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    高壓變頻器發展現狀的分析

    2006-10-31

          十一五規劃中,建設節約型社會是今后發展的一項重要內容。有效地利用能源、節約能源是建設節約型社會的具體體現。 
          電動機是公認的耗電大戶,其占整個國民經濟用電量的6成以上,對它進行節能改造,潛力巨大。要建設節約型社會,是我們必須要做的工作內容。大力推廣變頻調速技術是實現這一目標的必要手段,它也是交流電動機節能改造的工作重點。 
         隨著現代電力電子技術及計算機控制技術的迅速發展,促進了電氣傳動的技術革命。交流調速取代直流調速,計算機數字控制取代模擬控制已成為發展趨勢。交流電機變頻調速是當今節約電能,改善生產工藝流程,提高產品質量,以及改善運行環境的一種主要手段。變頻調速以其高效率,高功率因數,以及優異的調速和啟制動性能等諸多優點而被國內外公認為最有發展前途的調速方式。 
         以前的高壓變頻器,由可控硅整流,可控硅逆變等器件構成,缺點很多,諧波大,對電網和電機都有影響。近年來,發展起來的一些新型器件將改變這一現狀,如IGBT、IGCT、SGCT等等。由它們構成的高壓變頻器,性能優異,可以實現PWM逆變,甚至是PWM整流。不僅具有諧波小,功率因數也有很大程度的提高。 
         目前,在國內有大量的低壓變頻器廠商,其大部分為AC380V的中小功率產品,而在高壓大功率變頻器方面,卻為數不多。能夠研制、生產、并提供服務的高壓變頻器廠商,僅有少數的具備科研能力或資金實力的個別企業。 
         國內僅有少部分的中、高壓電機進行了變頻調速改造,且普通采用V/f控制方式。高壓變頻器的品種和性能還處于發展階段,每年市場仍需大量進口。這些狀況主要表現在如下幾個方面: 
     ①   國外各大品牌的產品正加緊占領國內市場,并加快了本地化的步伐。 
     ②   具有研發能力和產業化規模的企業少。 
     ③   國產高壓變頻器的功率等級較低,目前不超過3500KW。 
     ④   國內高壓變頻器的技術標準還有待規范。 
     ⑤   與高壓變頻器相配套的產業很不發達。 
     ⑥   生產工藝落后,勉強滿足變頻器產品的技術要求,但是價格低廉。 
     ⑦   變頻器中使用的功率半導體,驅動電路,電解電容等關鍵器件完全依賴進口。       
     ⑧   與發達國家的技術差距在縮小,具有自主知識產權的產品正應用在國民經濟中。     
     ⑨   已經研制出具有瞬時掉電再恢復、故障再恢復等功能的變頻器。 
     ⑩   能夠進行四象限運行的高壓變頻器尚在研究與開發中 
           國外各大品牌的變頻器生產商,均形成了系列化的產品,其控制系統也已實現全數字化。幾乎所有的產品均具有矢量控制功能,完善的工藝水平也是國外品牌的一大特點。目前,在發達國家,只要有電機的場合,就會同時有變頻器的存在。其現階段發展情況主要表現如下:<br>①    技術開發起步早,并具有相當大的產業化規模。
    ②    能夠提供特大功率的變頻器,目前已超過10000KW。
    ③    變頻調速產品的技術標準比較完備。
    ④    與變頻器相關的配套產業及行業初具規模。
           能夠生產變頻器中的功率器件,如IGBT、IGCT、SGCT等。
    ⑥    高壓變頻器在各個行業中被廣泛應用,并取得了顯著的經濟效益。
    ⑦    產品國際化,當地化加劇。
    ⑧     新技術,新工藝層出不窮,并被大量的、快速的應用于產品中。
    ⑨    目前,沒有10KV產品。5 高壓變頻器的未來發展態勢 交流變頻調速技術是強弱電混合,機電一體的綜合技術,既要處理巨大電能的轉換(整流、逆變),又要處理信息的收集、變換和傳輸,因此它必定會分成功率和控制兩大部分。前者要解決與高壓大電流有關的技術問題,后者要解決的軟硬件控制問題。因此,未來高壓變頻調速技術也將在這兩方面得到發展,其主要表現為:
    ①    高壓變頻器將朝著大功率,小型化,輕型化的方向發展。
    ②    高壓變頻器將向著直接器件高壓和多重疊加(器件串聯和單元串聯)兩個方向發展。
    ③    更高電壓、更大電流的新型電力半導體器件將應用在高壓變頻器中。
    ④    現階段,IGBT、IGCT、SGCT仍將扮演著主要的角色,SCR、GTO將會退出變頻器市場。
    ⑤    無速度傳感器的矢量控制、磁通控制和直接轉矩控制等技術的應用將趨于成熟。
    ⑥    全面實現數字化和自動化:參數自設定技術;過程自優化技術;故障自診斷技術。
    ⑦    應用32位MCU、DSP及ASIC等器件,實現變頻器的高精度,多功能。
    ⑧     相關配套行業正朝著專業化,規模化發展,社會分工將更加明顯。
    6 結束語  建設節約型社會是全人類的事業,高效地利用能源,是本世紀必須要解決的問題。關注高壓變頻器的發展狀況,就是關注節能事業的發展。


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