变频器应用现状与发展趋势

刘玉丛

摘要

在电子技术不断进步和发展的形势下，变频器技术及其设备的发展也在逐渐完善，越来越多的新型技术和材料被应用在变频器研制中，进一步解决了运行电路中的高压问题。为此，本文研究了变频器的发展现状、应用现状、发展趋势，旨在为更多合理能源在变频器中的应用提供参考意见。

【关键词】变频器 应用现状 发展趋势

变频器指的指一种通过电力半导体，将工频电源转换成另外一种频率电源的控制装置，将变频器应用在高压电动机中，能够充分的发挥电动机的节能优势，推动国民经济更好的发展。在国民经济水平不断提高的形势下，中小功率变频器的应用范围开始扩展，并在电力节能方面发挥了不可取代的作用。

1 变频器的发展现状

1.1 国际变频器的发展现状

国际变频器发展历史较为久远，并且大多数发达国家已经形成了相对完善的变频技术和变频器发展体系。具体的变频器发展现状如下：由于其发展时间较长，因此相关工艺和生产规模较为完善，生产经验较为丰富，产品质量较高;大多数变频器生产企业能够生产出功率在1万kV以上的变频器;新型材料和制作工艺开始被应用在变频器研制中，提高了变频器的可调节功率、应用功能、智能化程度，高压变频器在各个行业中的应用频率在逐渐提高。

1.2 国内变频器的发展现状

国内变频器生产仍然以中小型变频器为主，并且大多数适合低压产品，关于高压变频器的研究较少。在变频技术发展方面，仅有少数的研制企业能够应用V/F控制方式，致使我国高压变频器的性能还有待完善，并且需要大量进口。具体的变频器发展现状如下：大多数变频器生产企业缺乏专业的设备支持和资金支持，导致变频器生产技术水平和产品科技含量较低，但是价格也相对低廉;国内变频器研制和发展尚未形成一套完善的体系，导致产品之间的性能差异较大，且功率等级较低，大多数在3500KW以下;目前，国内生产企业已经研制出了具备恢复瞬时掉电和故障再恢复功能的变频器，并展开了关于四象限运行变频器的研制。

2 变频器的应用现状

2.1 变频调速技术和系统的应用

变频器的最早应用开始于调速系统，在变频器逐渐完善的同时，变频调速技术日趋成熟，尤其是发达国家的变频技术已经向产业化和集成化的方向发展，并且具备了一定规模和发展实力。

变频调节技术和变频器应用的目的就是对电机进行调速控制，以此另电机可以进入到任意一种运行模式，来实现对电机的调节和控制。变频器的运行原理如下：改变电机定子的供电频率，进而改变电机的同步转速。通过电机转速的计算公式可以发现电机转速取决于电机定子的旋轉磁场。电机定子的旋转磁场的计算公式如下：n=t*f/p，由此可见，电机定子的旋转磁场取决于供电频率，其中，t为电机的运转时间、P为电机运行的极对数，f为供电电源的频率。此时，在同一电机中，p保持不变，如果f发生了改变，电机的转速n也会随之改变，另公式中的各个变量维持平衡发展的关系，进而实现调节电机转速的目的。

2.2 变频器和变频调速系统的应用优势

变频器应用的最大优势是将传统电机调速模式中的机械调速调节成了纯电气化智能调速，这种转变在减少电机调速成本的同时，还确保了调节设备的原有机械性能。具体的变频器和变频调速系统应用优势如下：

（1）可以实现精确且高效的调速，并且更好的满足了传动机械的运行需求。

（2）变频器的启动和停止较为缓和，避免了启动和停止操作下产生的冲击电流给电网造成较大的影响甚至损害，进而延长了变频器的应用期限，提高了变频器应用的可靠性和精确性。

（3）变频器的应用不受电源频率的影响，并且可以实现开环、闭环、自动控制等多种操作。

（4）变频器内部应用的微控制器可以实现一机多控功能，提高了变频器应用的经济效益，并且为电机提供了不同类型的保护功能，为电机的安全运行打下了坚实的基础。

2.3 节能作用显著

据相关调查显示，如果针对注塑机应用变频器和变频调节技术，在并不改变注塑机原有内在结构的基础上，注塑机在控制油泵运行压力和流量方面，平均节约的电量在40%左右。事实证明，变频器在注塑机中的应用完全可以代替传统的比例阀节流调速模式，并且大幅度减少了注塑机的应用能源，为此，大多数注塑厂针对注塑机进行了变频调节改造。除了重工业外，变频器及变频调节技术还被广泛的应用在了其他领域，如供水系统建设、空调设备安装、工业生产过程控制、电梯运行、机床运转等，在提高控制和管理精确程度的同时，减轻了工作人员的压力，并且提高了企业的经济效益。

3 变频器的发展趋势

3.1 向主控一体化方向发展

现阶段，日本的三菱公司已经研制出了DIPIPM模块，该模块的研制成功和应用代表控制电路已经达到了一体化和智能化的水平，高性能化的控制理念也被广泛接受，进而提高了家用电器应用的可靠性和节能性。

3.2 向小型化方向发展

变频器属于一种应用重要性较高的交换功率设备，随着电频调节技术及变频器安装方式的不断完善，变频器向小型化方向发展的趋势也逐渐显示出来，ABB公司宣称最理想的变频器应当像接触器一样操作简单且实用性较强。

3.3 向减少电磁噪音方向发展

在未来的生活和生产中，应用的控制电源大多是推崇半谐振模式，这要求未来的变频器在具备抗干扰功能的同时，具备抑制高次谐波和减少谐波污染的功能。而减少谐波及其污染的主要方式是改善输入电流波形，将电源控制开关的功率控制在30-50MHz左右。

3.4 向系统化方向发展

变频器将向集成化的方向发展，由此而可见，提高变频器运行性能的重要意义，技术人员需要致力于对变频器运行系统的研究，同时提高变频器的集成化程度和运行性能。

4 结束语

总之，变频器的研制和应用需要注重和其他先进的技术的结合，以降低设备运行时间和提高设备运行性能为目的，不断的完善运行系统和控制功能，推动变频器向主控一体化、小型化、电磁噪音较少、系统化方向发展，切实提高变频器的运行性能。

参考文献

[1]李方园.变频器在造纸工业中的应用现状及发展趋势[J].中国造纸，2014，07：58-60.

[2]于庆广，朱洪波，张俊杰.高压变频器的拓扑结构及其在火力发电厂的应用[J].电工技术杂志，2012，12：1-4.

[3]徐甫荣，陈辉明.高压变频调速技术应用现状与发展趋势[J].变频器世界，2017，04：61-67.