中心論題：

• 變頻調速技術的發展概況
• 變頻調速技術國內外現狀
• 變頻調速未來的發展方向

解決方案：

• 國外神經網絡在變頻調速係統控製中獲得了應用
• 實現全數字控製化
• 實現變頻器的通信網絡化和技術規格標準化
• 實現變頻器的特大容量化和硬件的集成化
• 實現變頻器的高頻化
• 實現軟開關化和實現變頻器的“綠色環保”化

電(dian)氣(qi)傳(chuan)動(dong)是(shi)工(gong)業(ye)控(kong)製(zhi)領(ling)域(yu)中(zhong)的(de)一(yi)個(ge)重(zhong)要(yao)內(nei)容(rong)
，它(ta)利(li)用(yong)電(dian)動(dong)機(ji)將(jiang)電(dian)能(neng)轉(zhuan)變(bian)為(wei)機(ji)械(xie)能(neng)，從(cong)而(er)滿(man)足(zu)工(gong)農(nong)業(ye)生(sheng)產(chan)及(ji)日(ri)常(chang)生(sheng)活(huo)中(zhong)的(de)各(ge)種(zhong)需(xu)求(qiu)。目(mu)前(qian)
，變(bian)頻(pin)調(tiao)速(su)技(ji)術(shu)已(yi)成(cheng)為(wei)節(jie)能(neng)
、改善工藝流程
、提高產品質量和改善環境
、推動技術進步的有效措施。變頻調速以其優異的調速和起製動性能，高效率、高(gao)功(gong)率(lv)因(yin)數(shu)和(he)節(jie)能(neng)效(xiao)果(guo)，廣(guang)泛(fan)的(de)適(shi)用(yong)範(fan)圍(wei)及(ji)其(qi)它(ta)許(xu)多(duo)優(you)點(dian)而(er)被(bei)國(guo)內(nei)外(wai)公(gong)認(ren)為(wei)最(zui)有(you)發(fa)展(zhan)前(qian)途(tu)的(de)調(tiao)速(su)方(fang)式(shi)，其(qi)重(zhong)要(yao)性(xing)日(ri)益(yi)得(de)到(dao)世(shi)界(jie)各(ge)國(guo)的(de)重(zhong)視(shi)。在(zai)世(shi)界(jie)能(neng)源(yuan)緊(jin)缺(que)的(de)今(jin)天(tian)，開(kai)展(zhan)變(bian)頻(pin)調(tiao)速(su)技(ji)術(shu)的(de)研(yan)究(jiu)，推(tui)廣(guang)其(qi)應(ying)用(yong)


，有(you)著(zhe)非(fei)常(chang)重(zhong)大(da)的(de)現(xian)實(shi)意(yi)義(yi)和(he)巨(ju)大(da)的(de)經(jing)濟(ji)效(xiao)益(yi)及(ji)社(she)會(hui)效(xiao)益(yi)。

變頻調速技術的發展概況
20 世紀60 年代以前，直流調速一直以控製能力強、可靠性高
、噪聲低、控(kong)製(zhi)電(dian)路(lu)簡(jian)單(dan)等(deng)一(yi)係(xi)列(lie)優(you)良(liang)的(de)性(xing)能(neng)在(zai)傳(chuan)動(dong)領(ling)域(yu)中(zhong)占(zhan)據(ju)著(zhe)主(zhu)導(dao)地(di)位(wei)。但(dan)是(shi)隨(sui)著(zhe)社(she)會(hui)生(sheng)產(chan)力(li)及(ji)技(ji)術(shu)的(de)不(bu)斷(duan)發(fa)展(zhan)
，直(zhi)流(liu)傳(chuan)動(dong)的(de)薄(bo)弱(ruo)環(huan)節(jie)逐(zhu)步(bu)顯(xian)示(shi)出(chu)來(lai)。由(you)於(yu)換(huan)向(xiang)器(qi)的(de)存(cun)在(zai)，使(shi)直(zhi)流(liu)電(dian)動(dong)機(ji)的(de)維(wei)護(hu)工(gong)作(zuo)量(liang)加(jia)大(da)，單(dan)機(ji)容(rong)量(liang)、最高轉速以及使用環境等都受到限製。同時
，電動機在實際應用中，已由過去簡單的起停控製
，以提供動力為目的發展為對其速度
、位置、轉矩等參數進行精確控製，使被驅動的機械運動符合預想的要求。另外，隨著電力電子技術
、kongzhijishuyijiweixingjisuanjihedaguimojichengdianludefeisufazhan，jiaoliutiaosuqudaizhiliutiaosu，jisuanjishuzikongzhijishuqudaimonikongzhijishuyichengweifazhanqushi。yinci
，renmenbianzhuanxiangyingyongjiegoujiandan、運行可靠、便於維護
、價格低廉的交流電動機。
       
