變頻器的工作使用范圍在不斷擴(kuò)大。但業(yè)內(nèi)的專家卻一致認(rèn)為：PLC可編程序控制器技術(shù)將仍然有其存在的必要性，只是在驅(qū)動(dòng)技術(shù)方面的重要意義不如以前了。變頻器的發(fā)展趨勢(shì)還包括性能優(yōu)化、小型化和更好的性價(jià)比。
僅僅把變頻器安置在電氣控制柜中，使其能夠控制三相交流電動(dòng)機(jī)正常工作的時(shí)代已經(jīng)一去不復(fù)返了。今天的變頻器體積更小，安裝在電動(dòng)機(jī)的殼體內(nèi)更加節(jié)省空間，而且利用變頻器不僅僅可以調(diào)節(jié)動(dòng)力電的頻率也可以調(diào)節(jié)交流電壓?！笆聦?shí)上，分散式配置技術(shù)已經(jīng)得到了進(jìn)一步的發(fā)展。借助于緊湊的結(jié)構(gòu)，變頻器已經(jīng)更為普遍地應(yīng)用于電動(dòng)機(jī)中，而這種變頻電動(dòng)機(jī)的用量越來越多。將來，一些典型的伺服應(yīng)用也都可以被這種智能化的變頻電動(dòng)機(jī)所實(shí)現(xiàn)。”Nord公司領(lǐng)導(dǎo)人Frank Wiedemann先生說（圖1）。
圖1 今天的變頻器能提供動(dòng)態(tài)監(jiān)控顯示的功能。圖中所示的SK 200E變頻器是Nord公司的產(chǎn)品，功能強(qiáng)大，適合于分散式配置
SEW公司商務(wù)經(jīng)理Thomas Middelhoff先生解釋道：“從變頻器這種產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)來看，人們可以清楚地了解到：變頻器產(chǎn)品已經(jīng)在可靠性能的基礎(chǔ)上完成了性價(jià)比的優(yōu)化?！盡iddelhoff先生還說，像減小外形尺寸、提高驅(qū)動(dòng)效率、降低安裝和調(diào)試費(fèi)用以及簡(jiǎn)化操作等方面的問題也都有著非常重要的意義?！斑@里不僅僅涉及到變頻器這個(gè)單一產(chǎn)品，還包括了與上一級(jí)控制系統(tǒng)和下一級(jí)被驅(qū)動(dòng)裝置之間的接口。”這里留給了變頻器生產(chǎn)廠家很大的安裝、調(diào)試和使用簡(jiǎn)單化的發(fā)展?jié)摿Α?/p>
西門子公司驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品經(jīng)理Harald Wegmann先生補(bǔ)充道：“變頻器的另一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)就是性能強(qiáng)大，尤其是聯(lián)網(wǎng)性能、數(shù)字化工廠的性能、TIA全集成自動(dòng)化性能和操作使用的簡(jiǎn)單化（圖2）。”具備了這些特性，就能夠?qū)崿F(xiàn)包括變頻器在內(nèi)的驅(qū)動(dòng)鏈、整個(gè)工廠的IT系統(tǒng)以及整個(gè)使用壽命周期的三重集成。
![圖2 西門子公司驅(qū)動(dòng)技術(shù)產(chǎn)品經(jīng)理Harald Wegmann先生說：“變頻器的發(fā)展趨勢(shì)非常清楚，即性能更加強(qiáng)大?！? src=]()
圖2 西門子公司驅(qū)動(dòng)技術(shù)產(chǎn)品經(jīng)理Harald Wegmann先生說：“變頻器的發(fā)展趨勢(shì)非常清楚，即性能更加強(qiáng)大?！?/p>
另外，變頻器越來越高的能源利用率也是不可忽視的一大發(fā)展趨勢(shì)，這也就意為著變頻器在部分負(fù)載工況下以及在電動(dòng)機(jī)-變頻器系統(tǒng)中的工作效率有著越來越重要的意義，也就需要進(jìn)一步的優(yōu)化了。
安全技術(shù)的集成
幾乎所有的機(jī)床設(shè)備生產(chǎn)廠家都對(duì)變頻器提出了集成保護(hù)，如STA安全撤銷扭矩、安全停止以及速度安全限制等在內(nèi)的技術(shù)要求。根據(jù)不同的使用工況，對(duì)變頻器的安全技術(shù)要求也不同。Middelhoff先生相信，在變頻器的研發(fā)中能源利用效率的提高也將會(huì)成為一個(gè)重要的核心問題，而且將有著越來越重要的作用?！安粌H僅變頻器自身的效率要提高，而且也要考慮到電動(dòng)機(jī)的控制和調(diào)節(jié)方案。這主要是因?yàn)椋簩?duì)于變頻器而言，94%的效率已經(jīng)相當(dāng)高了，與電動(dòng)機(jī)相比，進(jìn)一步提高的余地并不大。在變頻器中簡(jiǎn)單的通訊方式以及人員和過程的安全防護(hù)功能的集成都已經(jīng)達(dá)到了很高的水平，而通過這些功能提高設(shè)備的生產(chǎn)能力則是變頻器未來發(fā)展的一種可能性（圖3）?！?/p>
