【美蓝百科】变频电源的发展史（简介）

       定义：变频电源是将市电中的交流电经过AC→DC→AC变换， 输出为纯净的正弦波，输出频率和电压 一定范围内可调。它有别于用于电机调速用的变频调速控制器，也有别于普通交流稳压电源。理想的交流电源的特点是频率稳定、电压稳定、内阻等于零、电压波形为纯正弦波（无失真）。变频电源十分接近于理想交流电源，因此，先进发达国家越来越多地将变频电源用作标准供电电源，以便为用电器提供最优良的供电环境，便于客观考核用电器的技术性能。 变频电源主要有二大种类：线性放大型和SPWM开关型。
       一、发展历史
       变频电源是在国内一般的称呼，更准确的说，应该叫交流电力频率转换器，即Ac power Frequency Converter，一般用缩写AFC来称呼。变频电源的整个发展史基本是随着电子器件的发展而发展的。80年代前后，电子式变频电源多以日本的小型仪器电源为主，该类仪器电源多采用晶体放大的方式制作，80年代后通过台湾传入中国大陆。该时期的电源特点为：功率小，精度好，效率低。80年代，中国大陆走上了改革开放的道路，在此阶段，中国大陆的进出口设备逐渐加大，尤其以微波炉及空调为代表性的电器出口份额增加，因此需求大功率变频电源进行测试。对于该部分市场应用的需求，原有的产品功率已不能满足，所以，电源厂家寻求新的技术来扩大电源的功率。

       根据当时的技术条件及电子器件，主要向两条路发展，一方面是保持晶体式的方式不变，采用多机并联的方式进行扩容；另一种方式是采用功率晶体模组。晶体式多级串联的方式，需要解决环流问题，而且效率低，在工业生产过程中，消耗太大；功率晶体模组变频方式反应慢，功率有限，工作电压低，耐压在600V左右，输出采用PAM滤波方式（为单方波加低次滤波），输出波形失真较大。这两种方式制作的电源产品功率依旧不能满足日益增长的需求，所以大功率的负载需要变频测试时，多采用电机后拖动发电机的方式（M+G）来满足。电机后拖动发电机的方式（M+G）在使用过程中，存在磨损，以及效率转换问题。后来参考美国技术，采用SCR来做逆变器，该方式制作的电源，功率大，能满足客户使用，比较好的用于取代电机后拖动发电机的方式（M+G），但是该系列的产品有一个较大的缺点，机器在转换的过程中，噪音非常大，达到70dB<1m随着半导体技术的发展，在80年代末，富士生产出了第一代的IGBT，该电子器件的特性集成了GTR及MOSFET的优点，开关速度快，通流能力强，故很快就被应用到逆变领域。随着实力强大的三菱、西门康、英飞凌等厂家在IGBT领域的加入，使得IGBT的发展速度日新月异，更新换代的速度加快，IGBT的开关速度及通流能力得到进一步的加强，这样，就使得大功率的变频电源的制作得以实现。
       二、变频电源与变频器的区别
       变频电源是由整个电路构成交流一直流一交流一滤波的变频装置，得到了广泛应用。变频电源不仅能 模拟输出不同国家的电网指标，而且也为出口电器厂商在设计开发、生产、检测等应用中提供纯净可靠的、低谐波失真的、高稳定的电压和频率的正弦波电源输出。变频电源是非常接近于理想的交流电源，可以输出任何国家的电网电压和频率。变频器是由交流一直流一交流（调制波）等电路构成的，变频器的标准名称应为变频调速器。其输出电压的波形为脉冲方波，且谐波成分多，电压和频率同时按比例变化，不可分别调整，不符合交流电源的要求。
售后     

