【美藍百科】變頻電源的發展史（簡介）

       定義：變頻電源是將市電中的交流電經過AC→DC→AC變換， 輸出為純凈的正弦波，輸出頻率和電壓 一定范圍內可調。它有別于用于電機調速用的變頻調速控制器，也有別于普通交流穩壓電源。理想的交流電源的特點是頻率穩定、電壓穩定、內阻等于零、電壓波形為純正弦波（無失真）。變頻電源十分接近于理想交流電源，因此，先進發達國家越來越多地將變頻電源用作標準供電電源，以便為用電器提供最優良的供電環境，便于客觀考核用電器的技術性能。 變頻電源主要有二大種類：線性放大型和SPWM開關型。
       一、發展歷史
       變頻電源是在國內一般的稱呼，更準確的說，應該叫交流電力頻率轉換器，即Ac power Frequency Converter，一般用縮寫AFC來稱呼。變頻電源的整個發展史基本是隨著電子器件的發展而發展的。80年代前后，電子式變頻電源多以日本的小型儀器電源為主，該類儀器電源多采用晶體放大的方式制作，80年代后通過臺灣傳入中國大陸。該時期的電源特點為：功率小，精度好，效率低。80年代，中國大陸走上了改革開放的道路，在此階段，中國大陸的進出口設備逐漸加大，尤其以微波爐及空調為代表性的電器出口份額增加，因此需求大功率變頻電源進行測試。對于該部分市場應用的需求，原有的產品功率已不能滿足，所以，電源廠家尋求新的技術來擴大電源的功率。

       根據當時的技術條件及電子器件，主要向兩條路發展，一方面是保持晶體式的方式不變，采用多機并聯的方式進行擴容；另一種方式是采用功率晶體模組。晶體式多級串聯的方式，需要解決環流問題，而且效率低，在工業生產過程中，消耗太大；功率晶體模組變頻方式反應慢，功率有限，工作電壓低，耐壓在600V左右，輸出采用PAM濾波方式（為單方波加低次濾波），輸出波形失真較大。這兩種方式制作的電源產品功率依舊不能滿足日益增長的需求，所以大功率的負載需要變頻測試時，多采用電機后拖動發電機的方式（M+G）來滿足。電機后拖動發電機的方式（M+G）在使用過程中，存在磨損，以及效率轉換問題。后來參考美國技術，采用SCR來做逆變器，該方式制作的電源，功率大，能滿足客戶使用，比較好的用于取代電機后拖動發電機的方式（M+G），但是該系列的產品有一個較大的缺點，機器在轉換的過程中，噪音非常大，達到70dB<1m隨著半導體技術的發展，在80年代末，富士生產出了第一代的IGBT，該電子器件的特性集成了GTR及MOSFET的優點，開關速度快，通流能力強，故很快就被應用到逆變領域。隨著實力強大的三菱、西門康、英飛凌等廠家在IGBT領域的加入，使得IGBT的發展速度日新月異，更新換代的速度加快，IGBT的開關速度及通流能力得到進一步的加強，這樣，就使得大功率的變頻電源的制作得以實現。
       二、變頻電源與變頻器的區別
       變頻電源是由整個電路構成交流一直流一交流一濾波的變頻裝置，得到了廣泛應用。變頻電源不僅能 模擬輸出不同國家的電網指標，而且也為出口電器廠商在設計開發、生產、檢測等應用中提供純凈可靠的、低諧波失真的、高穩定的電壓和頻率的正弦波電源輸出。變頻電源是非常接近于理想的交流電源，可以輸出任何國家的電網電壓和頻率。變頻器是由交流一直流一交流（調制波）等電路構成的，變頻器的標準名稱應為變頻調速器。其輸出電壓的波形為脈沖方波，且諧波成分多，電壓和頻率同時按比例變化，不可分別調整，不符合交流電源的要求。
售后     

