變頻的發展

    變頻的發展

    60年代

    20世紀60年代後半期開始，電力電子器件從SCR（晶閘管）
、GTO(門極可關斷晶閘管)、BJT(雙極型功率晶體管)、MOSFET(金屬氧化物場效應管)、SIT(靜電感應晶體管)、SITH(靜電感應晶閘管)、MGT(MOS控製晶體管)
、MCT(MOS控製晶閘管)發展到今天的IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)、HVIGBT(耐高壓絕緣柵雙極型晶閘管)，器件的更新促使電力變換技術的不斷發展。20世紀70年代開始，脈寬調製變壓變頻(PWM—VVVF)調速研究引起了人們的高度重視。20世紀80年代
，作為變頻技術核心的PWM模式優化問題吸引著人們的濃厚興趣

，並得出諸多優化模式，其中以鞍形波PWM模式效果最佳。20世紀80年代後半期開始，美
、日、德、英等發達國家的VVVF變頻器已投入市場並廣泛應用。

    變頻器一般是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控製裝置。

    VVVF變(bian)頻(pin)器(qi)的(de)控(kong)製(zhi)相(xiang)對(dui)簡(jian)單(dan)
，機(ji)械(xie)特(te)性(xing)硬(ying)度(du)也(ye)較(jiao)好(hao)，能(neng)夠(gou)滿(man)足(zu)一(yi)般(ban)傳(chuan)動(dong)的(de)平(ping)滑(hua)調(tiao)速(su)要(yao)求(qiu)，已(yi)在(zai)產(chan)業(ye)的(de)各(ge)個(ge)領(ling)域(yu)得(de)到(dao)廣(guang)泛(fan)應(ying)用(yong)。但(dan)是(shi)，這(zhe)種(zhong)控(kong)製(zhi)方(fang)式(shi)在(zai)低(di)頻(pin)時(shi)，由(you)於(yu)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)較(jiao)小(xiao)，受(shou)定(ding)子(zi)電(dian)阻(zu)壓(ya)降(jiang)的(de)影(ying)響(xiang)比(bi)較(jiao)顯(xian)著(zhu)，故(gu)造(zao)成(cheng)輸(shu)出(chu)最(zui)大(da)轉(zhuan)矩(ju)減(jian)小(xiao)。另(ling)外(wai)
，其(qi)機(ji)械(xie)特(te)性(xing)終(zhong)究(jiu)沒(mei)有(you)直(zhi)流(liu)電(dian)動(dong)機(ji)硬(ying)，動(dong)態(tai)轉(zhuan)矩(ju)能(neng)力(li)和(he)靜(jing)態(tai)調(tiao)速(su)性(xing)能(neng)都(dou)還(hai)不(bu)盡(jin)如(ru)人(ren)意(yi)，因(yin)此(ci)人(ren)們(men)又(you)研(yan)究(jiu)出(chu)矢(shi)量(liang)控(kong)製(zhi)變(bian)頻(pin)調(tiao)速(su)[1]。

    矢量控製變頻調速的做法是：將異步電動機在三相坐標係下的定子交流電流Ia
、Ib、Ic、通過三相—二相變換，等效成兩相靜止坐標係下的交流電流Ia1Ib1
，再通過按轉子磁場定向旋轉變換，等效成同步旋轉坐標係下的直流電流Im1、It1(Im1相當於直流電動機的勵磁電流；It1相當於與轉矩成正比的電樞電流)，然後模仿直流電動機的控製方法
，求得直流電動機的控製量，經過相應的坐標反變換，實現對異步電動機的控製。

    shiliangkongzhifangfadetichujuyouhuashidaideyiyi。ranerzaishijiyingyongzhong
，youyuzhuanziciliannanyizhunqueguance，xitongtexingshoudiandongjicanshudeyingxiangjiaoda，qiezaidengxiaozhiliudiandongjikongzhiguochengzhongsuoyongshiliangxuanzhuanbianhuanjiaofuza，shideshijidekongzhixiaoguonanyidadaolixiangfenxidejieguo。

