在70年代开始至80年代初,由于当时大功率晶体管主要为双极性达林顿三极管,载波频率一般最高不超过5KHZ,电机绕组的电磁噪音及谐波引起的振动引起人们的关注。为求得改善,随机PwM方法应运而生。其原理是随机改变开关频率使电机电磁噪音近似为限带白噪声(在线性频率坐标系中,各频率能量分布是均匀的),尽管噪音的总分贝数未变,但以固定开关频率为特征的有色噪音强度大大削弱。正因为如此,即使在IGBT已被广泛应用的今天,对于载波频率必须限制在较低频率的场合,随机PWM仍然有其特殊的价值(DTC控制即为一例);另一方面则告诉人们消除机械和电磁噪音的最佳方法不是盲目地提高工作频率,因为随机PWM技术提供了一个分析、解决问题的全新思路。
5.展望
通用变频器的发展是世界高速经济发展的产物。其发展的趋势大致为:
5.l主控一体化
日本三菱公司将功率芯片和控制电路集成在一快芯片上的DIPIPM(即双列直插式封装)的研制已经完成并推向市场。一种使逆变功率和控制电路达到一体化,智能化和高性能化的HVIC(高耐压IC)SOC(System on Chip)的概念已被用户接受,首先满足了家电市场低成本、小型化、高可靠性和易使用等的要求。因此叶以展望,随着功率做大,此产品在市场上极具竞争力。
5.2 小型化
用日本富士(FUJI)电机的三添胜先生的话说,变频器的小型化就是向发热挑战。这就是说变频器的小型化除了出自支撑部件的实装技术和系统设计的大规模集成化,功率器件发热的改善和冷却技术的发展已成为小型化的重要原因。ABB公司将小型变频器定型为Comp-ACTM他向全球发布的全新概念是,小功率变频器应当象接触器、软起动器等电器元件一样使用简单,安装方便,安全可靠。
5.3低电磁噪音化
今后的变频器都要求在抗干扰和抑制高次谐波方面符合EMC国际标准,主要做法足在变频器输入侧加交流电抗器或有源功率因数校正(Active Power Factor Correction. APFC)电路,改善输入电流波形降低电网谐波以及逆变桥采取电流过零的开关技术。而控制电源用的开关电源将推崇半谐振方式,这种开关控制方式在30-50MhZ时的噪声可降低15-20dB。
5.4专用化
通用变频器中出现专用型家族是近年来的事。其目的是更好发挥变频器的独特功能并尽可能地方便用户。如用于起重税负载的 ARB ACC系列,用广交流电梯的 Siemens MICO340系列和FUJI FRN5000G11UD系列,其他还有用于恒压供水、上作机械主轴传动、电源再生、纺织、机车牵引等专用系列。
5.5系统化
作为发展趋势,通用变频器从模拟式、数字式、智能化、多功能向集中型发展。最近,日本安川由机提出了以变频器,伺服装置,控制器及通讯装置为中心的”D&M&C”概念,并制定了相应的标准。目的是为用户提供最佳的系统。因此可以预见在今后.变频器的高速响应件和高性能什将是基本条件。
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