       變頻電源：廠家自己研發生產，對電源非常熟悉，一旦出現問題，會在電源現場以最短的時間解決問題。
       變頻器：因變頻器多是從其他專門生產變頻器的廠家購買，一旦出現問題，電源廠家會把變頻器拆下寄回變頻器廠家（部分在國外），維修周期長，而且變頻器廠家不會負責變頻器與變壓器和LC低通濾波電路的匹配。即使現場維修也很難保證徹底解決問題。
可靠性
       變頻電源：電源整體統籌設計，經過多年的技術積累，保證電源穩定可靠運行。
       變頻器：通過變頻器組裝的岸電電源生產較為簡單，因其主要部分“變頻器”為購買，所以很難保證變頻器與其他元件的參數相匹配。
安全性
       變頻電源：啟動過程中頻率恒定。岸電電源可以提供純凈可靠、低諧波失真、高穩定的電壓和頻率的正弦波電力輸出，非常接近于理想的交流電源。
       變頻器：變頻器的設計專門針對電動機變頻啟動，啟動時電壓、頻率同步上升，用其改裝的電源，可能會對用電設備造成影響，尤其是變頻器、可控整流、通信設備等。
三相不平衡
       變頻電源：逆變部分采用星型方式，每相可獨立帶載，適應三相完全不平衡負載。不平衡度可達3%以內。
       變頻器：變頻器采用△逆變，雖然輸出通過變壓器轉變成Y型輸出，但對三相不平衡負載適應性較差，可能會使電動機中逆扭矩增加，使電動機溫度上升，效率下降，能耗增加，發生震動，輸出虧耗。
       三、最新技術
       當今國際上先進的變頻電源是采用IGBT逆變輸出技術，用先進微處理器控制設計而成的高性能精密電源，它具有過流、短路、過壓、欠壓、過載等保護及報警故障顯示功能，確保用電設備及變頻電源安全。具有負載適應性強，輸出波形品質好，良好的人機界面，操作簡單，體積小，重量輕等特點。正弦波輸出，可調輸出電壓及頻率的變頻電源為用電設備提供了所需要的交流電。
       1、提供世界各國標準電源、穩定純凈正弦波，模擬測試各種電器產品
       2、16位微控制器（模擬）控制，輸出電壓、頻率智能（模擬）控制，操作靈活方便
       3、高頻PWM設計，以IGBT做功率推動，體積小，噪音低
       4、獨特的瞬時值控制方式，可預先設定標稱電壓-10%~-30%及+10%~+25%，控制精度高，波形品質好，可適應各種負載
       5、效率高達85%以上，適用負載廣，負載功率因數±0.5~1.0均可
       6、暫態反應快速，對100%的加載或去載，穩壓反應時間在2ms以內
       7、過載能力強，瞬間電源能承受額定電流300%
       8、具過高電流、超載、超溫等多重保護及告警
       9、電壓（V）、電流（A）、頻率（HZ）、功率（W）、功率因數（PF）全部問LED數碼管顯示，簡單易讀，高解析度
      10、輸出電壓0~150V/0~300V兩檔可調
      11、輸出頻率45HZ~65HZ、50HZ、60HZ、2F、4F、400HZ
      12、低失真干擾，輸入/輸出完全隔離，安全可靠
      13、適用范圍廣，可廣泛用于需變頻變壓場所
      14、單相500VA~500KVA，三相3KVA~1600KVA，可承接特殊規格定制
       四、應用領域 
       由于世界各國電網指標不統一，出口電器廠商需要電源模擬不同國家的電網狀況，為工程師在設計開發、生產線測試及品保的產品檢測、壽命、過高壓/低壓模擬測試等應用中提供純凈可靠的、低諧波失真、高穩定的頻率和穩壓率的正弦波電力輸出；進口原裝電器、設備的用戶也需要對我國電網進行變壓、變頻以保證進口電器、設備的正常運轉；滿足航空電子及軍事設備高頻的需求。
