle influenceront l'évolution des convertisseurs de fréquence.
With the expansion of the market and the diversification of user demands, the functions of domestic frequency converter products are constantly improving and increasing, with higher integration and systematization, and some specialized frequency converter products have already emerged. It is reported that in recent years, the market for frequency converters in China has maintained a growth rate of 12-15%, and it is expected to maintain a growth rate of over 10% for at least the next 5 years. At present, the growth rate of installed capacity (power) of frequency converters in the Chinese market is actually around 20%. It is expected that the frequency converter market will reach saturation and gradually mature at least 10 years later.
1. Intelligence
After the intelligent frequency converter is installed in the system, there is no need to perform so many functional settings, it can be easily operated and used, with obvious working status display, and can achieve fault diagnosis and troubleshooting, and even automatic component conversion. The Internet can be used for remote monitoring to realize the linkage of multiple inverters according to the process procedures, forming an optimized inverter integrated management and control system.
2. Specialization
Based on the characteristics of a certain type of load, manufacturing specialized frequency converters is not only beneficial for economically and effectively controlling the motor of the load, but also can reduce manufacturing costs. For example, frequency converters for fans and pumps, frequency converters for lifting machinery, frequency converters for elevator control, frequency converters for tension control, and frequency converters for air conditioning.
3. Integration
The frequency converter selectively integrates relevant functional components such as parameter identification system, PID regulator, PLC controller, and communication unit into an integrated machine, which not only enhances functionality and increases system reliability, but also effectively reduces system volume and minimizes external circuit connections. According to reports, an integrated combination machine of frequency converter and electric motor has been developed, making the entire system smaller in size and easier to control.
4. Environmental Protection
Protecting the environment and manufacturing 'green' products is a new concept for humanity. In the future, frequency converters will focus more on energy conservation and low pollution, that is, minimizing the pollution and interference of noise and harmonics on the power grid and other electrical equipment during use.
5. The self turn off, modularization, integration, and intelligence of the power switching components in the main circuit have continuously increased the switching frequency and further reduced the switching losses.
6. In terms of the topology structure of the main circuit of the frequency converter:
The grid side converter of the frequency converter often uses a 6-pulse converter for low voltage and small capacity devices, while a multiplexed 12 pulse or more converter is used for medium voltage and large capacity devices. Load side converters often use two-level bridge inverters for low-voltage small capacity devices, while multi-level inverters are used for medium voltage large capacity devices. For the transmission of four quadrant operation, in order to achieve regenerative energy feedback to the grid and save energy, the grid side inverter should be a reversible inverter. At the same time, a dual PWM inverter with bidirectional power flow has emerged. Proper control of the grid side inverter can make the input current approach sine wave and reduce pollution to the grid. At present, both low and medium voltage frequency converters have such products.
7. The control methods for pulse width modulation variable voltage inverters can include sine wave pulse width modulation (SPWM) control, PWM control to eliminate specified harmonic orders, current tracking control, and voltage space vector control (magnetic flux tracking control).
8. The progress of frequency conversion adjustment control methods for AC electric motors is mainly reflected in the development of vector control and direct torque control systems without speed sensors, which have shifted from scalar control to high dynamic performance vector control and direct torque control.
9. The advancement of microprocessors has made digital control the development direction of modern controllers: motion control systems are fast systems, especially high-performance control of AC motors that require storage of various data and fast real-time processing of large amounts of information. In recent years, major foreign companies have successively launched DSP (Digital Signal Processor) based cores, combined with peripheral functional circuits required for motor control, integrated into a single chip called DSP single-chip motor controller. The price is greatly reduced, the volume is reduced, the structure is compact, the use is convenient, and the reliability is improved. Compared with ordinary microcontrollers, DSP has increased its digital processing power by 10-15 times to ensure superior control performance of the system.
Digital control simplifies hardware, and flexible control algorithms provide great flexibility in control, enabling the implementation of complex control laws and making modern control theory a reality in motion control systems. It is easy to connect with upper level systems for data transmission, facilitates fault diagnosis, strengthens protection and monitoring functions, and makes the system intelligent (such as some frequency converters having self-adjusting functions).
10. Les moteurs synchrones à courant alternatif (CA) sont devenus incontournables dans le domaine de la transmission à fréquence variable, notamment les moteurs synchrones à aimants permanents. Ces moteurs présentent une structure sans balais, un facteur de puissance élevé et un rendement élevé, et leur vitesse de rotation est parfaitement synchronisée avec la fréquence du réseau. Il existe deux principaux types de systèmes de variation de fréquence pour moteurs synchrones : la variation de fréquence à commande externe et la variation de fréquence à commande automatique. Le principe de fonctionnement d'un moteur synchrone à variation de fréquence à commande automatique est très similaire à celui d'un moteur à courant continu (CC), le collecteur mécanique étant remplacé par un convertisseur électronique de puissance. Lorsqu'un convertisseur de tension CA-CC-CA est utilisé, on parle alors de « moteur CC sans collecteur » ou de « moteur CC sans balais (BLDC) ». Les systèmes traditionnels de variation de fréquence à commande automatique pour moteurs synchrones sont équipés d'un capteur de position du rotor, mais des systèmes sans capteur sont actuellement en développement. La variation de fréquence des moteurs synchrones peut également être contrôlée par vecteur, une méthode plus simple que pour les moteurs asynchrones, car le contrôle vectoriel est orienté en fonction du champ magnétique du rotor.
En résumé, la tendance de développement de la technologie des convertisseurs de fréquence est axée sur l'intelligence, la facilité d'utilisation, le bon fonctionnement, la sécurité et la fiabilité, la protection de l'environnement, le faible bruit, le faible coût et la miniaturisation.