變頻技術誕生背景是交流電機無級調速的廣泛需求。傳統(tǒng)的直流調速技術因體積大故障率高而應用受限。
20世紀60年代以后,電力電子器件普遍應用了晶閘管及其升級產(chǎn)品。但其調速性能遠遠無法滿足需要。1968年以丹佛斯為代表的高技術企業(yè)開始批量化生產(chǎn)變頻器,開啟了變頻器工業(yè)化的新時代。
20世紀70年代開始,脈寬調制變壓變頻(PWM-VVVF)調速的研究得到突破,20世紀80年代以后微處理器技術的完善使得各種優(yōu)化算法得以容易的實現(xiàn)。
20世紀80年代中后期,美、日、德、英等發(fā)達國家的 VVVF變頻器技術實用化,商品投入市場,得到了廣泛應用。 早的變頻器可能是日本人買了英國專利研制的。不過美國和德國憑借電子元件生產(chǎn)和電子技術的優(yōu)勢,高端產(chǎn)品迅速搶占市場。
大量使用的是二極管的變流器,它把工頻電源變換為直流電源。也可用兩組晶體管變流器構成可逆變流器,由于其功率方向可逆,可以進行再生運轉。
在整流器整流后的直流電壓中,含有電源6倍頻率的脈動電壓,此外逆變器產(chǎn)生的脈動電流也使直流電壓變動。為了抑制電壓波動,采用電感和電容吸收脈動電壓(電流)。裝置容量小時,如果電源和主電路構成器件有余量,可以省去電感采用簡單的平波回路。
變頻器還可以廣泛應用于傳送、起重、擠壓和機床等各種機械設備控制領域,它可以提高工藝水平和產(chǎn)品質量,減少設備的沖擊和噪聲,延長設備的使用壽命。采用變頻調速控制后,使機械系統(tǒng)簡化,操作和控制更加方便,有的甚至可以改變原有的工藝規(guī)范,從而提高了整個設備的功能。例如,紡織和許多行業(yè)用的定型機,機內溫度是靠改變送入熱風的多少來調節(jié)的。輸送熱風通常用的是循環(huán)風機,由于風機速度不變,送入熱風的多少只有用風門來調節(jié)。如果風門調節(jié)失靈或調節(jié)不當就會造成定型機失控,從而影響成品質量。循環(huán)風機高速啟動,傳動帶與軸承之間磨損非常厲害,使傳動帶變成了一種易耗品。在采用變頻調速后,溫度調節(jié)可以通過變頻器自動調節(jié)風機的速度來實現(xiàn),解決了產(chǎn)品質量問題。此外,變頻器能夠很方便地實現(xiàn)風機在低頻低速下啟動并減少了傳動帶與軸承之間的磨損,還可以延長設備的使用壽命,同時可以節(jié)能40%。
按直流電源的性質分類
在交-直-交型變頻器中,按主電路電源變換成直流電源的過程中,直流電源的性質分為電壓型變頻器和電流型變頻器。
變頻器常見的頻率給定方式主要有:操作器鍵盤給定、接點信號給定、模擬信號給定、脈沖信號給定和通訊方式給定等。這些頻率給定方式各有優(yōu)缺點,必須按照實際的需要進行選擇設置,同時也可以根據(jù)功能需要選擇不同頻率給定方式進行疊加和切換。