       1、主要用于制造或出口貿易商對出口電器產品的用電檢測、調試及用于精密儀器的供電電源。廣泛適用于家電制造業、電機、電子制造業、IT產業、電腦設備、實驗室等。
       ★ 家電業制造商如：空調設備、咖啡機、洗衣機、榨汁機、微波爐、收錄音機、冰箱、DVD、洗塵器、電動剃須刀等產品的測試電源。
       ★ 電機、電子業制造商如：交換式電源供應器、變壓器、電子安定器、AC風扇、不斷電系統、充電器、繼電器、壓縮機、馬達、被動元件等產品的測試電源。
       ★ IT產業及電腦設備制造商如：傳真機、影印機、碎紙機、印表機、掃描器、燒錄機、伺服器、顯示器等產品的測試電源。
       ★ 實驗室及測試單位如：交流電源測試、產品壽命及安全測試、電磁相容測試、OQC（FQC）測試、產品測試及研發、研究單位最佳交流電源。
       ★ 航空/軍事單位如：機場地面設施、船舶、航天、軍事研究所等的測試電源。
       2、采用變頻電源穩壓器調速，一是根據要求調速用，二是節能。它主要基于下面幾個因素：
      1）變頻調速系統自身損耗小，工作效率高。
      2）電機總是保持在低轉差率運行狀態，減小轉子損耗。
      3）可實現軟啟、制動功能，減小啟動電流沖擊。
      在采用變頻電源調速時，需從工藝要求、節約效益、投資回收期等各方面考慮。如果僅從工藝要求、節約效益考慮，下面幾種情況選用變頻調速較有利：
F根據工藝要求，生產線或單臺設備需要按程序或按要求調整電機速度的。如：包裝機傳送系統，根據不同品種的產品，需要改變系統傳送速度，使用變頻調速可使調速控制系統結構簡單，控制準確，并易于實現程序控制。
       F用變頻調速代替機械變速。如：機床，不僅可以省去復雜的齒輪變速箱，還能提高精度、滿足程序控制要求。
       F用變頻調速代替用閘門或擋板調整流量適于風機、水泵、壓縮機等。例如：鍋爐上水泵、鼓風機、引風機實行了變頻調速控制，不僅省去了伺服放大器、電動操作器、電動執行器和給水閥門（或擋風板），而且使得整個鍋爐鍋爐控制系統得到了快速的動態響應、高的控制精度和穩定性。
       20世紀70年代后，大規模集成電路和計算機控制技術的發展，以及現代控制理論的應用，使得交流電力拖動系統逐步具備了寬的調速范圍、高的穩速范圍、高的穩速精度、快的動態響應以及在四象限作可逆運行等良好的技術性能，在調速性能方面可以與直流電力拖動媲美。在交流調速技術中，變頻調速具有絕對優勢，并且它的調速性能與可靠性不斷完善，價格不斷降低，特別是變頻調速節電效果明顯，而且易于實現過程自動化，深受工業行業的青睞。
1. 交流變頻調速的優異特性
1） 調速時平滑性好，效率高。低速時，特性靜關率較高，相對穩定性好。
2） 調速范圍較大，精度高。
3） 起動電流低，對系統及電網無沖擊，節電效果明顯。
4） 變頻電源體積小，便于安裝、調試、維修簡便。
5） 易于實現過程自動化。
6） 必須有專用的變頻電源|穩壓器，造價較高。
7） 在恒轉矩調速時，低速段電動機的過載能力大為降低。
2. 與其它調速方法的比較
交流電動機的調速方法有三種：變極調速、改變轉差率調速和變頻調速。其中，變頻調速最具優勢。這里僅就交流變頻調速系統與直流調速系統做一比較。
交流拖動本身存在可以挖掘的節電潛力。在交流調速系統中，選用電機時往往留有一定余量，電機又不總是在最大負荷情況下運行；如果利用變頻電源調速技術，輕載時，通過對電機轉速進行控制，就能達到節電的目的。工業上大量使用風機、水泵、壓縮機等，其用電量約占工業用電量的50%；如果采用變頻電源調速技術，既可大大提高其效率，又可減少10%的電能消耗。、

（來源：百科    責任編輯：西安美藍）

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