變頻器是運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中的功率轉(zhuǎn)換器。今天的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)是一個(gè)包括許多學(xué)科的技術(shù)領(lǐng)域?？偟陌l(fā)展趨勢(shì)是:交流傳動(dòng)、高頻功率變換器、數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化控制。因此作為系統(tǒng)重要的電源轉(zhuǎn)換部件，通過提供可控的高性能交流電源，實(shí)現(xiàn)變壓變頻，發(fā)展迅速。
經(jīng)過大約30年的R&D和應(yīng)用實(shí)踐，隨著新型電力電子器件和高性能微處理器的應(yīng)用以及控制技術(shù)的發(fā)展，性價(jià)比越來(lái)越高，體積越來(lái)越小。然而，制造商仍在做出新的努力，不斷提高可靠性，以進(jìn)一步小型化、輕量化、高性能、多功能和無(wú)污染。由于該設(shè)備的性能取決于其輸出交流電壓的諧波對(duì)電機(jī)的影響，對(duì)電網(wǎng)和輸入功率因數(shù)的諧波污染，以及自身的能量損耗(即效率)。這里，就以大量的跨直-交叉型產(chǎn)品為例說明其發(fā)展趨勢(shì):
1.主電路中功率開關(guān)元件的自關(guān)斷、模塊化、集成化和智能化，開關(guān)頻率不斷提高，開關(guān)損耗進(jìn)一步降低。
2.主電路拓?fù)?
電網(wǎng)側(cè)轉(zhuǎn)換器通常針對(duì)低壓和小容量設(shè)備使用6脈沖轉(zhuǎn)換器，而中壓和大容量設(shè)備則使用多個(gè)12脈沖以上的轉(zhuǎn)換器。側(cè)變流器通常對(duì)低壓小容量設(shè)備采用兩電平橋式逆變器，而對(duì)中壓大容量設(shè)備采用多電平逆變器。對(duì)于四象限驅(qū)動(dòng)，為了實(shí)現(xiàn)再生能量對(duì)電網(wǎng)的反饋，節(jié)約能源，網(wǎng)側(cè)變流器應(yīng)為可逆變流器。同時(shí)出現(xiàn)了功率可以雙向流動(dòng)的雙PWM 。適當(dāng)控制網(wǎng)側(cè)變流器，可以使輸入電流接近正弦波，減少對(duì)電網(wǎng)的公共危害。目前中低壓產(chǎn)品都有這樣的產(chǎn)品。
3.脈寬調(diào)制型的控制方法可以采用正弦波脈寬調(diào)制(SPWM)控制、消除指定諧波的PWM控制、電流跟蹤控制、電壓空間矢量控制(磁通跟蹤控制)。
4.交流電機(jī)頻率控制方法的進(jìn)步主要體現(xiàn)在無(wú)速度傳感器的矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)從標(biāo)量控制向高動(dòng)態(tài)性能發(fā)展。
5.隨著微處理器的發(fā)展，數(shù)字控制已經(jīng)成為現(xiàn)代控制器的發(fā)展方向:運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)是一個(gè)快速系統(tǒng)，特別是對(duì)于交流電機(jī)的高性能控制，需要快速、實(shí)時(shí)地存儲(chǔ)各種數(shù)據(jù)和處理大量信息。近年來(lái)，國(guó)外各大公司紛紛推出基于DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)的內(nèi)核，配備電機(jī)控制所需的外圍功能電路，集成在一個(gè)名為DSP單片電機(jī)控制器的單芯片中，價(jià)格大幅降低，體積縮小，結(jié)構(gòu)緊湊，使用方便，可靠性提高。與普通單片機(jī)相比，DSP處理數(shù)字運(yùn)算的能力強(qiáng)10 ~ 15倍，從而保證了系統(tǒng)優(yōu)越的控制性能。
數(shù)字控制簡(jiǎn)化了硬件，靈活的控制算法使控制靈活，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制規(guī)則，使現(xiàn)代控制理論在運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)，易于與上層系統(tǒng)連接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，便于故障診斷，加強(qiáng)保護(hù)和監(jiān)控功能，使系統(tǒng)智能化。
6.交流同步電機(jī)，尤其是永磁同步電機(jī)，已經(jīng)成為交流調(diào)速領(lǐng)域的一顆新星。電機(jī)采用無(wú)刷結(jié)構(gòu)，功率因數(shù)高，效率高，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與工頻嚴(yán)格同步。同步電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)有兩類:單獨(dú)控制變頻和自控變頻。原則上，變頻同步電機(jī)與DC電機(jī)非常相似，DC電機(jī)的機(jī)械換向器被電力電子變換器取代。例如采用AC-DC-AC電壓變頻器時(shí)，稱為“DC無(wú)換向器電機(jī)”或“BLDC電機(jī)”。傳統(tǒng)的自控變頻同步電機(jī)速度控制系統(tǒng)有轉(zhuǎn)子位置傳感器，無(wú)轉(zhuǎn)子位置傳感器的系統(tǒng)正在開發(fā)中。矢量控制也可用于同步電機(jī)的其他受控變頻，其轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的矢量控制比異步電機(jī)簡(jiǎn)單。