    1985年，德國魯爾大學的DePenbrock教授首次提出了直接轉矩控製變頻技術。該技術在很大程度上解決了上述矢量控製的不足
，並以新穎的控製思想、簡潔明了的係統結構、優(you)良(liang)的(de)動(dong)靜(jing)態(tai)性(xing)能(neng)得(de)到(dao)了(le)迅(xun)速(su)發(fa)展(zhan)。該(gai)技(ji)術(shu)已(yi)成(cheng)功(gong)地(di)應(ying)用(yong)在(zai)電(dian)力(li)機(ji)車(che)牽(qian)引(yin)的(de)大(da)功(gong)率(lv)交(jiao)流(liu)傳(chuan)動(dong)上(shang)。並(bing)且(qie)變(bian)頻(pin)技(ji)術(shu)所(suo)應(ying)用(yong)到(dao)的(de)行(xing)業(ye)越(yue)來(lai)越(yue)廣(guang)泛(fan),和能源相關的行業都能用到.舉例:生活中空調,冰箱,洗衣機等等,工業:起重機等等

    zhijiezhuanjukongzhizhijiezaidingzizuobiaoxixiafenxijiaoliudiandongjideshuxuemoxing，kongzhidiandongjidecilianhezhuanju。tabuxuyaojiangjiaoliudiandongjihuachengdengxiaozhiliudiandongji，yinershengquleshiliangxuanzhuanbianhuanzhongdexuduofuzajisuan
；它不需要模仿直流電動機的控製，也不需要為解耦而簡化交流電動機的數學模型。

    VVVF變頻
、矢量控製變頻
、直接轉矩控製變頻都是交—直—交jiao變bian頻pin中zhong的de一yi種zhong。其qi共gong同tong缺que點dian是shi輸shu入ru功gong率lv因yin數shu低di，諧xie波bo電dian流liu大da，直zhi流liu回hui路lu需xu要yao大da的de儲chu能neng電dian容rong
，再zai生sheng能neng量liang又you不bu能neng反fan饋kui回hui電dian網wang
，即ji不bu能neng進jin行xing四si象xiang限xian運yun行xing。為wei此ci，矩ju陣zhen式shi交jiao—交變頻應運而生。由於矩陣式交—交變頻省去了中間直流環節
，從而省去了體積大、價格貴的電解電容。它能實現功率因數為l，輸入電流為正弦且能四象限運行，係統的功率密度大。該技術雖尚未成熟，但仍吸引著眾多的學者深入研究。

    70年代

    家用電器開始逐步變頻化，出現了電磁烹任器、變頻照明器具、變頻空調器

、變頻微波爐、變頻電冰箱、IH(感應加熱)飯堡、變頻洗衣機等。

    90年代

    家用電器則依托變頻技術
，主要瞄準高功能和省電。比如
，要求具有高速高出力、控製性能好、小型輕量、大容量
、高舒適感、長壽命、安全可靠、靜音、省電等優點。

    首shou先xian是shi電dian冰bing箱xiang
，由you於yu它ta處chu於yu全quan天tian工gong作zuo
，采cai用yong變bian頻pin製zhi冷leng後hou
，壓ya縮suo機ji始shi終zhong處chu在zai低di速su運yun行xing狀zhuang態tai，可ke以yi徹che底di消xiao除chu因yin壓ya縮suo機ji起qi動dong引yin起qi的de噪zao聲sheng，節jie能neng效xiao果guo更geng加jia明ming顯xian。

    其次
，空調器使用變頻後
，擴大了壓縮機的工作範圍，不需要壓縮機在斷續狀態下運行就可實現冷、暖nuan控kong製zhi，達da到dao降jiang低di電dian力li消xiao耗hao，消xiao除chu由you於yu溫wen度du變bian動dong而er引yin起qi的de不bu適shi感gan。近jin年nian來lai，新xin式shi的de空kong調tiao器qi已yi采cai用yong無wu刷shua直zhi流liu電dian動dong機ji實shi現xian變bian頻pin調tiao速su，其qi節jie能neng效xiao果guo較jiao交jiao流liu異yi步bu電dian動dong機ji變bian頻pin又you提ti高gao約yue10%—15%。為了進一步提高裝置的效能，近年來，日本的空調器又逐步從單純的PWM控製改為PWM十PAM混合控製方式。即較低速時采用PWM控製