然而，要實現對交流電動機高性能的調速遠比直流電動機調速困難得多。從20 世紀30 年代開始，人們就致力於交流調速技術的研究。20 世紀60 年代以後，特別是70 年代以來，隨著新型自關斷電力電子器件
、智(zhi)能(neng)功(gong)率(lv)集(ji)成(cheng)電(dian)路(lu)的(de)問(wen)世(shi)，現(xian)代(dai)控(kong)製(zhi)理(li)論(lun)的(de)發(fa)展(zhan)和(he)計(ji)算(suan)機(ji)技(ji)術(shu)的(de)應(ying)用(yong)，新(xin)的(de)控(kong)製(zhi)策(ce)略(lve)不(bu)斷(duan)湧(yong)現(xian)
，使(shi)得(de)交(jiao)流(liu)調(tiao)速(su)技(ji)術(shu)得(de)到(dao)迅(xun)猛(meng)發(fa)展(zhan)，並(bing)已(yi)在(zai)冶(ye)金(jin)、機械
、電氣、紡織、shipindengxingyededaopubianyingyong，jiaoliutiaosuyiqixianzhudejiedianxiaoguo，youliangdetiaosuxingnengyijiguangfandeshiyongxingzhubuqudaizhiliutiaosudediwei
，yijingchengweidianqichuandonglingyufazhandezhuliufangxiang。

變頻調速技術國內外現狀
a.國外現狀
市場有大量需求隨著工業自動化程度的不斷提高和能源全球性短缺
，變頻器越來越廣泛地應用在冶金
、機械、石油、化工
、紡織
、造紙、食品等各個行業以及風機、水泵等節能場合
，並取得了顯著的經濟效益。

功率器件發展迅速變頻調速技術是建立在電力電子技術基礎之上的。近年來，高電壓

、大電流的SCR、GTO、IGBT、IGCT 以及智能模塊IPM (Intelligent Power Module) 等器件的生產以及並聯
、串聯技術應用的發展，使高電壓、大功率變頻器產品的生產及應用成為現實。
       
在大功率交—交變頻(循環變流器) 調速技術方麵
，法國阿爾斯通已能提供單機容量達30 000 kW的電氣傳動設備用於船舶推進係統。在大功率無換向器電機變頻調速技術方麵
，意大利ABB 公司提供了單機容量為60 000 kW 的設備用於抽水蓄能電站；在中功率變頻調速技術方麵, 德國西門子公司Simovert A 電流型晶閘管變頻調速設備單機容量為10耀2 600 kV•A 和Simovert P GTO PWM 變頻調速設備單機容量為100 耀900 kV•A，其控製係統已實現全數字化，用於電力機車、風機、水泵傳動；在小功率變頻調速技術方麵，日本富士BJT 變頻器最大單機容量可達700 kV•A ，IGBT變頻器已形成係列產品
，其控製係統也已實現全數字化。IPM 投入應用比IGBT 約晚2年, 由於IPM 包含了IGBT 芯片及外圍的驅動和保護電路，有的甚至還把光耦也集成於一體，是一種更為適用的集成型功率器件。目前，在模塊額定電流10耀600 A 範圍內，通用變頻器均有采用IPM 的趨向。IPM 除了在工業變頻器中被大量采用之外
，經濟型的IPM 在近年內也開始在一些民用品
，如家用空調變頻器

