如今的變頻驅(qū)動技術(shù)隨著多年的發(fā)展，已開始慢慢地在控制許多機(jī)械任務(wù)以及自動化的機(jī)器人方面的同時，還涵蓋了從制造、加工工廠到倉庫及其他物流設(shè)施等多個應(yīng)用領(lǐng)域。
不管是在物料搬運(yùn)、機(jī)械加工，還是泵及風(fēng)機(jī)等應(yīng)用場合中，變頻器都算得上是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的選擇，可以有效幫助企業(yè)優(yōu)化性能、減少能耗并永久降低機(jī)器和機(jī)器人在使用周期時的成本。變頻器能夠在基本的電壓模式范圍內(nèi)，以及運(yùn)行在三相供電狀態(tài)下的230V、480V或者600V電機(jī)中應(yīng)用。我們在對變頻器的選用時需跟據(jù)電機(jī)類型、電壓、額定電流、接入電源、以及輸入/輸出（I/O）的要求而定。其大小取決于一系列與應(yīng)用相關(guān)的因素，包括電機(jī)的滿負(fù)荷額定功率和滿負(fù)荷狀態(tài)下的最大電壓。
在最基本的變頻器應(yīng)用中，通過調(diào)節(jié)接入電動機(jī)的電源的頻率和電壓，使操作人員可以將電機(jī)的速度和負(fù)載要求匹配起來。對于特定的應(yīng)用，可以使電機(jī)運(yùn)行在最高效的速度上，并且減少能源消耗。
變頻器為有創(chuàng)造力的OEM行業(yè)和最終用戶帶來了大量可實(shí)現(xiàn)的潛在效率。更新的使用變頻驅(qū)動技術(shù)的方式有助于解決特定的運(yùn)動控制應(yīng)用的挑戰(zhàn)，并使其更加經(jīng)濟(jì)、利潤更高。下面將介紹6個使用變頻器解決方案處理先進(jìn)的運(yùn)動控制應(yīng)用的真實(shí)場景。
一、負(fù)載變化的傳送帶
無論是在機(jī)場還是在工廠，運(yùn)送可變負(fù)載的傳送帶都是長期的挑戰(zhàn)以及在功率消耗方面的顯著限制條件?？辙D(zhuǎn)的傳送帶不需要全部功率，不過需要在一定時間以后、加上負(fù)載的時候或者接到電機(jī)調(diào)整的指令之后作出響應(yīng)。
運(yùn)送可變負(fù)載的傳送帶可以使用變頻器，這樣將大大地節(jié)省功率消耗（請見圖1）。變頻器感應(yīng)更輕的負(fù)載，然后調(diào)整電機(jī)的功率因數(shù)使其運(yùn)行的更加高效，即便是在低負(fù)荷的周期內(nèi)。在不需要全負(fù)荷的時候，這種模式將功率消耗降到最低，而且再加上更大負(fù)載的時候也可以讓電機(jī)提升功率并以最佳的性能運(yùn)行。
對于占地比較廣的大型工廠或自動化系統(tǒng)，分散化的變頻器免除了將電纜敷設(shè)到控制柜所需要的時間和成本（包括材料和人工）。除此以外，從盡量靠近電機(jī)的電源總線上接入供電變得更簡單，而且更具有有成本效益。
二、簡化內(nèi)部設(shè)備組合
變頻器有助于一些系統(tǒng)采用更簡單的解決方案來進(jìn)行優(yōu)化。與自動變速的變頻器相比，新型的具有多個固定速度選項(xiàng)的變頻器可以通過變換電機(jī)的速度而大大地減少在內(nèi)部物流應(yīng)用方面使用的不同齒輪電機(jī)組合的數(shù)量。
在大型的倉庫中，所有的傳送帶都連接在一個大的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，需要不同位置的傳送帶以不同的速度運(yùn)行。這就意味著在系統(tǒng)的不同部分要安裝眾多變速箱，每臺變速箱具有獨(dú)特的功率輸入輸出比，以此確保每個部分的傳送帶都以正確的速度運(yùn)行?？墒?，其結(jié)果是需要使用很多不同的變速箱輸入輸出比來支持相同的功率要求。
與部署20臺大小各異的變速箱的做法不同，新的解決方案僅僅需要4到5臺變頻器/電機(jī)/變速箱的組合就足夠了。通過調(diào)節(jié)頻率來控制速度，操作員可以優(yōu)化每一種組合，而不需要依賴跨接在線路上的單一速度電機(jī)連接器。
