變頻技術的普及前景及其技術保證

[摘要] 影響變頻技術推廣可歸結為：變頻器一次性投入較高；對變頻技術的了解和認識有待提高；技術人員對變頻技術的掌握程度不夠；可靠的售后技術服務網絡還未形成。該文闡述了變頻技術新的進步：圖形化用戶界面，引導式調試步驟，參數趨勢圖，各種通信協議，內置式PID乃至張力卷取軟件，速度級鏈，速度跟隨，電流平衡等。最后指出，變頻器的功能并不是越多越復雜越好，而應按照實際需要選擇適用的變頻器。
[關鍵詞] 變頻調速 電動機 技術 應用

近十年來，變頻技術的應用在我國有很大的發展，并取得了良好的效果?？梢哉f，變頻技術已為大多數用戶所接受。但是，不能不指出，我國在變頻技術的應用方面，與發達國家的水平尚有很大差距。目前，我國在用的交流電動機使用變頻調速運行的僅6%左右，而工業發達國家已達60% ~ 70%；日本在風機、水泵上變頻調速的采用率已達10%，而我國還不足0.01%；在日本，空調器的70%采用了變頻調速，而我國才剛剛起步。
從這個現實出發，變頻技術尚有很大的發展空間，我們應該鍥而不舍地做好推廣應用工作。

影響變頻技術推廣應用的主要因素和解決途徑

1. 變頻器的一次性投入較高問題
變頻器的一次性投入雖較高，但全面地進行權衡，變頻調速的經濟性還是很突出的。請看附表中事實：某大型鋼鐵企業將電動機單機容量為950kW的直流調速方案和變頻調速方案作了全面的比較：
從附表可以看出，變頻調速為優選方案。其實，類似的例子還可以舉出很多。這個例子所帶來的思考是，評價變頻調速合理性和經濟性的指標不僅僅是一次性投資。

2. 對變頻技術的了解和認識有待提高
目前所有的能源中，電力方面的能源約占40%，而電力能源中有40%是必須經過電力電子設備的轉換才到使用者手中。這部分中的55%以上將用于電動機的控制，所以變頻器的廣泛應用是工業自動化革命的必由之路。
國外的專家預計今后的十年，電力電源中的80%要經過電力電子設備的轉換，同樣，變頻器也必將繼續扮演工業革命的重要角色。對此，企業的領導人以及專業技術人員，都應該清楚地了解。

3. 技術人員對變頻技術的掌握程度不夠
我們應該看到，企業現有技術人員中有些對這方面專業知識知之不多，在企業的技術發展中，難以承擔重任，這也在一定程度上影響了變頻技術的推廣和應用技術的深化。因此，一方面需要創造條件有針對性地對他們加強專業知識的培訓；另一方面，可以通過媒介積極開展技術交流，通過實踐去體驗、探索。

4. 可靠的售后技術服務網絡還未形成
完善售后服務非常重要，除了所有的商家要提供到位的服務外，還應鼓勵有這方面能力的專業研究單位參與為市場服務，并盡快形成網絡，以切實地提供技術支持和解決使用中所發生的問題，為用戶排憂解難，真正解除用戶的后顧之憂。

變頻技術的進步為普及提供了技術保證

變頻控制技術的進步不僅僅是異步電動機結構簡單、堅固、易于維護等優點，更主要的是采用變頻調速技術的異步電動機的機械特性達到了直流電動機調壓調速的特性。由于計算機技術的介入，使得變頻器具有豐富的功能和方便好用的特點，因此人們才有可能按照實際要求，自行構成一個適用和可靠的調速系統。
例如，開發“母線電壓控制器”，實時檢測變頻器直流側母線電壓，當用戶減速時間設置不當，使直流側電壓超過閾值時，會自動延長減速時間，防止直流側電壓“泵升”，避免變頻器的損壞；當直流側母線電壓由于輸入電壓的降低，“母線電壓控制器”會自動降低定子頻率，利用負載慣性的再生能量，維持直流側母線電壓不低于電壓下限，保證繼續正常運行。
例如，直接轉矩控制（DTC）能針對負載的變化，在瞬間提供足夠大的輸出轉矩，來維持給定的轉速。
例如，根據負載的電流變化，自動防止失速和抑制過電流。
例如，旨在提高功率因數，自動進行電流尋優，以達到最好的節能效果，等等。
近年來，變頻器技術在過去的基礎上，又有新的進步，有些設計可謂獨具匠心。例如：
? 圖形化用戶界面。除了通常的下拉式菜單外，同時提供圖形工具，調試人員可形象、直觀地監控各控制環路的狀態，通過修改參數達到最佳狀態。
? 引導式調試步驟。機內的“調試指南”會引導你一步一步填入調試表格，無需記住任何參數。
? 參數趨勢圖形。趨勢圖可適時地顯示各信號的運行狀態，調試過程可隨時監控和記錄。
? 多種通信協議。提供與各種主流PC的通信接口，可方便通過RS485接口構成網絡。
? 內置式PID乃至張力卷取軟件。其中，張力控制能自動計算卷徑、錐度電流限幅和速度給定。
? 速度級鏈。用于連續生產過程的上下級設備的速度關系給定。
? 速度跟隨。兩臺設備主從關系作速度同步跟隨時用。不需要另加控制卡，直接讀入主傳動的速度反饋信號作為副傳動的給定信號，實現跟隨運行。
? 電流平衡。提供模擬量輸入/輸出口分別讀入電流信號，即可實現兩臺電機的電流均衡運行等。
總之，變頻器可靠、好用，才是變頻器普及的關鍵。
上面所講的，是不是說變頻器功能越多、越復雜越好呢？也不是。適用是最主要的，即用戶應該按照實際的需要，來選擇適用的變頻器。
例如：大家知道，開環的系統將不產生穩定的問題，設計調試也最方便。所以，從控制的角度來講，并非環路越多越好。我們從這個意義上來看待變頻器在各種場合的應用經驗，就會感到看似簡單，但為實用的經驗是十分寶貴的。