、冰箱變頻器、洗衣機變頻器中得到應用。IPM 也在向更高的水平發展
，日本三菱電機最近開發的專用智能模塊ASIPM jiangbuxuyaowaijieguangou，tongguoneibuzijudianlukedandianyuangongdian，bingcaiyongledidiangandefengzhuangjishu，zaishixianxitongxiaoxinghua，zhuanyonghua，gaoxingneng
，dichengbenfangmianyoutuijinleyibu。

控製理論和微電子技術的支持在現代自動化控製領域中，以現代控製論為基礎，融入模糊控製、專家控製、神經網絡控製等新的控製理論為高性能變頻調速提供了理論基礎；16 位、32 位高速微處理器以及信號處理器(DSP)和專用集成電路(ASIC)技術的快速發展
，則為實現變頻調速的高精度、多功能提供了硬件手段。

b.國內現狀
我國電氣傳動產業始於1954 年。當時，在機械工業部屬下建立了我國第一個電氣傳動成套公司


，即現在的天津電氣傳動設計研究所的前身。現在，我國有200家左右的公司、gongchangheyanjiusuocongshibianpintiaosujishudegongzuo。suizhegaigekaifang，jingjigaosufazhan
，xingchengleyigejudadeshichang，tajiduiguoneiqiye，yeduiwaiguogongsichangkai。henduozuixianjindechanpincongfadaguojiajinkou，zaiwoguoyunxinglianghao，manzulewoguoshengchanheshenghuoxuyao。guoneixuduohezigongsishengchandangjinguojishangxianjindechanpin，guoneidechengtaobufenzaizixingshejizhizaodechengtaozhuangzhizhongcaiyongwaiguojinkouheheziqiyedexianjinshebei，zijikaifayingyongruanjian，nengweiguoneiwaizhongdagongchengxiangmutigongyiliudedianqichuandongkongzhixitong，zaibianpintiaosujishudeyingyongheyanjiushangqudelehendadechengji。
       
但應看到，由於國內自行開發、生產產品的能力弱
，對國外公司的依賴仍很嚴重。目前，國內生產的主要產品的狀況如下：晶閘管變流器和可關斷器件(DJT、IGBT、VDMOS)斬(zhan)波(bo)器(qi)供(gong)電(dian)的(de)直(zhi)流(liu)調(tiao)速(su)設(she)備(bei)這(zhe)類(lei)設(she)備(bei)的(de)市(shi)場(chang)很(hen)大(da)
，隨(sui)著(zhe)交(jiao)流(liu)調(tiao)速(su)的(de)發(fa)展(zhan)
，該(gai)市(shi)場(chang)雖(sui)在(zai)縮(suo)減(jian)，但(dan)由(you)於(yu)我(wo)國(guo)舊(jiu)設(she)備(bei)改(gai)造(zao)任(ren)務(wu)重(zhong)，以(yi)及(ji)它(ta)在(zai)幾(ji)百(bai)至(zhi)一(yi)千(qian)多(duo)kW範fan圍wei內nei價jia格ge比bi交jiao流liu調tiao速su設she備bei價jia格ge低di得de多duo，所suo以yi短duan期qi內nei仍reng有you較jiao大da市shi場chang，國guo產chan設she備bei能neng滿man足zu需xu要yao，部bu分fen出chu口kou。自zi行xing開kai發fa的de控kong製zhi器qi多duo為wei模mo擬ni控kong製zhi


，近jin年nian來lai主zhu要yao采cai用yong進jin口kou數shu字zi控kong製zhi器qi配pei國guo產chan功gong率lv裝zhuang置zhi。IGBT 或BJT PWM 逆變器供電的交流變頻調速設備這類設備總容量占的比例不大，但台數多，增長快
，應用範圍從單機擴展到全生產線
，從簡單的V/f 控製到高性能的矢量控製。負載換流式電流型晶閘管逆變器供電的變頻調速設備這類產品在抽水蓄能電站的機組起動，大容量風機、泵