三、在更高頻率下運(yùn)行感應(yīng)式電機(jī)
普通的感應(yīng)式電機(jī)是為運(yùn)行在60Hz頻率的電源下而設(shè)計(jì)的，但這不一定就是應(yīng)用中最優(yōu)的設(shè)計(jì)。使用變頻器，OEM廠商可以為諸如風(fēng)電應(yīng)用設(shè)計(jì)出最低可以運(yùn)行在20Hz的電機(jī)，或者對于功率密度高得多的應(yīng)用中可以運(yùn)行的頻率高達(dá)100到600Hz。
因?yàn)楣β士捎伤俣瘸艘赞D(zhuǎn)矩計(jì)算得出，因此OEM廠商可以設(shè)計(jì)出更小的電機(jī)，卻具有與傳統(tǒng)的感應(yīng)式電機(jī)相同的功率。一般來說，這種更高頻率的電機(jī)的大小是運(yùn)行在50/60Hz頻率下電機(jī)的一半，但是卻具備相同的功率。除此以外，由于電機(jī)的慣性更小了，使用變頻器的感應(yīng)式電機(jī)具備了提供更多動態(tài)系統(tǒng)功能的能力。
四、在伺服模式下運(yùn)行感應(yīng)式電機(jī)
伺服控制要求具備高精度的速度和位置，它需要準(zhǔn)確性。鑒于此，在執(zhí)行伺服功能的時候，永磁電機(jī)就成為了設(shè)備的首選。不過，由于它們依賴于稀有的金屬，因而價格也比較昂貴。
如果信息反饋完善，變頻器控制的感應(yīng)式電機(jī)也可以運(yùn)行在伺服模式下。與傳統(tǒng)的永磁伺服電機(jī)相比，變頻器提供了性價比更好的替代方案。雖然變頻器主要用于開環(huán)速度控制，并且一般不會認(rèn)為會實(shí)現(xiàn)特別高的精度，但這項(xiàng)技術(shù)足夠可以控制很多伺服應(yīng)用情況下的電機(jī)轉(zhuǎn)子位置。
如果功率密度并不是那么好，電機(jī)會稍微大一些，因此很有必要仔細(xì)考慮系統(tǒng)的需求、電機(jī)尺寸和功能。例如，變頻器感應(yīng)伺服電機(jī)的加速無法像永磁電機(jī)那么快，不過你需要考慮的是你的應(yīng)用場合真的需要實(shí)現(xiàn)這種功能嗎？雖然該解決方案的動態(tài)性可能略低，但顯著的成本節(jié)省可能在市場競爭上為企業(yè)帶來顯著的優(yōu)勢。
五、減小盤柜占地面積和電纜長度
使用變頻器有一個最簡單也是最容易忽視的優(yōu)勢就是在空間節(jié)省方面的效果。將電機(jī)和傳動集成在一起的組合方式，可以減少工廠車間里面的控制盤柜的占地面積和電機(jī)電纜的長度。對于那些電機(jī)占地面積很大的應(yīng)用，或者在一套系統(tǒng)中一套運(yùn)動組成部分和其他的運(yùn)動組成部分共用一組供電軌道，將變頻傳動設(shè)備與電機(jī)集成在一起能帶來更多好處。
與其將所有的電纜都從設(shè)備端敷設(shè)到中央控制柜去，系統(tǒng)工程師不如實(shí)現(xiàn)一套依賴獨(dú)立驅(qū)動電機(jī)的分布式系統(tǒng)，這些電機(jī)僅需要敷設(shè)從主控制柜到機(jī)器側(cè)各個不同部件之間的控制電纜。
六、在沒有反饋的情況下運(yùn)行永磁電機(jī)
對于一般應(yīng)用來說，永磁電機(jī)是屬于效率最高的電機(jī)，不過需要具備追蹤電極位置以及進(jìn)行電機(jī)適當(dāng)整流所需要的反饋信息。
目前，變頻器技術(shù)可以在沒有反饋的情況下運(yùn)行永磁電機(jī)，而且還能獲得5度以內(nèi)的位置精度。有了變頻器，當(dāng)電機(jī)在停止位置的時候，會計(jì)算電極的位置，然后可以為了實(shí)現(xiàn)良好的控制而對電機(jī)進(jìn)行整流。
無需任何反饋的位置控制應(yīng)用免除了對電纜及更加昂貴的伺服變頻器的需求，而是用更加經(jīng)濟(jì)、更加高效的變頻器取而代之。采用變頻器技術(shù)為永磁電機(jī)提供動力也意味著，如果減少功率消耗對于某些應(yīng)用更加關(guān)鍵的話，此類應(yīng)用可以運(yùn)行在速度模式下。
