变频技术的普及前景及其技术保证

[摘要] 影响变频技术推广可归结为：变频器一次性投入较高；对变频技术的了解和认识有待提高；技术人员对变频技术的掌握程度不够；可靠的售后技术服务网络还未形成。该文阐述了变频技术新的进步：图形化用户界面，引导式调试步骤，参数趋势图，各种通信协议，内置式PID乃至张力卷取软件，速度级链，速度跟随，电流平衡等。最后指出，变频器的功能并不是越多越复杂越好，而应按照实际需要选择适用的变频器。
[关键词] 变频调速 电动机 技术 应用

近十年来，变频技术的应用在我国有很大的发展，并取得了良好的效果。可以说，变频技术已为大多数用户所接受。但是，不能不指出，我国在变频技术的应用方面，与发达国家的水平尚有很大差距。目前，我国在用的交流电动机使用变频调速运行的仅6%左右，而工业发达国家已达60% ~ 70%；日本在风机、水泵上变频调速的采用率已达10%，而我国还不足0.01%；在日本，空调器的70%采用了变频调速，而我国才刚刚起步。
从这个现实出发，变频技术尚有很大的发展空间，我们应该锲而不舍地做好推广应用工作。

影响变频技术推广应用的主要因素和解决途径

1. 变频器的一次性投入较高问题
变频器的一次性投入虽较高，但全面地进行权衡，变频调速的经济性还是很突出的。请看附表中事实：某大型钢铁企业将电动机单机容量为950kW的直流调速方案和变频调速方案作了全面的比较：
从附表可以看出，变频调速为优选方案。其实，类似的例子还可以举出很多。这个例子所带来的思考是，评价变频调速合理性和经济性的指标不仅仅是一次性投资。

2. 对变频技术的了解和认识有待提高
目前所有的能源中，电力方面的能源约占40%，而电力能源中有40%是必须经过电力电子设备的转换才到使用者手中。这部分中的55%以上将用于电动机的控制，所以变频器的广泛应用是工业自动化革命的必由之路。
国外的专家预计今后的十年，电力电源中的80%要经过电力电子设备的转换，同样，变频器也必将继续扮演工业革命的重要角色。对此，企业的领导人以及专业技术人员，都应该清楚地了解。

3. 技术人员对变频技术的掌握程度不够
我们应该看到，企业现有技术人员中有些对这方面专业知识知之不多，在企业的技术发展中，难以承担重任，这也在一定程度上影响了变频技术的推广和应用技术的深化。因此，一方面需要创造条件有针对性地对他们加强专业知识的培训；另一方面，可以通过媒介积极开展技术交流，通过实践去体验、探索。

4. 可靠的售后技术服务网络还未形成
完善售后服务非常重要，除了所有的商家要提供到位的服务外，还应鼓励有这方面能力的专业研究单位参与为市场服务，并尽快形成网络，以切实地提供技术支持和解决使用中所发生的问题，为用户排忧解难，真正解除用户的后顾之忧。

变频技术的进步为普及提供了技术保证

变频控制技术的进步不仅仅是异步电动机结构简单、坚固、易于维护等优点，更主要的是采用变频调速技术的异步电动机的机械特性达到了直流电动机调压调速的特性。由于计算机技术的介入，使得变频器具有丰富的功能和方便好用的特点，因此人们才有可能按照实际要求，自行构成一个适用和可靠的调速系统。
例如，开发“母线电压控制器”，实时检测变频器直流侧母线电压，当用户减速时间设置不当，使直流侧电压超过阈值时，会自动延长减速时间，防止直流侧电压“泵升”，避免变频器的损坏；当直流侧母线电压由于输入电压的降低，“母线电压控制器”会自动降低定子频率，利用负载惯性的再生能量，维持直流侧母线电压不低于电压下限，保证继续正常运行。
例如，直接转矩控制（DTC）能针对负载的变化，在瞬间提供足够大的输出转矩，来维持给定的转速。
例如，根据负载的电流变化，自动防止失速和抑制过电流。
例如，旨在提高功率因数，自动进行电流寻优，以达到最好的节能效果，等等。
近年来，变频器技术在过去的基础上，又有新的进步，有些设计可谓独具匠心。例如：
? 图形化用户界面。除了通常的下拉式菜单外，同时提供图形工具，调试人员可形象、直观地监控各控制环路的状态，通过修改参数达到最佳状态。
? 引导式调试步骤。机内的“调试指南”会引导你一步一步填入调试表格，无需记住任何参数。
? 参数趋势图形。趋势图可适时地显示各信号的运行状态，调试过程可随时监控和记录。
? 多种通信协议。提供与各种主流PC的通信接口，可方便通过RS485接口构成网络。
? 内置式PID乃至张力卷取软件。其中，张力控制能自动计算卷径、锥度电流限幅和速度给定。
? 速度级链。用于连续生产过程的上下级设备的速度关系给定。
? 速度跟随。两台设备主从关系作速度同步跟随时用。不需要另加控制卡，直接读入主传动的速度反馈信号作为副传动的给定信号，实现跟随运行。
? 电流平衡。提供模拟量输入/输出口分别读入电流信号，即可实现两台电机的电流均衡运行等。
总之，变频器可靠、好用，才是变频器普及的关键。
上面所讲的，是不是说变频器功能越多、越复杂越好呢？也不是。适用是最主要的，即用户应该按照实际的需要，来选择适用的变频器。
例如：大家知道，开环的系统将不产生稳定的问题，设计调试也最方便。所以，从控制的角度来讲，并非环路越多越好。我们从这个意义上来看待变频器在各种场合的应用经验，就会感到看似简单，但为实用的经验是十分宝贵的。