變頻器基礎及應用/第一章

1.1 變頻器技術的發展歷史

直流電動機拖動和交流電動機拖動先後誕生於19世紀，距今已有100多年的歷史史並已成為動力機械的主要驅動裝置。但是，由於技術上的原因，在很長一段時期內，占整個電力拖動系80%左右的不變速拖動系統中採用的是交流電動機（包括異步電動機和同步電動機），而在需要進行調速控制的拖動系統中則基本上採用的是直流電動機。

但是，由於結構上的原因因直流電動機存在以下缺點：

（1）需要定期更換電刷和換向器器維護保養困難、壽命較短；

（2）由於直流電動機存在換向火花，難以應用於存在易燃易爆氣體的惡劣環境；

（3）結構複雜、難以製造大容量、高轉速和高電壓的直流電動機。

而與直流電動機相比，交流電動機則具有以下優點：

（1）結構堅固、工作可靠、易於維護保養；

（2）不存在換向火花，可以應用於存在易燃易爆氣體的惡劣環境；

（3）容易製造出大容量、高轉速和高電壓的交流電動機。

因此此很久以來，人們希望在許多場合下能夠用可調速的交流電動機來代替直流電動機，並在交流電動機的調速控制方面進 行了大量的研究開發工作。但是，直至20世紀70年代，交流調速系統的研究開發方面一直未能得到真正能夠令人滿意的成果，也因此限制了交流調速系統的推廣應用。也正是因為這個原因，在工業生產中大量使用的諸如風機、水泵等需要進行調速控制的電力拖動系統中不得不採用擋板和閥門來調節風速和流量。這種做法不但增加了系統的複雜性，也造成了能源的浪費。

經歷了20世紀70年代中期的第2次石油危機之後後人們充分認識到了節能工作的重要性，並進一步重視和加強了對交流調 速技術的研究開發工作。隨著同時期內電力電子技術的發展，作為交流調速系統中心的變頻器技術也得到了顯著的發展，並逐漸進入了實用階段。

雖然發展變頻驅動技術最初的目的主要是為了節能，但是隨著電力電子技術、微電子技術和控制理論的發展，電力半導體器件和微處理器的性能不斷提高，變頻驅動技術也得到了顯著發展。隨著各種複雜控制技術在變頻器技術中的應用，變頻器的性能不斷得到提高，而且應用範圍也越來越廣。目前變頻器不但在傳統的電力拖動系統中得到了廣泛的應用，而且幾乎已經擴展到了工業生產的所有領域，並且在空調、洗衣機、電冰箱等家電產品中也得到了廣泛應用。

變頻器技術是一門綜合性的技術，它建立在控制技術、電力電子技術、微電子技術和計算機技術的基礎之上，並隨著這些基 礎技術的發展而不斷得到發展，表1-1給出了近年來變頻器技術的基本發展過程。

1.2 變頻器調速控制系統的優勢

與傳統的交流拖動系統相比，利用變頻器對交流電動機進行調速控制的交流拖動系統有許多優點，如節能，容易實現對現有電動機的調速控制，可以實現大範圍內的高效連續調速控制，容易實現電動機的正反轉切換，可以進行高頻度的起停運轉，可以 進行電力制動，可以對電動機進行高速驅動，可以適應各種工作環境境可以用一台變頻器對多台電動機進行調速控制，電源功率因數大，所需電源容量小，可以組成高性能的控制系統等等。下面我們將簡單介紹一下上面提到的變頻器調速控制系統的各種主要優點。