A frekvenciaváltókat támogató berendezések szállítói emlékeztetnek arra, hogy a frekvenciaváltók teljesítményátalakítók a mozgásvezérlő rendszerekben. A jelenlegi mozgásvezérlő rendszerek egy olyan műszaki terület, amely több tudományágat foglal magában, és az általános fejlesztési trend a következő: váltakozó áramú, nagyfrekvenciás teljesítményátalakítók, digitális, intelligens és hálózatba kapcsolt vezérlés. Ezért a rendszer fontos teljesítményátalakítási elemeként a frekvenciaváltók gyorsan fejlődtek azáltal, hogy vezérelhető, nagy teljesítményű, változtatható feszültségű és változtatható frekvenciájú váltakozó áramú tápforrásokat biztosítanak.
A 21. században a teljesítményelektronika alapanyaga a szilíciumról (Si) a szilícium-karbidra (SiC) változott, ezzel elérkezve a nagyfeszültségű, nagy kapacitású, nagyfrekvenciás, moduláris alkatrészek, miniatürizálás, intelligencia és az új teljesítményelektronikai eszközök alacsony költségének korszaka. Jelenleg különféle új, változtatható frekvenciasebesség-szabályozásra alkalmas elektromos berendezések fejlesztése és kutatása folyik. Az informatikai technológia gyors fejlődése és a szabályozáselmélet folyamatos innovációja hatással lesz a frekvenciaváltók fejlesztési trendjére.
A piac bővülésével és a felhasználói igények diverzifikálódásával a hazai frekvenciaváltó termékek funkciói folyamatosan fejlődnek és bővülnek, a nagyobb integráció és rendszerezés jellemzi őket, és már megjelentek speciális frekvenciaváltó termékek is. A jelentések szerint az elmúlt években a frekvenciaváltók piaca Kínában 12-15%-os növekedési ütemet produkált, és várhatóan legalább a következő 5 évben is 10% feletti növekedési ütemet fog fenntartani. Jelenleg a frekvenciaváltók beépített kapacitásának (teljesítményének) növekedési üteme a kínai piacon valójában 20% körül van. A várakozások szerint a frekvenciaváltó piac legalább 10 éven belül eléri a telítettséget és fokozatosan beérik.
1. Intelligencia
Miután az intelligens frekvenciaváltót telepítették a rendszerbe, nincs szükség számos funkcionális beállítás elvégzésére, könnyen kezelhető és használható, egyértelmű működési állapotkijelzéssel, hibakereséssel és hibaelhárítással, sőt automatikus alkatrész-átalakítással is elvégezhető. Az internet távfelügyeletre használható, így több inverter összekapcsolható a folyamateljárásoknak megfelelően, optimalizált inverter integrált menedzsment és vezérlőrendszert alkotva.
2. Specializáció
Egy bizonyos típusú terhelés jellemzői alapján speciális frekvenciaváltók gyártása nemcsak a terhelés motorjának gazdaságos és hatékony vezérlése szempontjából előnyös, hanem a gyártási költségeket is csökkentheti. Például frekvenciaváltók ventilátorokhoz és szivattyúkhoz, frekvenciaváltók emelőgépekhez, frekvenciaváltók felvonók vezérléséhez, frekvenciaváltók feszültségszabályozáshoz és frekvenciaváltók légkondicionálókhoz.
3. Integráció
A frekvenciaváltó szelektíven integrálja a releváns funkcionális komponenseket, például a paraméter-azonosító rendszert, a PID-szabályozót, a PLC-vezérlőt és a kommunikációs egységet egy integrált gépbe, ami nemcsak a funkcionalitást javítja és növeli a rendszer megbízhatóságát, hanem hatékonyan csökkenti a rendszer térfogatát és minimalizálja a külső áramköri csatlakozásokat. A jelentések szerint egy integrált kombinált gépet fejlesztettek ki, amely frekvenciaváltóból és villanymotorból áll, így a teljes rendszer mérete kisebb és könnyebben vezérelhető.
4. Környezetvédelem
A környezetvédelem és a „zöld” termékek gyártása új koncepció az emberiség számára. A jövőben a frekvenciaváltók nagyobb hangsúlyt fektetnek majd az energiatakarékosságra és az alacsony szennyezésre, azaz a zaj és a harmonikusok szennyezésének és interferenciájának minimalizálására az elektromos hálózatban és más elektromos berendezésekben használat közben.
5. A főáramkör teljesítménykapcsoló komponenseinek önkikapcsolása, modularizációja, integrációja és intelligenciája folyamatosan növelte a kapcsolási frekvenciát és tovább csökkentette a kapcsolási veszteségeket.
