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自工控領(lǐng)域中變頻器從研發(fā)到應(yīng)用開始，已經(jīng)伴隨著我們各種行業(yè)生產(chǎn)線技術(shù)前行了幾十年，作為承擔(dān)電機(jī)調(diào)速重任的設(shè)備，其不管是改善生產(chǎn)工藝還是節(jié)能上面，都有著關(guān)鍵性的作用。從專業(yè)技術(shù)層面來解釋闡述的話，這是一種利用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)結(jié)合，從而完成改變交流電機(jī)電源頻率的方式，來控制交流電動機(jī)轉(zhuǎn)速的電力控制設(shè)備。
而變頻器于電機(jī)調(diào)速而言，有何意義了？為何交流電機(jī)需要利用它來完成調(diào)速？
關(guān)于變頻器的重要性，我們從以下幾個方面來了解一下它的誕生和發(fā)展過程。
工業(yè)生產(chǎn)中，使用電機(jī)對物體或部件的速度、位置進(jìn)行準(zhǔn)確的控制，是一個必要的過程，比如：起重設(shè)備，織機(jī)設(shè)備，物料傳送帶，收放卷...等各種不同類型的機(jī)器設(shè)備。
在電機(jī)調(diào)速技術(shù)還不成熟的時候，人們只能采用一些機(jī)械輔助件去解決物體運動控制的問題，比如：齒輪箱、離合器...等復(fù)雜的機(jī)械傳動裝置，如果遇到一些無法自由調(diào)節(jié)電機(jī)的情況，為了達(dá)到某種運動目的，就需要更換齒輪箱，改變傳動比，或者是切換離合器，這個過程不僅非常費時，而且對機(jī)械的損耗也非常大。
在另一類流體控制應(yīng)用場景中，電機(jī)通過帶動葉輪轉(zhuǎn)動，從而推動氣體、液體流動或使其產(chǎn)生相應(yīng)的氣壓，液壓，早期同樣是由于無法自由的控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，只能通過管道內(nèi)的閥門進(jìn)行開閉，來實現(xiàn)對流體流量和壓力的控制，這樣的控制模式非常浪費電能。
在沒有變頻器的年代，由于無法自由的調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，為了達(dá)到某種運動目的，傳統(tǒng)的機(jī)械不得不增加很多配件，這不僅增加了整體系統(tǒng)復(fù)雜性與成本，還限制了設(shè)備的性能和發(fā)展空間，為了解決這些問題，推出簡單而高效的電機(jī)調(diào)速技術(shù)，一直是工業(yè)傳動研究的熱點和痛點。
為了解決問題，早期電機(jī)調(diào)速的重點一直是直流電機(jī)，其主要原因之一，就是人們首先掌握的是整流技術(shù)，而且直流電機(jī)的機(jī)械特性，也非常適宜某些場景需求，最簡單的調(diào)整電樞電壓的方法就是串入電阻，阻值越大，壓降越大，直流電機(jī)轉(zhuǎn)速越慢。
然而，直流電機(jī)的缺陷也是非常明顯的，例如：集電環(huán)及碳刷需要定期維護(hù)、直流電機(jī)制造工藝復(fù)雜，制造成本高...等。這就意味著，在大范圍的電機(jī)應(yīng)用中，直流電機(jī)并不適合。
而交流電機(jī)與直流電機(jī)相比，內(nèi)部結(jié)構(gòu)就要簡單很多，沒有換向器等結(jié)構(gòu)，制造方便，牢靠穩(wěn)定，適合于高轉(zhuǎn)速，高電壓，大電流的應(yīng)用場合，唯一需要解決的便是交流電機(jī)的調(diào)速問題。
Nikola Tesla發(fā)明交流電機(jī)
早在 1888 年，交流電和交流電機(jī)就已經(jīng)問世，但在之后很長一段時間，交流電機(jī)都因為其結(jié)構(gòu)原因，只能以一個或多個固定的速度運行，其轉(zhuǎn)速與頻率成正比，與極對數(shù)成反比：
n = 60 f（ 1 - s ）/ p
通過上述公式可看出，轉(zhuǎn)差率 s 和極對數(shù) p 都是電機(jī)的固有特性參數(shù)，在電機(jī)制造完成后就不能改變了，若想自由的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，只有改變其動力電源的輸入頻率f；而在變頻器誕生之前，基本沒有什么手段能自由調(diào)整電網(wǎng)電壓的頻率。
隨著20世紀(jì)80年代的半導(dǎo)體技術(shù)的興起與發(fā)展，其中微處理器和晶閘管的技術(shù)也越發(fā)成熟，已是可以使用微處理器控制晶閘管的導(dǎo)通狀態(tài)了。這樣，使用微處理器控制上下橋開關(guān)元件的導(dǎo)通閉合，按照特定的時序連續(xù)完成動作，就能夠?qū)⒅绷麟娮儞Q為交流電，這也就是我們經(jīng)常說的逆變技術(shù)；同時，我們可以調(diào)整功率元件開閉的動作周期，即可以實現(xiàn)對逆變輸出頻率的調(diào)節(jié)。
然后在通過與整流技術(shù)相結(jié)合后，就可根據(jù)所需電源的幅值與頻率，將電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)頻率和快速轉(zhuǎn)換成相應(yīng)頻率以及相應(yīng)電壓的交流電，以此來改變電機(jī)的輸入頻率，完成對交流電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)控制；變頻器在經(jīng)過漫長的技術(shù)發(fā)展過程中，變頻器完成了在應(yīng)用中升級和演化的發(fā)展，最終成為如今我們所看到的樣子，這都是由許多工控從業(yè)人員與科研人員的不懈努力的成果。
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