摘要：随着电力电子技术的不断发展，变频技术得到了飞速发展，变频器价格的降低，使用寿命的延长，维修的方便，使得变频技术广泛应用在空调系统的冷冻水泵、冷却水泵、空调末端风机中。目前，国内不少专门研究空调节电的公司，其主要节电技术是变频调速。在民用建筑中，生活水泵、电梯普遍采用变频技术，实际工程设计中也越来越多地使用变频器。因此，本文主要对现代变频器的技术特点与发展方向进行分析研究。
关键词：变频器技术；特点；发展方向
一、变频器的技术特点分析
变频器是利用电力半导体器件的通断作用，将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。我们现在使用的变频器主要采用交———直———交方式，先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机，达到调速节能的目的。
变频调速是调速性能最好且最具有发展前途的调速技术，其主要优点是：节能效果好，可高达55％以上；调整范围宽，调速比可达到20∶1；启动及制动性能好，可实现软启动、自动平滑加减速及快速制动；保护功能完善，可实现过压、欠压、过载、过流、瞬间停电、短路、失速等多种保护方式，且能实现故障判断显示，易于在电子计算机系统中使用，可实现远距离控制。
1.1受控的停止方式
在变频调速中，如同对加速进行控制一样，对停止方式也可以受控，并且还能够对减速停车、自由停车、减速停车＋直流制动等不同的停止方式进行选择，从而减少对机械部件和电机的冲击，增加其使用寿命同时也使整个系统更加安全可靠。
1.2可调的转矩极限
通过变频调速后，产品的可靠性和工艺过程的连续性以及机械损坏的保护都可以通过设置相应的转矩极限来实现。目前的变频技术转矩的控制精度都能达到百分之三至百分之五左右，实现了转矩极限可调性。在工频状态下，电机无法像在变频控制一样设置精确的转矩值，而只能通过检测电流值或热保护来进行控制。
1.3减少机械传动部件
为能生产降低成本和利润空间，提高机器的稳定性。高效的转矩输出可以在矢量控制变频器加上同步电机来实现，从而使齿轮箱等机械传动部件得到了节省，最终构成直接变频传动系统。
二、变频器的实践应用分析
变频器除了部分应用在变频电源中，另外大部分都是应用在电动机调速中，其作用主要包括两个方面:第一，节能，与直接电网相比而言，在推广变频器之后可以起到省电、节能的作用。数据显示，电机运行工艺会受到节能因素的影响，如果电机需要长时间的工作，那么低负荷的情况下会浪费大量的电能，此时应用变频器就非常必要了；第二，可以满足性能与工艺使用需求，在电梯、工业自动化、冶金等行业中，对于电机软启动的要求非常高，如果可以在其中推广使用变频器，即可满足精准控制的要求。其中，使用最广泛的一种类型就是极型复合自关断器件，这一器件的应用是高压变频器的革命，已经在各个工业领域得到了应用，有效延长了电容使用寿命。3kV、6kV、10kV电压等级的电机被成为高压电机，与这种电机同时使用，对其进行调速的变频器则为高压变频器。高压变频器的种类也有很多，主要可以分为交交变频器和交直交变频器两种，经常使用的变频器为交直交变频器，这种变频器会经过两次变换，可以满足各个行业的使用需求。
三、变频器使用中应注意的问题
3.1应注意变频器散热问题
变频器对散热有较高的要求，其故障率随温度升高而上升，使用寿命随温度升高而下降。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆变频器内部装有冷却风扇，为了使冷却循环效果良好，必须将变频器垂直安装，空气从下向上流通。如将多台变频器安装在同一控制箱内，为减少相互热影响，建议横向并列安装。在实际使用中，应定期检查变频器的冷却风扇，冷却风扇运行最好由温度控制，或与变频器工作联动。