       变频电源：厂家自己研发生产，对电源非常熟悉，一旦出现问题，会在电源现场以最短的时间解决问题。
       变频器：因变频器多是从其他专门生产变频器的厂家购买，一旦出现问题，电源厂家会把变频器拆下寄回变频器厂家（部分在国外），维修周期长，而且变频器厂家不会负责变频器与变压器和LC低通滤波电路的匹配。即使现场维修也很难保证彻底解决问题。
可靠性
       变频电源：电源整体统筹设计，经过多年的技术积累，保证电源稳定可靠运行。
       变频器：通过变频器组装的岸电电源生产较为简单，因其主要部分“变频器”为购买，所以很难保证变频器与其他元件的参数相匹配。
安全性
       变频电源：启动过程中频率恒定。岸电电源可以提供纯净可靠、低谐波失真、高稳定的电压和频率的正弦波电力输出，非常接近于理想的交流电源。
       变频器：变频器的设计专门针对电动机变频启动，启动时电压、频率同步上升，用其改装的电源，可能会对用电设备造成影响，尤其是变频器、可控整流、通信设备等。
三相不平衡
       变频电源：逆变部分采用星型方式，每相可独立带载，适应三相完全不平衡负载。不平衡度可达3%以内。
       变频器：变频器采用△逆变，虽然输出通过变压器转变成Y型输出，但对三相不平衡负载适应性较差，可能会使电动机中逆扭矩增加，使电动机温度上升，效率下降，能耗增加，发生震动，输出亏耗。
       三、最新技术
       当今国际上先进的变频电源是采用IGBT逆变输出技术，用先进微处理器控制设计而成的高性能精密电源，它具有过流、短路、过压、欠压、过载等保护及报警故障显示功能，确保用电设备及变频电源安全。具有负载适应性强，输出波形品质好，良好的人机界面，操作简单，体积小，重量轻等特点。正弦波输出，可调输出电压及频率的变频电源为用电设备提供了所需要的交流电。
       1、提供世界各国标准电源、稳定纯净正弦波，模拟测试各种电器产品
       2、16位微控制器（模拟）控制，输出电压、频率智能（模拟）控制，操作灵活方便
       3、高频PWM设计，以IGBT做功率推动，体积小，噪音低
       4、独特的瞬时值控制方式，可预先设定标称电压-10%~-30%及+10%~+25%，控制精度高，波形品质好，可适应各种负载
       5、效率高达85%以上，适用负载广，负载功率因数±0.5~1.0均可
       6、暂态反应快速，对100%的加载或去载，稳压反应时间在2ms以内
       7、过载能力强，瞬间电源能承受额定电流300%
       8、具过高电流、超载、超温等多重保护及告警
       9、电压（V）、电流（A）、频率（HZ）、功率（W）、功率因数（PF）全部问LED数码管显示，简单易读，高解析度
      10、输出电压0~150V/0~300V两档可调
      11、输出频率45HZ~65HZ、50HZ、60HZ、2F、4F、400HZ
      12、低失真干扰，输入/输出完全隔离，安全可靠
      13、适用范围广，可广泛用于需变频变压场所
      14、单相500VA~500KVA，三相3KVA~1600KVA，可承接特殊规格定制
       四、应用领域 
       由于世界各国电网指标不统一，出口电器厂商需要电源模拟不同国家的电网状况，为工程师在设计开发、生产线测试及品保的产品检测、寿命、过高压/低压模拟测试等应用中提供纯净可靠的、低谐波失真、高稳定的频率和稳压率的正弦波电力输出；进口原装电器、设备的用户也需要对我国电网进行变压、变频以保证进口电器、设备的正常运转；满足航空电子及军事设备高频的需求。
       1、主要用于制造或出口贸易商对出口电器产品的用电检测、调试及用于精密仪器的供电电源。广泛适用于家电制造业、电机、电子制造业、IT产业、电脑设备、实验室等。
       ★ 家电业制造商如：空调设备、咖啡机、洗衣机、榨汁机、微波炉、收录音机、冰箱、DVD、洗尘器、电动剃须刀等产品的测试电源。
       ★ 电机、电子业制造商如：交换式电源供应器、变压器、电子安定器、AC风扇、不断电系统、充电器、继电器、压缩机、马达、被动元件等产品的测试电源。
       ★ IT产业及电脑设备制造商如：传真机、影印机、碎纸机、印表机、扫描器、烧录机、伺服器、显示器等产品的测试电源。
       ★ 实验室及测试单位如：交流电源测试、产品寿命及安全测试、电磁相容测试、OQC（FQC）测试、产品测试及研发、研究单位最佳交流电源。
       ★ 航空/军事单位如：机场地面设施、船舶、航天、军事研究所等的测试电源。
       2、采用变频电源稳压器调速，一是根据要求调速用，二是节能。它主要基于下面几个因素：
      1）变频调速系统自身损耗小，工作效率高。
      2）电机总是保持在低转差率运行状态，减小转子损耗。
      3）可实现软启、制动功能，减小启动电流冲击。
      在采用变频电源调速时，需从工艺要求、节约效益、投资回收期等各方面考虑。如果仅从工艺要求、节约效益考虑，下面几种情况选用变频调速较有利：
F根据工艺要求，生产线或单台设备需要按程序或按要求调整电机速度的。如：包装机传送系统，根据不同品种的产品，需要改变系统传送速度，使用变频调速可使调速控制系统结构简单，控制准确，并易于实现程序控制。
       F用变频调速代替机械变速。如：机床，不仅可以省去复杂的齿轮变速箱，还能提高精度、满足程序控制要求。
       F用变频调速代替用闸门或挡板调整流量适于风机、水泵、压缩机等。例如：锅炉上水泵、鼓风机、引风机实行了变频调速控制，不仅省去了伺服放大器、电动操作器、电动执行器和给水阀门（或挡风板），而且使得整个锅炉锅炉控制系统得到了快速的动态响应、高的控制精度和稳定性。
       20世纪70年代后，大规模集成电路和计算机控制技术的发展，以及现代控制理论的应用，使得交流电力拖动系统逐步具备了宽的调速范围、高的稳速范围、高的稳速精度、快的动态响应以及在四象限作可逆运行等良好的技术性能，在调速性能方面可以与直流电力拖动媲美。在交流调速技术中，变频调速具有绝对优势，并且它的调速性能与可靠性不断完善，价格不断降低，特别是变频调速节电效果明显，而且易于实现过程自动化，深受工业行业的青睐。
1. 交流变频调速的优异特性
1） 调速时平滑性好，效率高。低速时，特性静关率较高，相对稳定性好。
2） 调速范围较大，精度高。
3） 起动电流低，对系统及电网无冲击，节电效果明显。
4） 变频电源体积小，便于安装、调试、维修简便。
5） 易于实现过程自动化。
6） 必须有专用的变频电源|稳压器，造价较高。
7） 在恒转矩调速时，低速段电动机的过载能力大为降低。
2. 与其它调速方法的比较
交流电动机的调速方法有三种：变极调速、改变转差率调速和变频调速。其中，变频调速最具优势。这里仅就交流变频调速系统与直流调速系统做一比较。
交流拖动本身存在可以挖掘的节电潜力。在交流调速系统中，选用电机时往往留有一定余量，电机又不总是在最大负荷情况下运行；如果利用变频电源调速技术，轻载时，通过对电机转速进行控制，就能达到节电的目的。工业上大量使用风机、水泵、压缩机等，其用电量约占工业用电量的50%；如果采用变频电源调速技术，既可大大提高其效率，又可减少10%的电能消耗。、

（来源：百科    责任编辑：西安美蓝）

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