变频调速技术发展现状及前景展望

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1、变频调速技术发展现状及前景展望上网时间：2008-10-23作者：王玲，程汉湘，黄凤华广东工业大学自动化学院来源：变频技术应用中心论题：变频调速技术的发展概况变频调速技术国内外现状变频调速未来的发展方向解决方案：国外神经网络在变频调速系统控制中获得了应用实现全数字控制化实现变频器的通信网络化和技术规格标准化实现变频器的特大容量化和硬件的集成化实现变频器的高频化实现软开关化和实现变频器的“绿色环保”化电气传动是工业控制领域中的一个重要内容，它利用电动机将电能转变为机械能，从而满足工农业生产及日常生活中的各种需求。目前，变频调速技术已成为节能、改善工艺流程、提高产品质量和改善环境、推动技术

2、进步的有效措施。变频调速以其优异的调速和起制动性能，高效率、高功率因数和节能效果，广泛的适用范围及其它许多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式，其重要性日益得到世界各国的重视。在世界能源紧缺的今天，开展变频调速技术的研究，推广其应用，有着非常重大的现实意义和巨大的经济效益及社会效益。变频调速技术的发展概况20世纪60年代以前，直流调速一直以控制能力强、可靠性高、噪声低、控制电路简单等一系列优良的性能在传动领域中占据着主导地位。但是随着社会生产力及技术的不断发展，直流传动的薄弱环节逐步显示出来。由于换向器的存在，使直流电动机的维护工作量加大，单机容量、最高转速以及使用环境等都受到限

3、制。同时，电动机在实际应用中，已由过去简单的起停控制，以提供动力为目的发展为对其速度、位置、转矩等参数进行精确控制，使被驱动的机械运动符合预想的要求。另外，随着电力电子技术、控制技术以及微型计算机和大规模集成电路的飞速发展，交流调速取代直流调速，计算机数字控制技术取代模拟控制技术已成为发展趋势。因此，人们便转向应用结构简单、运行可靠、便于维护、价格低廉的交流电动机。然而，要实现对交流电动机高性能的调速远比直流电动机调速困难得多。从20世纪30年代开始，人们就致力于交流调速技术的研究。20世纪60年代以后，特别是70年代以来，随着新型自关断电力电子器件、智能功率集成电路的问世，现代控制理

4、论的发展和计算机技术的应用，新的控制策略不断涌现，使得交流调速技术得到迅猛发展，并已在冶金、机械、电气、纺织、食品等行业得到普遍应用，交流调速以其显著的节电效果，优良的调速性能以及广泛的适用性逐步取代直流调速的地位，已经成为电气传动领域发展的主流方向。变频调速技术国内外现状a.国外现状市场有大量需求随着工业自动化程度的不断提高和能源全球性短缺，变频器越来越广泛地应用在冶金、机械、石油、化工、纺织、造纸、食品等各个行业以及风机、水泵等节能场合，并取得了显著的经济效益。功率器件发展迅速变频调速技术是建立在电力电子技术基础之上的。近年来，高电压、大电流的SCR、GTO、IGBT、IGCT以及

5、智能模块IPM(IntelligentPowerModule)等器件的生产以及并联、串联技术应用的发展，使高电压、大功率变频器产品的生产及应用成为现实。在大功率交—交变频(循环变流器)调速技术方面，法国阿尔斯通已能提供单机容量达30000kW的电气传动设备用于船舶推进系统。在大功率无换向器电机变频调速技术方面，意大利ABB公司提供了单机容量为60000kW的设备用于抽水蓄能电站；在中功率变频调速技术方面,德国西门子公司SimovertA电流型晶闸管变频调速设备单机容量为10耀2600kV•A和SimovertPGTOPWM变频调速设备单机容量为100耀900kV•A，其控制系统已实现全

6、数字化，用于电力机车、风机、水泵传动；在小功率变频调速技术方面，日本富士BJT变频器最大单机容量可达700kV•A，IGBT变频器已形成系列产品，其控制系统也已实现全数字化。IPM投入应用比IGBT约晚2年,由于IPM包含了IGBT芯片及外围的驱动和保护电路，有的甚至还把光耦也集成于一体，是一种更为适用的集成型功率器件。目前，在模块额定电流10耀600A范围内，通用变频器均有采用IPM的趋向。IPM除了在工业变频器中被大量采用之外，经济型的IPM在近年内也开始在一些民用品，如家用空调变频器、冰箱变频器、洗衣机变频器中得到应用。IPM也在向更高的水平发展，日本三菱电机最近开发的专用智能模

7、块ASIPM将不需要外接光耦，通过内部自举电路可单电源供电，并采用了低电感的封装技术，在实现系统小型化，专用化，高性能，低成本方面又推进了一步。控制理论和微电子技术的支持在现代自动化控制领域中，以现代控制论为基础，融入模糊控制、专家控制、神经网络控制等新的控制理论为高性能变频调速提供了理论基础；16位、32位高速微处理器以及信号处理器(DSP)和专用集成电路(ASIC)技术的快速发展，则为实现变频调速的高精度、多功能提供了硬件手段。b.国内现状