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。下面將介紹6個使用變頻器解決方案處理先進的運動控制應用的真實場景。

1負載變化的傳送帶

無論是在機場還是在工廠，運送可變負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。空轉(zhuǎn)的傳送帶不需要全部功率，不過需要在一定時間以后、加上負載的時候或者接到電機調(diào)整的指令之后作出響應。

運送可變負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）。變頻器感應更輕的負載，然后調(diào)整電機的功率因數(shù)使其運行的更加高效，即便是在低負荷的周期內(nèi)。在不需要全負荷的時候，這種模式將功率消耗降到最低，而且在加上更大負載的時候也可以讓電機提升功率并以最佳的性能運行。

圖1：運送可變負載的傳送帶可以使用變頻器來運行，大大地節(jié)省了功率消耗。變頻器感應更輕的負載，然后調(diào)整電機的功率因數(shù)使其運行的更加高效，即便是在低負荷的周期內(nèi)。本文圖片來源：Lenze

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。

2簡化內(nèi)部設備組合

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的變頻器可以通過變換電機的速度而大大地減少在內(nèi)部物流應用方面使用的不同齒輪電機組合的數(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)絡內(nèi)，需要不同位置的傳送帶以不同的速度運行。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行�？墒牵浣Y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/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連接器。

3在更高頻率下運行感應式電機

普通的感應式電機是為運行在60Hz頻率的電源下而設計的，但這不一定就是應用中最優(yōu)的設計。使用變頻器，OEM廠商可以為諸如風電應用設計出最低可以運行在20Hz的電機，或者對于功率密度高得多的應用中可以運行的頻率高達100到600Hz。

因為功率可由速度乘以轉(zhuǎn)矩計算得出，因此OEM廠商可以設計出更小的電機，卻具有與傳統(tǒng)的感應式電機相同的功率。一般來說，這種更高頻率的電機的大小是運行在50/60Hz頻率下電機的一半，但是卻具備相同的功率。除此以外，由于電機的慣性更小了，使用變頻器的感應式電機具備了提供更多動態(tài)系統(tǒng)功能的能力。

4在伺服模式下運行感應式電機

伺服控制要求具備高精度的速度和位置，它需要準確性。鑒于此，在執(zhí)行伺服功能的時候，永磁電機就成為了設備的首選。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，變頻器控制的感應式電機也可以運行在伺服模式下。與傳統(tǒng)的永磁伺服電機相比，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，并且一般不會認為會實現(xiàn)特別高的精度，但這項技術足夠可以控制很多伺服應用情況下的電機轉(zhuǎn)子位置。

如果功率密度并不是那么好，電機會稍微大一些，因此很有必要仔細考慮系統(tǒng)的需求、電機尺寸和功能。例如，變頻器感應伺服電機的加速無法像永磁電機那么快，不過你需要考慮的是你的應用場合真的需要實現(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。

5在沒有反饋的情況下運行永磁電機

對于一般應用來說，永磁電機是屬于效率最高的電機，不過需要具備追蹤電極位置以及進行電機適當整流所需要的反饋信息。

目前，變頻器技術可以在沒有反饋的情況下運行永磁電機，而且還能獲得5度以內(nèi)的位置精度。有了變頻器，當電機在停止位置的時候，會計算電極的位置，然后可以為了實現(xiàn)良好的控制而對電機進行整流。

無需任何反饋的位置控制應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、更加高效的變頻器取而代之。采用變頻器技術為永磁電機提供動力也意味著，如果減少功率消耗對于某些應用更加關鍵的話，此類應用可以運行在速度模式下。

6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電纜的長度。對于那些電機占地面積很大的應用，或者在一套系統(tǒng)中一套運動組成部分和其他的運動組成部分共用一組供電軌道，將變頻傳動設備與電機集成在一起能帶來更多好處（請見圖2）。

圖2：對于那些電機占地面積很大的應用，或者在一套系統(tǒng)中一套運動組成部分和其他的運動組成部分共用一組供電軌道，將變頻傳動設備與電機整合在一起才有意義。

與其將所有的電纜都從設備端敷設到中央控制柜去，系統(tǒng)工程師不如實現(xiàn)一套依賴獨立驅(qū)動電機的分布式系統(tǒng)，這些電機僅需要敷設從主控制柜到機器側各個不同部件之間的控制電纜。