Furnizorii de echipamente de suport pentru convertizoare de frecvență vă reamintesc că acestea sunt convertoare de putere în sistemele de control al mișcării. Sistemul actual de control al mișcării este un domeniu tehnic care implică mai multe discipline, iar tendința generală de dezvoltare este: convertoare de putere de înaltă frecvență, acționate de curent alternativ, control digital, inteligent și în rețea. Prin urmare, ca o componentă importantă de conversie a puterii a sistemului, convertoarele de frecvență s-au dezvoltat rapid, oferind surse de alimentare de curent alternativ de înaltă performanță, controlabile, cu tensiune variabilă și frecvență variabilă.
În secolul XXI, substratul electronicii de putere a fost transformat de la Si (siliciu) la SiC (carbură de siliciu), inaugurând o eră a tensiunii înalte, capacității mari, frecvenței înalte, componentelor modulare, miniaturizării, inteligenței și costurilor reduse pentru noile dispozitive electronice de putere. Diverse echipamente electrice noi, potrivite pentru reglarea vitezei cu frecvență variabilă, sunt în curs de dezvoltare și cercetare. Dezvoltarea rapidă a tehnologiei IT și inovația continuă a teoriei controlului vor afecta tendința de dezvoltare a convertoarelor de frecvență.
Odată cu extinderea pieței și diversificarea cerințelor utilizatorilor, funcțiile produselor autohtone de convertoare de frecvență se îmbunătățesc și cresc constant, cu o integrare și sistematizare sporite, iar unele produse specializate de convertoare de frecvență au apărut deja. Se raportează că, în ultimii ani, piața convertoarelor de frecvență din China a menținut o rată de creștere de 12-15% și se așteaptă să mențină o rată de creștere de peste 10% pentru cel puțin următorii 5 ani. În prezent, rata de creștere a capacității instalate (puterii) convertoarelor de frecvență pe piața chineză este de fapt în jur de 20%. Se așteaptă ca piața convertoarelor de frecvență să ajungă la saturație și să se maturizeze treptat cel puțin 10 ani mai târziu.
1. Inteligență
După instalarea convertorului de frecvență inteligent în sistem, nu este nevoie să se efectueze atât de multe setări funcționale, acesta poate fi ușor de operat și utilizat, cu afișaj evident al stării de funcționare, putând fi diagnosticate și depanate erorile și chiar convertite automat componentele. Internetul poate fi utilizat pentru monitorizare de la distanță, pentru a realiza conectarea mai multor invertoare în funcție de procedurile de proces, formând un sistem optimizat de management și control integrat al invertorului.
2. Specializare
Pe baza caracteristicilor unui anumit tip de sarcină, fabricarea unor convertizoare de frecvență specializate nu este doar benefică pentru controlul economic și eficient al motorului sarcinii, ci poate reduce și costurile de fabricație. De exemplu, convertizoare de frecvență pentru ventilatoare și pompe, convertizoare de frecvență pentru utilaje de ridicat, convertizoare de frecvență pentru controlul lifturilor, convertizoare de frecvență pentru controlul tensiunii și convertizoare de frecvență pentru aer condiționat.
3. Integrare
Convertorul de frecvență integrează selectiv componente funcționale relevante, cum ar fi sistemul de identificare a parametrilor, regulatorul PID, controlerul PLC și unitatea de comunicație, într-o mașină integrată, care nu numai că îmbunătățește funcționalitatea și crește fiabilitatea sistemului, dar și reduce eficient volumul sistemului și minimizează conexiunile circuitelor externe. Conform rapoartelor, a fost dezvoltată o mașină combinată integrată formată din convertor de frecvență și motor electric, ceea ce face ca întregul sistem să fie mai mic ca dimensiuni și mai ușor de controlat.
4. Protecția mediului
Protejarea mediului și fabricarea de produse „verzi” reprezintă un concept nou pentru omenire. În viitor, convertoarele de frecvență se vor concentra mai mult pe conservarea energiei și poluarea redusă, adică pe minimizarea poluării și a interferențelor zgomotului și armonicelor asupra rețelei electrice și a altor echipamente electrice în timpul utilizării.
5. Auto-oprirea, modularizarea, integrarea și inteligența componentelor de comutare a puterii în circuitul principal au crescut continuu frecvența de comutare și au redus și mai mult pierderile de comutare.