![圖3 SEW公司商務(wù)經(jīng)理Thomas Middelhoff先生說：“變頻器的效率超過94%已經(jīng)是很高的了，與電動(dòng)機(jī)相比較，進(jìn)一步提高的余地不大?！? src=]()
圖3 SEW公司商務(wù)經(jīng)理Thomas Middelhoff先生說：“變頻器的效率超過94%已經(jīng)是很高的了，與電動(dòng)機(jī)相比較，進(jìn)一步提高的余地不大?！?/p>
Wiedemann先生說，某些變頻器目前已經(jīng)有可能實(shí)現(xiàn)這些功能，并在伺服系統(tǒng)中發(fā)揮作用，而且有些生產(chǎn)廠家已經(jīng)明確的沿著這一趨勢(shì)開發(fā)自己的產(chǎn)品了?！艾F(xiàn)在，我們就可以利用變頻器完成定位運(yùn)動(dòng)和同步運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用。由于成本費(fèi)用的原因還不能完成全部的動(dòng)態(tài)伺服驅(qū)動(dòng)，但它與直流電動(dòng)機(jī)相結(jié)合而實(shí)現(xiàn)的動(dòng)態(tài)性能已經(jīng)非常引人注目了，在許多應(yīng)用領(lǐng)域中可以替代伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)?！?/p>
然而，許多專家一致認(rèn)為，變頻器還不能替代上一級(jí)的PLC可編程序控制器系統(tǒng)。“PLC可編程序控制器系統(tǒng)仍然將是機(jī)床設(shè)備的重要組成部分，但其調(diào)節(jié)任務(wù)由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)直接來完成，在多軸系統(tǒng)中也失去了交叉通訊的重要性?！盬egmann先生說。
電動(dòng)控制技術(shù)
“不可能指望驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電子驅(qū)動(dòng)技術(shù)來代替機(jī)床設(shè)備的控制系統(tǒng)?！盬iedemann先生堅(jiān)信，“當(dāng)然今天一些變頻器已經(jīng)具有自由編程控制的能力，提高了使用靈活性和操作舒適性，而這些原來都要由PLC可編程序控制器系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。從嚴(yán)格意義上講，這些都是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的任務(wù)，是變頻器智能化和高效化所能解決的問題。對(duì)于PLC可編程序控制器系統(tǒng)來講，用以完成這些任務(wù)確實(shí)是大材小用了（圖4）。”
![圖4 Nord公司的Frank Wiedemann先生說：“從嚴(yán)格意義上講，僅僅是為了完成驅(qū)動(dòng)任務(wù)就使用PLC可編程序控制器就大材小用了?！? src=]()
圖4 Nord公司的Frank Wiedemann先生說：“從嚴(yán)格意義上講，僅僅是為了完成驅(qū)動(dòng)任務(wù)就使用PLC可編程序控制器就大材小用了?！?/p>
“這些都是一些特殊的應(yīng)用場(chǎng)合，與同步驅(qū)動(dòng)的坐標(biāo)軸的數(shù)量和運(yùn)動(dòng)方式有關(guān)。機(jī)床設(shè)備只有一個(gè)運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)軸，智能化的循環(huán)運(yùn)動(dòng)和定位運(yùn)動(dòng)可以從PLC可編程序控制器交給變頻器來完成。在小型的機(jī)床設(shè)備中甚至可以完全放棄使用PLC可編程序控制器系統(tǒng)?！盡iddelhoff先生說。
同步器和逆變器
從變頻器的結(jié)構(gòu)上來講，變頻器相當(dāng)于一個(gè)由直流中間電路供電的同步器和一個(gè)由中間電路供電的逆變器的組合。中間電路相當(dāng)于一個(gè)平滑電壓的電容和濾波的電阻電路，雖然使用直流電的中間電路不常見。
除此以外，還有所謂的矩陣變換器。在這種強(qiáng)迫換流周波變換器中必須連續(xù)不斷的提供三相交流電壓；而在有中間電路的變頻器中也可以使用單相交流電。中間電路的存儲(chǔ)元件填補(bǔ)了電力供應(yīng)的缺口。一個(gè)中間電路可以拖動(dòng)多個(gè)逆變器；因此這種變頻器常常在金屬切削機(jī)床中使用。
