变频电源

　　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。

　　发展历程

　　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AcpowerFrequencyConverter，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。

　　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。

　　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。

　　种类

　　变频电源装置主要分为交—直—交变频和交—交变频两大类，交—直—交变频又可分为电压型和电流型两大类，交—交变频多为电压型，也有少量使用电流型。

　　变频电源控制方式分为电压型、电流型、脉冲宽度调制型等。其主回路的拓扑、控制策略都有多种方式可以选择，如功率器件有scr（晶闸管，thyristor）、gto（门极关断晶闸管，gateturn-offthyristor）、igbt（绝缘栅双极晶体管，insulated-gatebipolartransistor）、igct（集成门极换流晶闸管，integratedgatecommutatedthyristor，是一种新型半导体功率器件，在gto的基础发展起来的）等；主回路的拓扑结构可选择两电平、三电平、负载换相式scr电流型变频器等，控制策略可选择v/f控制、矢量控制、直接转矩控制、脉冲宽度调制（pwm）或脉冲幅度调制（pam）等；电压也有高压（3～6kv，主要是大容量的同步或异步电动机）、中压或抵压（如一般的小功率380v和轧钢辅传动的电动机）等。此外，变频调速还有变极调速，无级调速还有矢量控制方式、变压变频（vvvf）控制方式等，价格极为不同，如何选择是一大问题。表3示出了我国宝钢从日本引进的于1989年投产的1900mm板坯连铸全交流方式。从表中可以看出，变频调速采用变极、vvvf和矢量变换控制三种方式，在调速要求不需无级的只须有限变速的采用变极控制方式，要求速度控制不严格的如辊道速度控制采用变压变频（vvvf）方式，要求速度控制严格的才采用矢量变换控制方式，这样目的是节约投资和简化维护，这种按工艺要求选择变频器的方法可作为为其他车间交流化作为准则，如烧结的全交流化，其配料的变频电源采用vvvf方式，台车采用矢量变换控制方式。