变频器在调速系统中的地位

在很长一段时间内，电力拖动调速系统中，基本上采用直流电动机。而交流电动机只 能应用在不变速拖动系统中，或者对调速要求不高的场合。原因很简单，就是由于技术问 题，交流电动机调速性能差，无法满足要求较高的调速系统的需要。
随着控制技术、电力电子技术、微电子技术和计箅机技术的发展，近年来，变频器技 术发展迅猛，高性能的变频器应运而生。交流电动机调速系统不仅在性能指标上，已超过了传统的直流调速系统，在诸多方面，都优于直流电动机调速。因此，在各领域中，得到 了广泛的使用。
利用变频器，对交流电动机进行调速控制的交流拖动系统，有许多优点。诸如容易实 现对现有电动机的调速控制，可以实现大范围内的高效连续调速控制；容易实现电动机的 正反转切换。可以连续高频度地起停运行；可以适应各种环境下工作，可以用一台变频器 对多台电动机进行控制，电源功率因数大，可以组成高性能的控制系统等等。
以往，风机、水泵采用恒速交流电动机拖动，通过调节挡板或阀门开度大小来调节风 量和流量。这势必造成电能的浪费。若利用变频器调速技术，以调节电动机转速的方式取 代调节挡板和阀门，则可以达到节能的目的。因为这类负载的输人功率和转速的三次方成 正比，利用调速使流量减少，则异步电动机的输人电功率按立方规则下降，从而使耗电量 大大降低，节能效果十分显著，达到20^以上。
在采用了变频器的交流拖动系统中，异步电动机的调速控制，是通过改变变频器的输 出频率实现的。因此，可以通过控制变频器的输出频率，使电动机工作在较宽广的调速范 围内。并可以达到提高运行效率的目的。
通用性变频器的调速范围可以达到110以上，而高性能的矢量控制变频器的调速范 围可以达到11000。当采用矢量控制方式的变频器，对异步电动机进行调速时，还可以直 接控制电动机的输出转矩。因此，高性能的矢量控制变频器与变频器专用电动机的组合， 在控制性能方面，可以超过髙精度直流伺服电动机的控制性能。
利用电网电源运行的交流调速系统，为了实现正反转切换，必须利用幵闭器等装置对 电源进行换相切换。利用变频器调速控制时，只需通过控制信号，就能改变变频器内部逆 变电路换流器件幵关顺序，达到对输出进行换相的目的电网电源运行下的电动机进行正反转切换时，如果在电动机尚未停止时，电源相序进 行切换，电动机内部将会产生大于起动电流的电流，有烧毁电动机的危险。所以通常必须 等电动机完全停止后，才能进行换相操作。而采用变频器的交流调速系统中，可根据需要 随时向变频器发出正反转切换控制信号。变频器将改变输出频率，使电动机按预选设定的 斜坡函数规律进行减速。并在电动机减速至极低范围后，变频器进行换相输出。相序切换 后，变频器的输出频率又按照斜坡函数规律进行加速，从而达到限制加速度的目的。这 样，电动机在整个换相、正反转切换过程中的电流可以很小，避免了冲击大电流和大的机 械冲击。
传统的控制电动机起动电流的诸多方法，既复杂效果又不理想。利用变频器的交流调速系统，可以方便地对变频器进行加减时间的设定，从而解决了电动机起动电流较大，对电 网冲击的问题和电动机频繁起动发热的问题。利用变频器的调速控制系统，电动机可以 进行较髙频度的起停运行，而且，电动机功耗和发热较小，对电网冲击较小。
在变频器调速控制系统中，当变频器的输出频率，降至低于电动机的实际转速所对应 的频率时，负载的机械能将被转换为电能，并被回馈到变频器，而变频器则可以利用自己 的制动回路，将这部分能量以热能消耗或回馈给供电电网，并形成电气制动。此外，还有 些变频器具有直流制动的功能。当需要制动时，变频器可以提供直流电源加到电动机上， 进行直流制动。
由于变频器就是一个可以进行调频调压的交流电源。可以用一台变频器同时驱动多台 电动机，从而节约了设备的投资。而这对于直流调速系统来说，是很难做到的。
变频器是通过交流一直流一交流的电源变换后，驱动异步电动机的。所以，利用变频 器驱动电动机的功率因索较高，而不受电动机功率因素的影响。
对于直流电动机来说，由于受电刷和反相环等因索的制约，无法进行高速运转。而异 步电动机不存在上述的制约。理论上讲，异步电动机的转速是正比于电源的频率。只要有 高频电源驱动电动机，电动机就可以实现高速运行。
目前的髙频变频器的输出频率已经可以达到3000出，对二极异步电动机进行驱动时， 电动机的转速可高达1800001^1^11。而且，随着变频器技术的不断发展，高频变频器的输 出频率也在不断地提高。高速驱动也是变频器调速控制的一个很重要的优势。
随着控制理论、交流调速理论的发展，随着变频器技术、电力电子技术、微电子技 术、计算机技术的发展，高性能的各种变频器，使变频器调速系统已大大地超过了直流调 速系统，以及直流电动机伺服系统。变频器调速系统将在电力拖动系统中占统治地位，将 广泛地应用于各个领域之中。