隨著21世紀(jì)的科技發(fā)展，電力電子的基板從Si(硅)變?yōu)镾iC(碳化硅)，這使得新型電力電子器件進(jìn)入了高電壓、大容量、高頻率、組件模塊化、小型化、智能化、低成本時(shí)代。各種適用于變頻調(diào)速的新型電氣設(shè)備正在開發(fā)中。隨著IT技術(shù)的快速發(fā)展和控制理論的不斷創(chuàng)新，這些與變頻器（Variable-frequency Drive 簡(jiǎn)稱：VFD）相關(guān)的技術(shù)將影響其發(fā)展趨勢(shì)。
交流變頻調(diào)速技術(shù)是一項(xiàng)強(qiáng)弱電混合和機(jī)電一體化的綜合技術(shù)。它不僅處理巨大電能的轉(zhuǎn)換(整流和逆變)，還處理信息的收集、轉(zhuǎn)換和傳遞。所以它的常用技術(shù)必須分為成功率和控制兩部分。前者要解決高壓大電流相關(guān)的技術(shù)問題和新型電力電子器件的應(yīng)用技術(shù)，后者要解決硬件和軟件開發(fā)問題(目前主要是全數(shù)字控制技術(shù))(基于現(xiàn)代控制理論的控制策略和智能控制策略)。其主要發(fā)展方向如下:
智能化
在系統(tǒng)中安裝VFD后，無(wú)需那么多功能設(shè)置，操作使用方便，工作狀態(tài)顯示明顯，可以實(shí)現(xiàn)故障診斷和故障排除，甚至可以進(jìn)行自動(dòng)元件轉(zhuǎn)換?？衫没ヂ?lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控，根據(jù)工藝流程實(shí)現(xiàn)多套VFD的聯(lián)動(dòng)，形成優(yōu)化的VFD綜合管理控制系統(tǒng)。
基于電機(jī)和機(jī)械模型的控制策略包括矢量控制、磁場(chǎng)控制、直接轉(zhuǎn)矩傳遞控制和機(jī)械扭轉(zhuǎn)振動(dòng)補(bǔ)償?；诂F(xiàn)代理論的控制策略包括滑模變結(jié)構(gòu)技術(shù)、模型參考自適應(yīng)技術(shù)、利用微分幾何理論的非線性解耦、魯棒觀測(cè)器、某種指標(biāo)意義下的最優(yōu)控制技術(shù)和逆奈奎斯特陣列設(shè)計(jì)方法等。基于智能控制思想的控制策略包括模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)以及各種自尋優(yōu)和自診斷技術(shù)。
環(huán)境保護(hù)
保護(hù)環(huán)境和制造“綠色”產(chǎn)品是人類的新理念。未來(lái)VFD將更加注重節(jié)能和低公害，即盡量減少使用過程中對(duì)電網(wǎng)和其他用電設(shè)備的噪音和諧波。
清潔功率變流器是指變流器的功率因數(shù)為1，電網(wǎng)側(cè)和負(fù)載側(cè)的諧波分量盡可能低，以減少對(duì)電網(wǎng)的污染和電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。對(duì)于中小容量變換器，PWM控制提高開關(guān)頻率是有效的。對(duì)于大容量變流器，在常規(guī)開關(guān)頻率下，可以改變電路結(jié)構(gòu)和控制方式，實(shí)現(xiàn)清潔電能的轉(zhuǎn)換。
專門化
可以根據(jù)某類負(fù)載的特點(diǎn)，有針對(duì)性地制造專用的VFD，既有助于經(jīng)濟(jì)有效地控制負(fù)載的電機(jī)，又降低了制造成本。比如:VFD用于風(fēng)機(jī)和水泵，VFD用于起重機(jī)械，VFD用于電梯控制，VFD用于張力控制，VFD用于空調(diào)等。
緊湊型轉(zhuǎn)換器要求功率和控制元件高度集成，包括智能功率模塊、緊湊型光耦合器、高頻開關(guān)電源以及由新型電氣材料制成的小體積變壓器、電抗器和電容器。改變功率器件的冷卻方式(比如水冷、蒸發(fā)冷卻、熱管)也是減小器件尺寸的有效方法。
一體化
VFD將參數(shù)辨識(shí)系統(tǒng)、PID調(diào)節(jié)器、PLC控制器、通信單元等相關(guān)功能部件有選擇地集成到內(nèi)部一體機(jī)中，不僅增強(qiáng)了功能，增加了系統(tǒng)的可靠性，還有效地減小了系統(tǒng)的體積和外部電路的連接。據(jù)悉VFD和電機(jī)的一體化組合機(jī)已經(jīng)研制出來(lái)，使得整個(gè)系統(tǒng)體積更小，控制更方便。
基于32位高速微處理器的數(shù)字控制模板有足夠的能力實(shí)現(xiàn)各種控制算法。Windows操作系統(tǒng)的引入使自由設(shè)計(jì)成為可能，圖形編程的控制技術(shù)也有了很大的發(fā)展。電機(jī)模擬器、負(fù)載模擬器以及各種CAD軟件的引入，為VFD的設(shè)計(jì)和測(cè)試提供了強(qiáng)有力的支持。
總之，VFD技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是朝著智能化、操作簡(jiǎn)單、功能完善、安全可靠、低噪音、低成本、小型化的方向發(fā)展。