6. A frekvenciaváltó fő áramkörének topológiai felépítését tekintve:
A frekvenciaváltó hálózati oldali átalakítója gyakran 6 impulzusos átalakítót használ kisfeszültségű és kis kapacitású eszközökhöz, míg egy multiplexált 12 impulzusos vagy több impulzusos átalakítót közepes feszültségű és nagy kapacitású eszközökhöz. A terhelésoldali átalakítók gyakran kétszintű hídinvertereket használnak kisfeszültségű, kis kapacitású eszközökhöz, míg többszintű invertereket közepes feszültségű, nagy kapacitású eszközökhöz. A négynegyedes működés átviteléhez, a hálózatba történő regeneratív energia-visszacsatolás elérése és az energiamegtakarítás érdekében a hálózati oldali inverternek megfordítható inverternek kell lennie. Ugyanakkor megjelent a kétirányú teljesítményáramlású kettős PWM inverter. A hálózati oldali inverter megfelelő vezérlése a bemeneti áramot megközelítheti a szinuszhullámhoz, és csökkentheti a hálózat szennyezését. Jelenleg mind a kisfeszültségű, mind a középfeszültségű frekvenciaváltók rendelkeznek ilyen termékekkel.
7. Az impulzusszélesség-modulációval működő változtatható feszültségű inverterek vezérlési módszerei magukban foglalhatják a szinuszhullámú impulzusszélesség-modulációt (SPWM), a meghatározott harmonikus rendek kiküszöbölésére szolgáló PWM vezérlést, az áramkövető vezérlést és a feszültségtérvektor-vezérlést (mágneses fluxuskövető vezérlés).
8. A váltakozó áramú villanymotorok frekvenciaátalakításos vezérlési módszereinek fejlődése főként a vektorvezérlésű és a sebességérzékelők nélküli közvetlen nyomatékszabályozó rendszerek fejlődésében tükröződik, amelyek a skaláris vezérlésről a nagy dinamikus teljesítményű vektorvezérlésre és a közvetlen nyomatékszabályozásra váltottak.
9. A mikroprocesszorok fejlődése a digitális vezérlést tette a modern vezérlők fejlesztési irányává: a mozgásvezérlő rendszerek gyors rendszerek, különösen a váltakozó áramú motorok nagy teljesítményű vezérlése, amelyek különféle adatok tárolását és nagy mennyiségű információ gyors, valós idejű feldolgozását igénylik. Az elmúlt években a nagyobb külföldi vállalatok egymás után dobták piacra a DSP (digitális jelfeldolgozó) alapú magokat, amelyeket a motorvezérléshez szükséges perifériás funkcionális áramkörökkel kombináltak, egyetlen chipbe integrálva, amelyet DSP egychipes motorvezérlőnek neveznek. Az ár jelentősen csökkent, a térfogat csökkent, a szerkezet kompakt, a használat kényelmesebb, és a megbízhatóság javult. A hagyományos mikrovezérlőkkel összehasonlítva a DSP 10-15-szörösére növelte digitális feldolgozási teljesítményét, hogy biztosítsa a rendszer kiváló vezérlési teljesítményét.
A digitális vezérlés leegyszerűsíti a hardvert, a rugalmas szabályozási algoritmusok pedig nagy rugalmasságot biztosítanak a vezérlésben, lehetővé téve komplex szabályozási törvények megvalósítását, és a modern szabályozáselméletet valósággá téve a mozgásszabályozó rendszerekben. Könnyen csatlakoztatható felsőbb szintű rendszerekhez az adatátvitel érdekében, megkönnyíti a hibakeresést, megerősíti a védelmi és felügyeleti funkciókat, és intelligenssé teszi a rendszert (például egyes frekvenciaváltók önbeálló funkciókkal rendelkeznek).
10. Az AC szinkronmotorok, különösen az állandó mágneses szinkronmotorok, új sztárrá váltak az AC állítható átviteli rendszereiben. A motor kefe nélküli szerkezettel, nagy teljesítménytényezővel és nagy hatásfokkal rendelkezik, és a rotor fordulatszáma szigorúan szinkronizálva van a teljesítményfrekvenciával. A szinkronmotorok változtatható frekvenciájú fordulatszám-szabályozó rendszereinek két fő típusa van: külső vezérlésű változtatható frekvencia és automatikus vezérlésű változtatható frekvencia. Az önszabályozott változtatható frekvenciájú szinkronmotor elve nagyon hasonló az egyenáramú motorokéhoz, az egyenáramú motor mechanikus kommutátorát teljesítményelektronikai átalakítóval helyettesítve. AC-DC-AC feszültségátalakító használata esetén "DC kommutátor nélküli motornak" vagy "kefe nélküli egyenáramú motornak (BLDC)" nevezik. A hagyományos önszabályozott változtatható frekvenciájú szinkrongép fordulatszám-szabályozó rendszer rotorhelyzet-érzékelővel rendelkezik, és jelenleg egy rotorhelyzet-érzékelő nélküli rendszer fejlesztése folyamatban van. A szinkronmotorok változtatható frekvenciaszabályozási módszere vektorszabályozást is alkalmazhat, amely egyszerűbb, mint az aszinkronmotorok a rotor mágneses mezőjéhez igazított vektorszabályozás tekintetében.
Röviden, a frekvenciaváltó technológia fejlesztési trendjei az intelligencia, a könnyű kezelhetőség, a megbízható működés, a biztonság és megbízhatóság, a környezetvédelem, az alacsony zajszint, az alacsony költség és a miniatürizálás felé mutatnak.