，保持U/f為一定；當轉速大於一定值時，將調製度固定在最大值附近
，通過改變直流斬波器的導通占空LL

，提高逆變器輸入直流電壓值
，從而保持變頻器輸出電壓和轉速成比例
，這一區域稱為PAM區。采用混合控製方式後
，變頻器的輸入功率因數、電機效率、裝置綜合效率都比單獨PWA4控製時有較大幅度的提高[1]。

    當代

    新式的變頻冷藏庫不但耗電量減少、實現靜音化，而且利用高速運行能實現大幅度時快速冷凍；在(zai)洗(xi)衣(yi)機(ji)方(fang)麵(mian)
，過(guo)去(qu)使(shi)用(yong)變(bian)頻(pin)實(shi)現(xian)可(ke)變(bian)速(su)控(kong)製(zhi)
，提(ti)高(gao)洗(xi)淨(jing)性(xing)能(neng)，新(xin)流(liu)行(xing)的(de)洗(xi)衣(yi)機(ji)除(chu)了(le)節(jie)能(neng)和(he)靜(jing)音(yin)化(hua)外(wai)，還(hai)在(zai)確(que)保(bao)衣(yi)物(wu)柔(rou)和(he)洗(xi)滌(di)等(deng)方(fang)麵(mian)推(tui)出(chu)新(xin)的(de)控(kong)製(zhi)內(nei)容(rong)
；diancipengrenqiliyonggaopinganyingjiareshiguozizhijiefare，meiyouranqihedianjiaredechirebufen，yincibudananquan，haidafudutigaojiarexiaolv，qigongzuopinlvgaoyutingjiaozhishang
，congerxiaochulefanguozhendongyinqidezaosheng；IHdianfanbaodedaodehuolibidianjiareqigengqiang，erqieliyongbianpinkeyijinxinghuoliweitiao，zhiyaohelishejijiareganyingxianquan，kededaorenyidejiarebuju，chuifanxingnengshangleyigedangci；變(bian)頻(pin)微(wei)波(bo)爐(lu)利(li)用(yong)高(gao)頻(pin)電(dian)能(neng)給(gei)磁(ci)控(kong)管(guan)必(bi)要(yao)的(de)升(sheng)壓(ya)驅(qu)動(dong)，電(dian)源(yuan)結(jie)構(gou)小(xiao)
，爐(lu)內(nei)空(kong)間(jian)更(geng)寬(kuan)敞(chang)，新(xin)式(shi)微(wei)波(bo)爐(lu)能(neng)任(ren)意(yi)調(tiao)節(jie)電(dian)力(li)
，並(bing)根(gen)據(ju)不(bu)同(tong)食(shi)品(pin)選(xuan)擇(ze)最(zui)佳(jia)加(jia)熱(re)方(fang)式(shi)，縮(suo)短(duan)時(shi)間(jian)
，降(jiang)低(di)電(dian)耗(hao)；照(zhao)明(ming)方(fang)麵(mian)
，熒(ying)光(guang)燈(deng)使(shi)用(yong)高(gao)頻(pin)照(zhao)明(ming)
，可(ke)提(ti)高(gao)發(fa)光(guang)效(xiao)率(lv)，實(shi)現(xian)節(jie)能(neng)

，無(wu)閃(shan)爍(shuo)，易(yi)調(tiao)光(guang)，頻(pin)率(lv)任(ren)意(yi)可(ke)調(tiao)，鎮(zhen)流(liu)器(qi)小(xiao)型(xing)輕(qing)量(liang)。變(bian)頻(pin)技(ji)術(shu)正(zheng)在(zai)給(gei)形(xing)形(xing)色(se)色(se)的(de)家(jia)電(dian)帶(dai)來(lai)新(xin)的(de)革(ge)命(ming)，並(bing)將(jiang)給(gei)用(yong)戶(hu)帶(dai)來(lai)更(geng)大(da)的(de)福(fu)音(yin)。今(jin)後(hou)變(bian)頻(pin)技(ji)術(shu)還(hai)將(jiang)隨(sui)著(zhe)電(dian)力(li)電(dian)子(zi)器(qi)件(jian)、新型電力變換拓撲電路、濾波及屏蔽技術的進步而發展。家用太陽能發電係統還將給家電增添新的能源[1]。