、壓縮機和軋機傳動方麵有很大需求。國內隻有少數科研單位有能力製造，目前容量最大做到12 MW。功率裝置國內配套，自行開發的控製裝置隻有模擬式的，數字裝置需進口
，自己開發應用軟件。交—交jiao變bian頻pin器qi供gong電dian的de變bian頻pin調tiao速su設she備bei這zhe類lei產chan品pin在zai軋zha機ji和he礦kuang井jing卷juan揚yang機ji傳chuan動dong方fang麵mian有you很hen大da需xu求qiu，台tai數shu不bu多duo，功gong率lv大da。主zhu要yao靠kao進jin口kou
，國guo內nei隻zhi有you少shao數shu科ke研yan單dan位wei有you能neng力li製zhi造zao。目mu前qian最zui大da容rong量liang做zuo到dao7 000耀8 000 kW。功率部分國產，數字控製裝置進口，包括開發應用軟件。

變頻調速未來的發展方向
交流變頻調速是強
、弱ruo電dian混hun合he，機ji電dian一yi體ti的de綜zong合he技ji術shu
，既ji要yao處chu理li巨ju大da電dian能neng的de轉zhuan換huan
，又you要yao處chu理li信xin息xi的de收shou集ji變bian換huan和he傳chuan輸shu。因yin此ci它ta的de共gong性xing技ji術shu必bi定ding是shi分fen為wei功gong率lv和he控kong製zhi兩liang大da部bu分fen。前qian者zhe要yao解jie決jue與yu高gao壓ya大da電dian流liu有you關guan的de技ji術shu問wen題ti和he新xin型xing電dian力li電dian子zi器qi件jian的de應ying用yong技ji術shu問wen題ti，後hou者zhe要yao解jie決jue硬ying


、軟件開發問題。各種高性能變頻控製都是國內外研究的熱點
，其未來主要的發展方向是:
    
a.實現變頻器的人工智能化對於交流電機這樣多變量
、qiangouhedecanshufeixianxingshibiandefuzabeikongduixiang，yaohuodelianghaodekongzhixingnengjiaoweikunnan。youyushenjingwangluojuyouhenqiangdexinxichulinengli，nengtongguozishenxuexilaijiejuefuzaxitongdekongzhiwenti，gumuqianyichengweifeixianxingxitongjianmodezhongyaojishu。jinnianlai
，guowaishenjingwangluozaibianpintiaosuxitongkongzhizhonghuodeleyingyong，yichengweidangqianshenjingwangluolilunjiyingyongdeyanjiuredian。
    
b.實現全數字控製化。全數字控製使硬件簡化，柔性的控製算法使控製靈活、可靠，易實現複雜的控製規律
，便於故障診斷和監視。
   
c.實現變頻器的通信網絡化和技術規格標準化。當前，國外先進的變頻器都配有總線適配器模塊(如modbus, feidbus, interbus等)作為選件
，外部總線可以雙絞線和適配器連接
，變頻器則作為係統的智能終端。進一步可形成集散式(DCS)變頻控製係統和現場總線(FCS)變頻控製係統。變頻器的技術規格已統一成國際性標準，可根據用戶的需要實現靈活的配置。
     
d.實現變頻器的特大容量化隨著電力電子技術的不斷進步
，控製容量將進一步增大，使交流電機比直流電機的優勢更加明顯。
  
e.shixianbianpinqiyingjiandejichenghuaweileshibianpinzhuangzhitijigengxiaoqiao，xinxingbianpinqiyaoqiugonglvhekongzhidanyuanjuyougaojichengdu。liyongbuduanfazhandedaguimojichengdianlugongyi，bazidongkongzhixitongzhongkongzhidianlujichenghuaweiruogangezhuanyongIC芯片(ASIC )，使整個係統的構成更小型、可靠，從而構成強弱電一體的智能化電機。
      
f.實現變頻器的高頻化提高變頻器開關頻率是抑製諧波、提ti高gao係xi統tong性xing能neng的de關guan鍵jian之zhi一yi。但dan開kai關guan頻pin率lv提ti高gao

