變頻驅(qū)動技術正在以出人意料的方式被用于解決各種運動控制應用的挑戰(zhàn)，并幫助企業(yè)提高生產(chǎn)效率和成本效益。

變頻驅(qū)動技術已經(jīng)被用于控制許多機械任務以及自動化的機器人，涵蓋了從制造、加工工廠到倉庫及其他物流設施等應用領域。

無論在物料搬運、機械加工，還是泵及風機的應用場合，變頻器都是一種經(jīng)濟實惠的選擇，可以幫助企業(yè)優(yōu)化性能、減少能耗并永久降低機器和機器人的生命周期成本。變頻器可用于基本的電壓模式范圍內(nèi)，以及運行在三相供電情況下的230V、480V或者600V電機。變頻器的選擇要依據(jù)電機類型、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用相關的因素，包括電機的滿負荷額定功率和滿負荷狀態(tài)下的最大電壓。

在最基本的變頻器應用中，通過調(diào)節(jié)接入電動機的電源的頻率和電壓，使操作人員可以將電機的速度和負載要求匹配起來。對于特定的應用，可以使電機運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現(xiàn)的潛在效率。更新的使用變頻驅(qū)動技術的方式有助于解決特定的運動控制應用的挑戰(zhàn)，并使其更加經(jīng)濟、利潤更高。

運動控制具有明顯的時代特點，它是多種高新技術的綜合，用來將工業(yè)自動化、辦公自動化和家庭自動化推向更高階段。目前的運動控制主要由變頻器、電動機、控制器三部分組成。

變頻器的核心是電力電子器件及控制方式。

1）電力電子器件 電力電子器件就是在電路中起通斷作用并實現(xiàn)各種變流的器件，變頻器就是這種變流的裝置，因此它是隨著逆變器件的發(fā)展而發(fā)展，逆變器件的好壞就要看它的通斷能力，承受通斷的電流和額定電壓；在通斷過程中損耗的大小如飽和壓降和開關損耗就決定了變頻器的效率和體積大小；開關損耗與開關頻率有關；開關頻率與噪聲有關，而且與輸出電壓、電流波形有關。就是說電力電子器件要朝著電壓高、電流大、開關頻率高、導通壓降小的方向發(fā)展。晶閘管是半控器件，屬于第一代產(chǎn)品，但調(diào)制頻率低、控制復雜、效率低、容量大、電壓高、歷史悠久，不管是用作整流還是用作逆變，都是比較成熟的。

全控器件GTO晶閘管和BJT，不管是組裝直流斬波器還是組裝變頻器，GTO晶閘管在電力機車上的應用具有壟斷性。這也是我國“八五”期間組織攻關的重大科研課題。但是將GTO晶閘管變頻器用于其他地方，爭議較大，原因是GTO晶閘管的關斷電流增益太小，過電流保護比較困難，調(diào)制頻率低。用BJT組裝的直流斬波器和PWM變頻器十分流行，但輸出電壓不超過460V，容量不超過400kW。BJT是電流驅(qū)動，功耗大，調(diào)制頻率也不高，噪聲還大，不如MOSFET的電壓驅(qū)動簡單、可靠。但后者容量更小，輸出電壓也更低，在市場上有競爭力的產(chǎn)品并不多。

在運動控制中，新一代的電力電子器件是IGBT和MCT：前者是MOS驅(qū)動BJT，優(yōu)點是容量和電壓都超過了BJT，有取而代之的趨勢；后者MOS驅(qū)動晶閘管，理論上具有兩者的優(yōu)點。這兩種新型器件都有成熟的產(chǎn)品，IGBT已發(fā)展到第四代，而且目前國外正在將微電子的生產(chǎn)工藝向電力電子轉(zhuǎn)移，于是產(chǎn)生了專用集成電路（ SPIC）。把IGBT的驅(qū)動電路和保護電路復合在一起的智能器件叫IPM，還有把開關電源復合在一起的IPM，這樣使變頻器更加可靠，已經(jīng)成為調(diào)速的主導產(chǎn)品，將取代直流調(diào)速，21世紀將是交流調(diào)速時代。

2）控制方式 變頻器用不同的控制方式，得到的調(diào)速性能、特性及用途是不同的?？刂品绞酱篌w分為開環(huán)和閉環(huán)控制。開環(huán)控制有U/f（電壓與頻率）成正比例的控制方式；閉環(huán)有轉(zhuǎn)差頻率控制和各種矢量控制。從發(fā)展歷史來看，也是從開環(huán)到閉環(huán)，如今的矢量控制可以實現(xiàn)與直流電動機電樞電流控制相媲美?，F(xiàn)在還可直接取交流電動機參數(shù)進行直接轉(zhuǎn)矩控制，這樣控制就方便準確、精度高。

運動控制中主要是電動機，但又不完全是人們熟知的電動機，這里有很多新概念，值得人去重視。

電力電子器件從交流電變?yōu)橹绷?u>電容易，從直流電變?yōu)榻涣麟娎щy。電力電子器件串聯(lián)、并聯(lián)也有一定的困難，因此希望電動機的電壓和相數(shù)都要和器件密切配合，綜合設計，統(tǒng)一考慮，不要困于原來的傳統(tǒng)和標準。

近幾年來，同步電動機在運動控制中升為一顆新星，21屆IEEE國際電力電子會議曾討論過“永磁或磁阻電動機是否將取代異步電動機在變速傳動中應用”的問題，永磁同步電動機采用自控后，雖然增加了轉(zhuǎn)子位置反饋環(huán)節(jié)，但去掉了起動繞組，擺脫了起動和牽人造成的設計和運行上的困難。永磁同步電動機可以是自然解耦的，電磁時間常數(shù)也較小，控制性能已經(jīng)優(yōu)于直流電動機，在伺服系統(tǒng)中取得了盟主地位。另外我國是稀土大國，應該在永磁同步電動機的研制上取得領先地位。