3.2应注意变频器的谐波干扰问题
变频器采用PWM（脉宽调制）控制方式，使得变频器运行时在电源侧产生谐波电流，使电压、电流波形畸变，引发电能质量问题，干扰其它电子设备的正常工作。通常在变频器输入侧加装滤波电抗器，以降低谐波分量。
3.3变频器至电机超长距离的补偿措施
由于变频器输出电压是矩形脉冲，du/dt非常大；电缆存在电抗值Z和对地电容C，所以变频器的输出会产生过电压。变频器输出过电压计算公式为：U=ZCdu/dt，可见，电机电缆越长，电缆电抗值Z和分布电容C越大，过电压也就越大。电机电缆如果采用屏蔽电缆或铠装电缆，因此类电缆分布电容比普通电缆大，所以过电压会更大。一般变频器输出电缆超过50m就应采取补偿措施，在变频器输入侧加装电抗器可抑制输出过电压，加装电抗器后可将输出距离延长到300m。具体设计时需参考所选用的变频器技术资料。
3.4消防设备不得采用变频器作为控制装置
变频器是一种电子器件产品，如果采用变频器控制消防设备变频调速，变频器的控制线路较复杂，加之消防设备长期备而不用，变频器容易发生故障，会降低消防设备的可靠性。消防泵功率一般较大，如选用变频器，其造价也会相应提高。所以从可靠性和造价等方面考虑，消防设备没有必要采用变频调速技术。在火灾情况下，消防泵、喷淋泵采用直接启动、星三角启动，已满足消防要求。
四、现代变频器的发展方向
变频器从诞生的那天开始，一直到今天都是交流调速系统的重要研究对象。在20世纪的时候，人们对变频器的研究还集中在新型电力电子器件的应用上面，针对电路拓扑结构的改进问题和完善，控制理论与控制方法进行了深入的探索，并且取得了很大的成功，让变频器迅速发展开来。然而，对于不确定使用什么对象的变频器来说，要做到各方面都很精确是非常困难甚至于是根本不可能的事情。那么为了让适量控制能够面向通用电机。现代变频器都需要设置好“自动调整”的功能。这种功能可以让变频器自动完成其控制对象的参数测试与设定。变频器的发明是现代电力学的革命，然而目前的变频器多用与电力电子器件的设计与应用上，虽然在其他领域也得到了一定的使用，但是并不够深入。在互联网技术的发展下，变频器的发展迎来了新的契机，变频器与自动化技术的融合进一步促进了这一技术的发展。由于变频器本身的结构特点，让我们的研究人员和一些学者在研究变频器的时候，对于网络的研究并不重视，实际上，变频器在未来阶段下在网络控制方面会有巨大的空间，相信在相关专家的努力下，变频器的网络时代在不久的将来也一定会实现。对于变频器的发展，我们还要考虑环保的问题，不能忽视了环保这个发展方向，现代社会是工业化社会，生态环境逐步的恶化，针对变频器产业的发展，必须要兼顾到环保问题，对这个行业领域可能引起的环保问题提前进行预测。要注意到的一个问题是，变频器在应用过程中会产生不同程度的噪音，在未来阶段下，需要重点解决变频器的噪音问题。
结束语
目前变频器技术正越来越广泛地在我国各行各业中得到普及和运用，它的调速节能、易于构成自控系统的显著优势，必将成为电力拖动的中枢设备。变频器技术的应用也是企业挖潜增效、节能降耗的一条重要途径，是国民经济可持续发展的需要。
参考文献
[1]夏晓梁.电机多段速的控制中PLC与变频器技术的应用分析[J].科技创新与应用，2013（25）
[2]石伟.高冷变频器技术的应用[J].建筑工程技术与设计，2014（24）
[3]樊琦.关于变频器技术的应用和节能潜力初探[J].科技视界，2012（29）
[4]陈秀玲.浅谈变频器的优点和发展[Ｊ].民营科技，2011.（47）
论文作者:郭柳斌
论文发表刊物:《基层建设》2018年第29期
论文发表时间:2018/12/12
标签：变频器论文; 过电压论文; 技术论文; 电机论文; 转矩论文; 电缆论文; 节能论文; 《基层建设》2018年第29期论文;