1 引言
随着变频控制理论和制造工艺的进一步发展，变频器的应用和发展将会朝着以下方向发展:
(1)矩阵变频器的出现和推广;
(2)网络化配置的变频器将成为主流;
(3)同步电动机的变频应用将得到更为迅猛的发展。
2 矩阵变频器的出现
多年来，电气传动专家一直都在讨论关于“矩阵变换”技术的变频器将会是下一代变频器。几个主要的传动供应商包括罗克韦尔、西门子等都在研究该项技术。舆论一直认为:尽管矩阵变频器具有非常诱人的前景，但是由于成本太高而无法在目前进行商业化应用。
大家都知道，由于矩阵式交-交变频器省去了中间直流环节，从而省去了体积大、价格贵的电解电容。它能实现功率因数为l，输入电流为正弦且能四象限运行，系统的功率密度大，并能实现轻量化。
现在，安川公司已经有迹象显示该公司打算启动销售矩阵变频器的计划。在今年四月份的汉诺威国际展览会上，安川展示了即将生产的矩阵变频器的原型)，并表示公司计划在明年启动销售策略，同时已经在日本市场上现场测试和运行了好几台矩阵变频器。
从原理上讲，矩阵变频器使用了一组电力半导体开关，按照预定的数学算法控制开关顺序，并直接连接到三相电机上。在安川矩阵变频器中有9个开关，每一个都有2个IGBT组成双向开关，能允许正向电压和负向电压通到电机上。IGBT数量的增加是导致矩阵变频器造价昂贵的其中一个因素。
矩阵变频器使用了三相电压输入来控制输出电压，这就不仅能吸收任何电流杂波，也能提供一个清洁的输出电压，也就是说“可以有效地进行输入电源电流控制与输出电压控制”。这也是矩阵变频器吸引人们的一个重要点:能大大降低输入电流谐波的产生，只有大约传统交-直-交变频器的20％以下。而且矩阵变频器的电流几乎是正弦波，即使在带载情况下，也是如此。当有再生发电时，电流能以180°转换并反馈到电网中，而且也是以正弦波方式。在再生制动方式的工作中，矩阵变频器不需要制动电阻或特殊的变换器。反馈回的电亦无需额外的设备(如变压器等)进行处理。总之，传动能在四象限高效率地运行。
另外一个吸引点就是矩阵变频器去掉了直流电容,作为有一定寿命地铝电解电容,交-直-交变频器就必须在一定年限更换电容,如5~8年,矩阵变频器就能长时间可靠工作。
安川公司起初的计划是将新的矩阵变频器主要用到能够发挥其长处和优点的场合中，如它的处理再生能量功能，在起重、电梯、离心机和其他需要连续电动又连续制动发电的场合。当然，它也可以装在那些需要制动，但又没有空间安装制动电阻或者安装电阻会引起意外事故的地方，如酒精厂、化工厂等。另外一个非常有潜力的地方，就是需要有低谐波的应用场合。如在轮船上，就能允许安装更小的发电机组。在一些隔离系统中能降低设备的体积，而省去了类似12脉冲变频器系统中的额外变压器。
在安川的计划中，矩阵变频器将逐步覆盖400V的5.5~22kW，直至75kW，当然也有200V级的5.5~45kW变频器。至于价格策略目前尚未公布，但基本上为目前通功率段传统变频器的2倍左右。
3 以网络配置为主的系统化
变频器的网络化配置主要基于三个层面:设备层、控制层和信息层。其中变频器做为执行器，可以配接最基本的RS232/RS485串行通讯协议、Profibus等的现场总线协议以及Internet局域网协议。针对不同的控制系统和不同的用户要求，配置和选用不同的网络协议。
网络化配置的变频器具有以下显著的特点:
(1)高精度的频率设定;
(2)远程控制与工厂信息化的基本要素;
(3)远程诊断系统。
通过网络设定频率是一种高精度的频率设定，其具有通讯速率高，稳定可靠，接线简单等优点，而且在模拟量控制时，输出端经过一个数模转换器，经过导线，进入输入端(变频器)又经过一个模数转换器才能参与控制。两个转换器位数不同和导线损耗都可能造成一定误差，而通讯传递直接是数字量，不需要转换，没有误差，在传输过程中不会造成损耗，而且响应速度率也会很高。
变频器经常被用于系统复杂、工作环境恶劣、高负荷、长时间运行的工况中，如无人值守泵站、油田磕头机等。变频器故障率在这种环境中自然比较高，一般都采取事后维修的方式进行，随着电子技术的发展，传统的维修方式将变为故障预报和整机在线维修。有必要对其实现在线工作状态的监测以及常规故障机理的综合分析研究，以便对其故障的事先诊断分析。目前大功率变频器的故障诊断、远程监控系统及智能控制方面取得了较大进展，并已经投入实际运行。
1 引言
