變頻器（Variable-frequency Drive，VFD）是運動控制系統中的功率轉換器。今天的運動控制系統是一個包括許多學科的技術領域。總的發展趨勢是:交流傳動、高頻功率變換器、數位化、智能化和網絡化控制。因此，VFD作為系統重要的功率轉換元件，通過提供可控的高性能變壓變頻交流電源，得到了快速發展。
21世紀的今天，電力電子的基板已經從Si(矽)變成了SiC(碳化矽)，這使得新型電力電子器件進入了高電壓、大容量、高頻率、組件模塊化、小型化、智能化、低成本的時代。各種適用於變頻調速的新型電氣設備正在開發中。隨著IT技術的快速發展和控制理論的不斷創新，這些與VFD相關的技術將影響其發展趨勢。
隨著市場的擴大和客戶需求的多樣化，國內VFD產品的功能不斷完善和增加，集成度和系統化程度越來越高，出現了一些特殊的VFD產品。據了解，近年來，中國VFD市場保持了12-15%的增速，預計至少在未來5年內還將保持10%以上的增速。目前中國市場VFD裝機量(電量)的增長率其實在20%左右。預計至少10年後，VFD市場將趨於飽和並逐漸成熟。
1.智能
系統安裝智能VFD後，操作使用方便，沒有那麼多功能設置，工作狀態顯示明顯，可以實現故障診斷和排除，甚至可以進行自動元件轉換。可利用網際網路遠程監控，實現多套VFD按工藝流程聯動，形成優化的VFD一體化管控體系。
2.專門化
可以根據某類負載的特點，有針對性地製造專用的VFD，不僅有助於經濟有效地控制負載的電機，還降低了製造成本。比如:風機、水泵VFD，起重機械VFD，電梯控制VFD，張力控制VFD，空調VFD等等。
3.綜合
VFD將參數辨識系統、PID調節器、PLC控制器、通信單元等相關功能部件有選擇地集成到內部一體機中，不僅增強了功能，增加了系統的可靠性，還有效減小了系統的體積和外部電路的連接。據悉，VFD和電機的一體化組合機已經研發出來，使得整個系統體積更小，控制更方便。
4.環境保護
保護環境和製造「綠色」產品是人類的新理念。未來VFD將更加注重節能和低公害，即儘量減少使用過程中對電網和其他用電設備的噪音和諧波。
5.主電路功率開關元件自關斷、模塊化、集成化、智能化，開關頻率不斷提高，開關損耗進一步降低。
6.VFD主電路拓撲:
VFD網側變流器對於低壓小容量設備通常採用6脈波變流器，對於中壓大容量設備則採用12脈波以上的多脈波變流器。負載側變流器通常對低壓小容量設備採用兩電平橋式逆變器，而對中壓大容量設備採用多電平逆變器。對於運行在四象限的輸電，為了實現VFD可再生能源對電網的回饋，節約能源，網側變流器應該是可逆變流器，同時出現雙向功率流的雙PWMVFD。適當控制網側變流器可以使輸入電流接近正弦波，減少對電網的污染。目前中低壓VFD都有這樣的產品。
7.脈寬調製變換VFD的控制方式可以採用正弦波脈寬調製(SPWM)控制、消除指定諧波的PWM控制、電流跟蹤控制和電壓空間矢量控制(磁鏈跟蹤控制)。
8.交流電機變頻控制方法的進步主要體現在從標量控制發展到具有高動態性能的矢量控制和直接轉矩控制以及無速度傳感器矢量控制和直接轉矩控制系統的發展。
9.微處理器的進步使得數字控制成為現代控制器的發展方向:運動控制系統是一個快速的系統，特別是交流電機的高性能控制需要快速、實時地存儲各種數據和處理大量信息。近年來，國外各大公司都推出了以DSP(數位訊號處理器)為核心，配以電機控制所需的外圍功能電路。DSP單片電機控制器集成在單個晶片上，大大降低了價格，縮小了體積，結構緊湊，使用方便，提高了可靠性。與普通單片機相比，DSP的處理能力提高了10 ~ 15倍，從而保證了系統具有優越的控制性能。
數字控制簡化了硬體，靈活的控制算法使控制具有很大的靈活性，可以實現複雜的控制規則，使現代控制理論在運動控制系統中的應用成為現實，易於與上層系統連接進行數據傳輸，便於故障診斷，加強保護和監控功能，使系統智能化(如有的VFD具有自調節功能)。
10.交流同步電機已經成為交流調速領域的一顆新星，尤其是永磁同步電機。電機採用無刷結構，功率因數高，效率高，轉子轉速與工頻嚴格同步。同步電機變頻調速系統有獨立變頻和自動變頻兩大類。從原理上講，自動頻率控制同步電機與DC電機非常相似。它用電力電子變換器代替DC電機的機械換向器。例如，當交流-DC-交流電壓為VFD時，稱為「無換向器DC電機」或「BLDC電機」。自動變頻同步電機的傳統調速系統有轉子位置傳感器，但無轉子位置傳感器的系統正在開發中。矢量控制也可用於同步電機的獨立變頻方式，其基於轉子磁場定向的矢量控制比異步電機簡單。
總之，VFD技術的發展趨勢是朝著智能化、操作簡單、功能完善、安全可靠、環保、低噪音、低成本、小型化的方向發展。
本文轉載自杭州三科變頻技術有限公司官網