，會hui增zeng加jia器qi件jian自zi身shen的de開kai關guan損sun耗hao，影ying響xiang變bian頻pin器qi的de效xiao率lv和he可ke靠kao性xing，使shi其qi調tiao製zhi頻pin率lv受shou到dao限xian製zhi。目mu前qian在zai高gao頻pin變bian換huan器qi中zhong采cai用yong較jiao多duo的de器qi件jian是shiMOSFET，IGBT和IPM。各國正在利用新一代高頻電力電子器件，如靜電感應晶閘管(SITH )
，以及IGCT 和IECT，研發新一代高頻的電控裝置。
    
g.實shi現xian軟ruan開kai關guan化hua。軟ruan開kai關guan技ji術shu是shi目mu前qian國guo內nei外wai電dian力li電dian子zi技ji術shu領ling域yu中zhong的de研yan究jiu方fang向xiang之zhi一yi。傳chuan統tong的de變bian換huan器qi中zhong的de開kai關guan器qi件jian工gong作zuo在zai硬ying開kai關guan狀zhuang態tai，硬ying開kai關guan妨fang礙ai了le變bian換huan器qi工gong作zuo頻pin率lv和he容rong量liang的de提ti高gao，還hai存cun在zai容rong性xing開kai通tong問wen題ti引yin起qi過guo熱re損sun壞huai，在zai感gan性xing關guan斷duan時shi易yi造zao成cheng瞬shun時shi短duan路lu。近jin年nian來lai，軟ruan開kai關guan技ji術shu被bei引yin進jin變bian頻pin控kong製zhi中zhong並bing己ji逐zhu漸jian推tui向xiang實shi用yong。軟ruan開kai關guan技ji術shu可ke以yi減jian小xiao甚shen至zhi完wan全quan消xiao除chu變bian換huan器qi中zhong開kai關guan器qi件jian在zai開kai關guan過guo程cheng中zhong的de損sun耗hao
，使shi緩huan衝chong吸xi收shou電dian路lu成cheng為wei多duo餘yu，提ti高gao了le開kai關guan器qi件jian的de工gong作zuo頻pin率lv，減jian小xiao了le開kai關guan器qi件jian的de散san熱re體ti積ji，提ti高gao了le變bian頻pin器qi工gong作zuo的de可ke靠kao性xing和he效xiao率lv。
       
h.實現變頻器的“綠色環保”化。實現變頻器的“綠色環保”化也就是開發清潔電能的變頻器。所謂清潔電能變頻器是指變頻器的功率因數為1
，電網側和負載側的諧波分量很少。研究環保型整流器
，使其不產生諧波，且實現功率雙向流動是國內外目前研究的熱點問題。

結語
變頻調速技術作為高新技術、基(ji)礎(chu)技(ji)術(shu)和(he)節(jie)能(neng)技(ji)術(shu)
，已(yi)經(jing)滲(shen)透(tou)到(dao)所(suo)有(you)經(jing)濟(ji)領(ling)域(yu)的(de)技(ji)術(shu)部(bu)門(men)中(zhong)。應(ying)積(ji)極(ji)應(ying)用(yong)變(bian)頻(pin)調(tiao)速(su)技(ji)術(shu)來(lai)改(gai)造(zao)傳(chuan)統(tong)產(chan)業(ye)，節(jie)約(yue)能(neng)源(yuan)及(ji)提(ti)高(gao)產(chan)品(pin)質(zhi)量(liang)
，以(yi)獲(huo)得(de)較(jiao)好(hao)的(de)經(jing)濟(ji)效(xiao)益(yi)和(he)社(she)會(hui)效(xiao)益(yi)；yaodalifazhanbianpintiaosujishu，bixubawoguobianpintiaosujishutigaodaoyigexindeshuiping，suoxiaoyushijiexianjinshuipingdechaju，tigaozizhukaifanengli
，manzuguominjingjizhongdiangongchengjiansheheshichangdexuqiu；並規範我國變頻調速技術方麵的標準
，提高產品可靠性及工藝水平

，實現規模化
、標準化生產。