随着变频控制理论和制造工艺的进一步发展，变频器的应用和发展将会朝着以下方向发展:
(1)矩阵变频器的出现和推广;
(2)网络化配置的变频器将成为主流;
(3)同步电动机的变频应用将得到更为迅猛的发展。
2 矩阵变频器的出现
多年来，电气传动专家一直都在讨论关于“矩阵变换”技术的变频器将会是下一代变频器。几个主要的传动供应商包括罗克韦尔、西门子等都在研究该项技术。舆论一直认为:尽管矩阵变频器具有非常诱人的前景，但是由于成本太高而无法在目前进行商业化应用。
大家都知道，由于矩阵式交-交变频器省去了中间直流环节，从而省去了体积大、价格贵的电解电容。它能实现功率因数为l，输入电流为正弦且能四象限运行，系统的功率密度大，并能实现轻量化。
现在，安川公司已经有迹象显示该公司打算启动销售矩阵变频器的计划。在今年四月份的汉诺威国际展览会上，安川展示了即将生产的矩阵变频器的原型)，并表示公司计划在明年启动销售策略，同时已经在日本市场上现场测试和运行了好几台矩阵变频器。
从原理上讲，矩阵变频器使用了一组电力半导体开关，按照预定的数学算法控制开关顺序，并直接连接到三相电机上。在安川矩阵变频器中有9个开关，每一个都有2个IGBT组成双向开关，能允许正向电压和负向电压通到电机上。IGBT数量的增加是导致矩阵变频器造价昂贵的其中一个因素。
矩阵变频器使用了三相电压输入来控制输出电压，这就不仅能吸收任何电流杂波，也能提供一个清洁的输出电压，也就是说“可以有效地进行输入电源电流控制与输出电压控制”。这也是矩阵变频器吸引人们的一个重要点:能大大降低输入电流谐波的产生，只有大约传统交-直-交变频器的20％以下。而且矩阵变频器的电流几乎是正弦波，即使在带载情况下，也是如此。当有再生发电时，电流能以180°转换并反馈到电网中，而且也是以正弦波方式。在再生制动方式的工作中，矩阵变频器不需要制动电阻或特殊的变换器。反馈回的电亦无需额外的设备(如变压器等)进行处理。总之，传动能在四象限高效率地运行。
另外一个吸引点就是矩阵变频器去掉了直流电容,作为有一定寿命地铝电解电容,交-直-交变频器就必须在一定年限更换电容,如5~8年,矩阵变频器就能长时间可靠工作。
安川公司起初的计划是将新的矩阵变频器主要用到能够发挥其长处和优点的场合中，如它的处理再生能量功能，在起重、电梯、离心机和其他需要连续电动又连续制动发电的场合。当然，它也可以装在那些需要制动，但又没有空间安装制动电阻或者安装电阻会引起意外事故的地方，如酒精厂、化工厂等。另外一个非常有潜力的地方，就是需要有低谐波的应用场合。如在轮船上，就能允许安装更小的发电机组。在一些隔离系统中能降低设备的体积，而省去了类似12脉冲变频器系统中的额外变压器。
在安川的计划中，矩阵变频器将逐步覆盖400V的5.5~22kW，直至75kW，当然也有200V级的5.5~45kW变频器。至于价格策略目前尚未公布，但基本上为目前通功率段传统变频器的2倍左右。
3 以网络配置为主的系统化
变频器的网络化配置主要基于三个层面:设备层、控制层和信息层。其中变频器做为执行器，可以配接最基本的RS232/RS485串行通讯协议、Profibus等的现场总线协议以及Internet局域网协议。针对不同的控制系统和不同的用户要求，配置和选用不同的网络协议。
网络化配置的变频器具有以下显著的特点:
(1)高精度的频率设定;
(2)远程控制与工厂信息化的基本要素;
(3)远程诊断系统。
通过网络设定频率是一种高精度的频率设定，其具有通讯速率高，稳定可靠，接线简单等优点，而且在模拟量控制时，输出端经过一个数模转换器，经过导线，进入输入端(变频器)又经过一个模数转换器才能参与控制。两个转换器位数不同和导线损耗都可能造成一定误差，而通讯传递直接是数字量，不需要转换，没有误差，在传输过程中不会造成损耗，而且响应速度率也会很高。
变频器经常被用于系统复杂、工作环境恶劣、高负荷、长时间运行的工况中，如无人值守泵站、油田磕头机等。变频器故障率在这种环境中自然比较高，一般都采取事后维修的方式进行，随着电子技术的发展，传统的维修方式将变为故障预报和整机在线维修。有必要对其实现在线工作状态的监测以及常规故障机理的综合分析研究，以便对其故障的事先诊断分析。目前大功率变频器的故障诊断、远程监控系统及智能控制方面取得了较大进展，并已经投入实际运行。
本文关键字：变频器 电工文摘，电工技术 - 电工文摘
