變頻器的發(fā)展

1．主電路功率開關(guān)元件的自關(guān)斷化、模塊化,、集成化、智能化，開關(guān)頻率不斷提高,，開關(guān)損耗進一步降低。低壓小容量變頻器普遍采用的功率開關(guān)器件是：功率MOSFET,、IG－BT（絕緣柵雙極度晶體管）和IPM（智能功率模塊）,。中壓大容量變頻器采用有：GTO（門極可關(guān)斷晶閘管）、IGCT（集成門極換流晶閘管）,、SGCT（對稱門極換流晶閘管）,、IEGT（注入增強柵晶體管）和高壓IGBT。
2．變頻器主電路的拓撲結(jié)構(gòu)方面：變頻器的網(wǎng)側(cè)變流器對低壓小容量的常采用6脈沖變流器,，而對中壓大容量的采用多重化12脈沖以上的變流器,。負載側(cè)變流器對低壓小容量的常采用兩電平的橋式逆變器，而對中壓大容量的采用多電平逆變器,。值得注意的是,，對于四象限運行的傳動，為實現(xiàn)變頻器再生能量向電網(wǎng)回饋和節(jié)省能量,，網(wǎng)側(cè)變流器應(yīng)為可逆變流器,，出現(xiàn)了功率可雙向流動的雙PWM變頻器，對網(wǎng)側(cè)變流器加以適當(dāng)控制可使輸入電流接近正弦波,，并使系統(tǒng)的功率因數(shù)接近于1,，減少對電網(wǎng)的公害。目前,，低,、中壓變頻器都有這類產(chǎn)品。公用直流母線技術(shù)的采用使多臺（或多軸）傳動系統(tǒng)能量更好利用,，提高系統(tǒng)的整體運行效率,，并可降低變頻器本身的價格。公用直流母線也可以有再生型和非再生型的,。探索采用諧振直流環(huán)技術(shù)使變頻器的功率開關(guān)工作在軟開關(guān)狀態(tài),，器件損耗大大下降，開關(guān)頻率可進一步提高,，因電壓和電流尖峰引起的E－MI問題得到抑制,，可取消緩沖電路。
3．脈寬調(diào)制變壓變頻器的控制方法：正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）控制。消除次數(shù)諧波的PWM控制,。電流跟蹤控制,。電壓空間矢量控制（磁鏈跟蹤控制）。
4．交流電動機變頻調(diào)整控制方法的進展：由標(biāo)量控制（V／f控制和轉(zhuǎn)差頻率控制）向高動態(tài)性能的矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制發(fā)展,。開發(fā)無速度傳感器的矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng),。
5．微處理器的進步使數(shù)字控制成為現(xiàn)代控制器的發(fā)展方向，運動控制系統(tǒng)是快速系統(tǒng),，特別是交流電動機高性能的控制需要存儲多種數(shù)據(jù)和快速實時處理大量信息,。近幾年來，國外各大公司紛紛推出以DSP（數(shù)字信號處理器）為基礎(chǔ)的內(nèi)核,，配以電機控制所需的外圍功能電路,，集成在單一芯片內(nèi)的稱為DSP單片電機控制器（如ADI的ADMC3??系列、TI的TM S320C240和Motorola的DSP56F8??系列）,，價格大大降低,，體積縮小，結(jié)構(gòu)緊湊,，使用便捷,，可靠性提高。DSP的大速度為20～40MIPS,，單周期指令執(zhí)行時間快達幾十納秒,，它和普通的單片機相比，處理數(shù)字運算能力增強10～15倍,，確保系統(tǒng)有更*的控制性能,。數(shù)字控制使硬件簡化，柔性的控制算法使控制具有很大的靈活性,，可實現(xiàn)復(fù)雜控制規(guī)律,，使現(xiàn)代控制理論在運動控制系統(tǒng)中應(yīng)用成為現(xiàn)實，易于與上層系統(tǒng)連接進行數(shù)據(jù)傳輸,，便于故障診斷加強保護和監(jiān)視功能,，使系統(tǒng)智能化（如有些變頻器具有自調(diào)整功能）。
6．交流同步電動機已成為交流可調(diào)傳動中的一顆新星,，特別是永磁同步電動機,，電機獲得無刷結(jié)構(gòu)，功率因數(shù)高,，效率也高,，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速嚴格與電源頻率保持同步。同步電機變頻調(diào)速系統(tǒng)有他控變頻和自控變頻兩大類,。自控變頻同步電機在原理上和直流電機極為相似,，用電力電子變流器取代了直流電機的機械換向器，如采用交—直—交變壓變頻器時叫做“直流無換向器電機”或稱“無刷直流電動機（BLDC）”。傳統(tǒng)的自控變頻同步機調(diào)速系統(tǒng)有轉(zhuǎn)子位置傳感器,，現(xiàn)正開發(fā)無轉(zhuǎn)子位置傳感器的系統(tǒng),。同步電機的他控變頻方式也可采用矢量控制，其按轉(zhuǎn)子磁場定向的矢量控制比異步電機簡單,。開關(guān)磁阻式電機（SR）是一種特殊類型的同步電機,，定轉(zhuǎn)子為雙凸極結(jié)構(gòu)，結(jié)實無刷,，輸出轉(zhuǎn)矩較大,，由于SR電動機的繞組只需單方向電流，因此給它供電的只需單極性功率變換器就可以了,，電路簡單,。傳統(tǒng)的SR電動機調(diào)速系統(tǒng)同樣需要位置檢測器，目前也正在開發(fā)無位置傳感器的SR調(diào)速系統(tǒng),。SR電機優(yōu)點突出，應(yīng)用領(lǐng)域日益擴大,，稍顯遜色的是：SR電動機功率變換器輸出的是不規(guī)則電流脈沖,，低速時導(dǎo)致運行噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動問題較為突出，這有待于進一步改進控制方法,。

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