6. În ceea ce privește structura topologică a circuitului principal al convertorului de frecvență:
Convertorul de frecvență de la rețea utilizează adesea un convertor cu 6 impulsuri pentru dispozitivele de joasă tensiune și capacitate mică, în timp ce un convertor multiplexat cu 12 impulsuri sau mai multe este utilizat pentru dispozitivele de medie tensiune și capacitate mare. Convertoarele de la sarcină utilizează adesea invertoare în punte cu două niveluri pentru dispozitivele de joasă tensiune și capacitate mică, în timp ce invertoarele multi-nivel sunt utilizate pentru dispozitivele de medie tensiune și capacitate mare. Pentru transmiterea funcționării în patru cadrane, pentru a obține feedback de energie regenerativă către rețea și a economisi energie, invertorul de la rețea ar trebui să fie un invertor reversibil. În același timp, a apărut un invertor PWM dual cu flux de putere bidirecțional. Controlul adecvat al invertorului de la rețea poate face ca curentul de intrare să se apropie de unda sinusoidală și poate reduce poluarea rețelei. În prezent, atât convertoarele de frecvență de joasă tensiune, cât și cele de medie tensiune au astfel de produse.
7. Metodele de control pentru invertoarele de tensiune variabilă cu modulație a lățimii impulsurilor pot include controlul modulației lățimii impulsurilor cu undă sinusoidală (SPWM), controlul PWM pentru eliminarea ordinelor armonice specificate, controlul urmăririi curentului și controlul vectorial spațial al tensiunii (controlul urmăririi fluxului magnetic).
8. Progresul metodelor de control al reglării prin conversie de frecvență pentru motoarele electrice de curent alternativ se reflectă în principal în dezvoltarea sistemelor de control vectorial și de control direct al cuplului fără senzori de viteză, care au trecut de la controlul scalar la controlul vectorial de înaltă performanță dinamică și controlul direct al cuplului.
9. Dezvoltarea microprocesoarelor a transformat controlul digital în direcția de dezvoltare a controlerelor moderne: sistemele de control al mișcării sunt sisteme rapide, în special controlul de înaltă performanță al motoarelor de curent alternativ, care necesită stocarea diverselor date și procesarea rapidă în timp real a unor cantități mari de informații. În ultimii ani, marile companii străine au lansat succesiv nuclee bazate pe DSP (Digital Signal Processor), combinate cu circuite funcționale periferice necesare pentru controlul motorului, integrate într-un singur cip numit controler de motor DSP pe un singur cip. Prețul este mult redus, volumul este redus, structura este compactă, utilizarea este convenabilă, iar fiabilitatea este îmbunătățită. Comparativ cu microcontrolerele obișnuite, DSP și-a mărit puterea de procesare digitală de 10-15 ori pentru a asigura performanțe superioare de control al sistemului.
Controlul digital simplifică hardware-ul, iar algoritmii de control flexibili oferă o mare flexibilitate în control, permițând implementarea unor legi de control complexe și transformând teoria modernă a controlului într-o realitate în sistemele de control al mișcării. Este ușor de conectat cu sisteme de nivel superior pentru transmiterea datelor, facilitează diagnosticarea defecțiunilor, consolidează funcțiile de protecție și monitorizare și face ca sistemul să fie inteligent (cum ar fi unele convertoare de frecvență cu funcții de autoreglare).
10. Motoarele sincrone de curent alternativ au devenit o nouă vedetă în transmisia reglabilă de curent alternativ, în special motoarele sincrone cu magneți permanenți. Motorul are o structură fără perii, un factor de putere ridicat și o eficiență ridicată, iar viteza rotorului este strict sincronizată cu frecvența de alimentare. Există două tipuri principale de sisteme de control al vitezei cu frecvență variabilă pentru motoare sincrone: frecvența variabilă cu control extern și frecvența variabilă cu control automat. Principiul motorului sincron cu frecvență variabilă autocontrolat este foarte similar cu cel al motorului de curent continuu, înlocuind comutatorul mecanic al motorului de curent continuu cu un convertor electronic de putere. Atunci când se utilizează un convertor de tensiune AC-DC-AC, acesta se numește „motor de curent continuu fără comutator” sau „motor de curent continuu fără perii (BLDC)”. Sistemul tradițional de control al vitezei mașinii sincrone cu frecvență variabilă autocontrolată are un senzor de poziție a rotorului, iar în prezent se dezvoltă un sistem fără senzor de poziție a rotorului. Metoda de control al frecvenței variabile a motoarelor sincrone poate utiliza și controlul vectorial, care este mai simplu decât motoarele asincrone în ceea ce privește controlul vectorial orientat în funcție de câmpul magnetic al rotorului.
Pe scurt, tendința de dezvoltare a tehnologiei convertoarelor de frecvență este către inteligență, operare ușoară, funcționalitate solidă, siguranță și fiabilitate, protecția mediului, zgomot redus, cost redus și miniaturizare.