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摘 要：电子技术诞生至今已近50年，对经济发展起了巨大的作用。近年来，随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，电气传动技术面临着一场历史革命，即交流调速取代直流调速和计算机数字控制技术取代模拟控制技术已成为发展趋势。本文对变频调速技术在国内外的发展现状进行对比分析，并对其应用进行了阐述。
关键词：变频器；控制技术；应用
中图分类号：TL62+9
1 变频调速技术现状
电气传动控制系统通常由电动机、控制装置和信息装置三部分组成。电气传动可分为调速和不调速两大类，调速又分为交流调速和直流调速两种方式。不调速电动机直接由电网供电。但是，随着电力电子技术的发展，原本不调速的机械越来越多地改用调速传动以节约电能，改善产品质量，提高产量。60%的发电量是通过电动机消耗的。 因此调速传动有着巨大的节能潜力，变频调速是交流调速的基础和主干内容，变频调速技术的出现使频率变为可以充分利用的资源。近年来变频调速技术已成为交流调速中最活跃、发展最快的技术。
1.1 国外现状
采用变频的方法实现对电机转速的控制大约已40年的历史，但变频调速技术的高速发展， 则是近十年的事情，主要是由下面几个因素决定：（1）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。（2）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，IG-GT以及智能模块 IPM等器件的生产以及并联、串联技术的发展应用，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（循环交流器）调速技术方面，如法国阿尔斯通已能提供单机容量达30000kW的电器传动设备用于船舶推进系统。IPM投入应用比IGBT约晚二年， 由于IPM包含了1GBT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10-600A 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、低成本方面又推近了一步。（3）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。
1.2国内现状
從整体上看我国电气传动系统制造技术水平较国际先进水平差距10-15年。在大功率交-交，无换向器电动机等变频技术方面，国内只有少数科研单位有能力制造，但在数字化及系统可靠性方面与国外还有相当差距。 而这方面产品在诸如抽水蓄能电站机组启动及运行、 大容量风机、 压缩机和轧机传动、矿井卷扬机方面有很大需求。 在中小频率技术方面，国内学者做了大量变频理论的基础研究。 早在80年代，已成功引入矢量控制的理论，针对交流电机具有多变量、强耦合、非线性的特点，采用了线性解耦和非线性解耦的方法，探讨交流电机变频调速的控制策略。国内学者一直致力于变频调速新型控制策略的研究，但由于半导体功率器件和 DSP 等器件依赖进口，使得变频器的制造成本较高，无法形成产业化，与国外的知名品牌相抗衡。国内几乎所有的产品都是普通的 V/f 控制，仅有少量的样机采用矢量控制，品种与质量还不能满足市场需要，每年需大量进口高性能的变频器。因此，国内交流变频调速技术产业状况表现如下：（1）变频器控制策略的基础研究与国外差距不大。（2）变频器的整机技术落后，国内虽有很多单位投入了一定的人力、物力，但由于力量分散，并没形成一定的技术和生产规模。（3）变频器产品所用半导体功率器件的制造业几乎是空白。（4）相关配套产业及行业落后。（5）产销量少，可靠性及工艺水平不高。
2 变频调速发展方向
变频调速技术主要向着两个方向发展：一是实现高功率因数、高效率、无谐波干扰，研制具有良好电磁兼容性能的“绿色电器”；二是向变频器应用的深度和广度发展。 随着变频器应用领域深度和广度的不断开拓，变频调速技术将越来越清楚地展示它在一个国家国民经济中的重要性。 可以预料，现代控制理论和人工智能技术在变频调速技术的应用和推广，将赋予它更强的生命力和更高的技术含量。其发展方向具有如下几项：（1）实现高水平的控制；（2）开发清洁电能的变频器；（3）缩小装置的尺寸；（4）高速度的数字控制；（5）模拟与计算机辅助设计（CAD）技术。
3 变频调速技术应用
我国变频调速技术的应用，总的说来走的是一个由试验到实用，由零星到大范围，由辅助系统到生产装置，由单纯考虑节能到全面改善工艺水平，由手动控制到自动控制，由低压中小容量到高压大容量，一句话，由低级到高级的过程。我国是一个能耗大国，60%的发电量被电动机消耗掉，据有关资料统计，风机、水泵、空气压缩机实际工作效率只有 40%-60%，损耗电能占总发电量的 40%，已有经验表明，应用变频调速技术，节电率一般可达 10%-30%，有的甚至高达 40%，节能潜力巨大。有关资料表明，实施变频改造，不仅可以大幅度节约电能，还可改善产品质量。变频调速技术应用已取得显著成绩，主要表现在：（1）变频调速技术的应用范围已发展到新阶段。以石油、石化、冶金、机械等行业为例，都经过了单系统试用、大量使用和整套装置系统使用3个发展阶段。如石油化工厂现已发展到引用常减压和催裂化变频装置，取得了节能、增产的显著效果。（2）变频调速技术已成为节约能源及提高产品质量的有效措施，很多用户实践结果证明，节电率一般在10%-30%，有的高达40%，更重要的是生产中一些技术难点也得到解决。
4 结束语
变频调速技术作为高新技术、基础技术、节能技术，已经渗透经济领域的所有技术部门中。 今后在变频调速技术方面应积极做好：（1）应用变频调速技术来改造传统产业，节约能源及提高产品质量，获得较好的经济效益和社会效益。（2）大力发展变频调速技术，把变频调速技术提高到一个新水平，缩小与世界先进水平的差距，提高自主开发能力，满足重点工程建设和市场的需求。（3）规范变频调速技术方面的标准，提高产品可靠性工艺水平，实现规模化、标准化生产。
参考文献：
1 要俊琴.变频器在工业企业中的应用[J]. 科技情报开发与经济.2006（15）
2 王德选，陈秀玲.浅谈变频器的优点和发展[J]. 民营科技.2011（02）
关键词：变频器；控制技术；应用
中图分类号：TL62+9
1 变频调速技术现状
电气传动控制系统通常由电动机、控制装置和信息装置三部分组成。电气传动可分为调速和不调速两大类，调速又分为交流调速和直流调速两种方式。不调速电动机直接由电网供电。但是，随着电力电子技术的发展，原本不调速的机械越来越多地改用调速传动以节约电能，改善产品质量，提高产量。60%的发电量是通过电动机消耗的。 因此调速传动有着巨大的节能潜力，变频调速是交流调速的基础和主干内容，变频调速技术的出现使频率变为可以充分利用的资源。近年来变频调速技术已成为交流调速中最活跃、发展最快的技术。
1.1 国外现状
采用变频的方法实现对电机转速的控制大约已40年的历史，但变频调速技术的高速发展， 则是近十年的事情，主要是由下面几个因素决定：（1）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。（2）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，IG-GT以及智能模块 IPM等器件的生产以及并联、串联技术的发展应用，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（循环交流器）调速技术方面，如法国阿尔斯通已能提供单机容量达30000kW的电器传动设备用于船舶推进系统。IPM投入应用比IGBT约晚二年， 由于IPM包含了1GBT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10-600A 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、低成本方面又推近了一步。（3）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。
1.2国内现状
從整体上看我国电气传动系统制造技术水平较国际先进水平差距10-15年。在大功率交-交，无换向器电动机等变频技术方面，国内只有少数科研单位有能力制造，但在数字化及系统可靠性方面与国外还有相当差距。 而这方面产品在诸如抽水蓄能电站机组启动及运行、 大容量风机、 压缩机和轧机传动、矿井卷扬机方面有很大需求。 在中小频率技术方面，国内学者做了大量变频理论的基础研究。 早在80年代，已成功引入矢量控制的理论，针对交流电机具有多变量、强耦合、非线性的特点，采用了线性解耦和非线性解耦的方法，探讨交流电机变频调速的控制策略。国内学者一直致力于变频调速新型控制策略的研究，但由于半导体功率器件和 DSP 等器件依赖进口，使得变频器的制造成本较高，无法形成产业化，与国外的知名品牌相抗衡。国内几乎所有的产品都是普通的 V/f 控制，仅有少量的样机采用矢量控制，品种与质量还不能满足市场需要，每年需大量进口高性能的变频器。因此，国内交流变频调速技术产业状况表现如下：（1）变频器控制策略的基础研究与国外差距不大。（2）变频器的整机技术落后，国内虽有很多单位投入了一定的人力、物力，但由于力量分散，并没形成一定的技术和生产规模。（3）变频器产品所用半导体功率器件的制造业几乎是空白。（4）相关配套产业及行业落后。（5）产销量少，可靠性及工艺水平不高。
2 变频调速发展方向
变频调速技术主要向着两个方向发展：一是实现高功率因数、高效率、无谐波干扰，研制具有良好电磁兼容性能的“绿色电器”；二是向变频器应用的深度和广度发展。 随着变频器应用领域深度和广度的不断开拓，变频调速技术将越来越清楚地展示它在一个国家国民经济中的重要性。 可以预料，现代控制理论和人工智能技术在变频调速技术的应用和推广，将赋予它更强的生命力和更高的技术含量。其发展方向具有如下几项：（1）实现高水平的控制；（2）开发清洁电能的变频器；（3）缩小装置的尺寸；（4）高速度的数字控制；（5）模拟与计算机辅助设计（CAD）技术。
3 变频调速技术应用
我国变频调速技术的应用，总的说来走的是一个由试验到实用，由零星到大范围，由辅助系统到生产装置，由单纯考虑节能到全面改善工艺水平，由手动控制到自动控制，由低压中小容量到高压大容量，一句话，由低级到高级的过程。我国是一个能耗大国，60%的发电量被电动机消耗掉，据有关资料统计，风机、水泵、空气压缩机实际工作效率只有 40%-60%，损耗电能占总发电量的 40%，已有经验表明，应用变频调速技术，节电率一般可达 10%-30%，有的甚至高达 40%，节能潜力巨大。有关资料表明，实施变频改造，不仅可以大幅度节约电能，还可改善产品质量。变频调速技术应用已取得显著成绩，主要表现在：（1）变频调速技术的应用范围已发展到新阶段。以石油、石化、冶金、机械等行业为例，都经过了单系统试用、大量使用和整套装置系统使用3个发展阶段。如石油化工厂现已发展到引用常减压和催裂化变频装置，取得了节能、增产的显著效果。（2）变频调速技术已成为节约能源及提高产品质量的有效措施，很多用户实践结果证明，节电率一般在10%-30%，有的高达40%，更重要的是生产中一些技术难点也得到解决。
4 结束语
变频调速技术作为高新技术、基础技术、节能技术，已经渗透经济领域的所有技术部门中。 今后在变频调速技术方面应积极做好：（1）应用变频调速技术来改造传统产业，节约能源及提高产品质量，获得较好的经济效益和社会效益。（2）大力发展变频调速技术，把变频调速技术提高到一个新水平，缩小与世界先进水平的差距，提高自主开发能力，满足重点工程建设和市场的需求。（3）规范变频调速技术方面的标准，提高产品可靠性工艺水平，实现规模化、标准化生产。
参考文献：
1 要俊琴.变频器在工业企业中的应用[J]. 科技情报开发与经济.2006（15）
2 王德选，陈秀玲.浅谈变频器的优点和发展[J]. 民营科技.2011（02）