變頻調速技術有著很好的發(fā)展及應用前景。本文概述變頻調速技術在我國的發(fā)展和應用及以后我們在此方面應做的工作。 近10年來，隨著電力電子技術、計算機技術、自動控制技術的迅速發(fā)展，電氣傳動技術面臨著一場歷史革命，即交流調速取代直流調速和計算機數字控制技術取代模擬控制技術已成為發(fā)展趨勢。電機交流變頻調速技術是當今節(jié)電、改善工藝流程以提高產品質量和改善環(huán)境、推動技術進步的一種主要手段。變頻調速以其優(yōu)異的調速和起制動性能，高效率、高功率因數和節(jié)間效果，廣泛的適用范圍及其它許多優(yōu)點而被國內外公認為最有發(fā)展前途的調速方式。 1 我國變頻調速技術的發(fā)展概況 電氣傳動控制系統(tǒng)通常由電動機、控制裝置和信息裝置3部分組成。電氣傳動關系到合理地使用電動機以節(jié)約電能和控制機械的運轉狀態(tài)（位置、速度、加速度等），實現電能-機械能的轉換，達到優(yōu)質、高產、低耗的目的。電氣傳動分成不調速和調速兩大類，調速又分交流調速和直流調速兩種方式。不調速電動機直接由電網供電，但隨著電力電子技術的發(fā)展這類原本不調速的機械越來越多地改用調速傳動以節(jié)約電能（節(jié)約15%～20%或更多），改善產品質量，提高產量。在我國60%的發(fā)電量是通過電動機消耗的，因此調速春傳動是一個重要行業(yè)，一直得到國家重視，目前已有一定規(guī)模。 近年來交流調速中最活躍、發(fā)展最快的就是變頻調速技術。變頻調速是交流調速的基礎和主干內容。上個世紀變壓器的出現使改變電壓變得很容易，從而造就了一個龐大的電力行業(yè)。長期以來，交流電的頻率一直是固定的，變頻調速技術的出現使頻率變?yōu)榭梢猿浞掷玫馁Y源。 我國電氣傳動產業(yè)始建于1954年當時第一批該專業(yè)范圍內的學生從各大專院校畢業(yè)，同時在機械工業(yè)部屬下建立了我國第一個電氣傳動成套公司，這就是后來天津電氣傳動設計研究所的前身。我國電氣傳動與變頻調速技術的發(fā)展簡使見表1?，F在我國已有200家左右的公司、工廠和研究所從事變頻調速技術的工作。 我國是一個發(fā)展中國家，許多產品的科研開發(fā)能力仍落后于發(fā)達國家。至今自行開發(fā)生產的變頻調速產品大體只相當于國際上80年代水平。隨著改革開放，經濟高速發(fā)展，形成了一個巨大的市場，它既對國內企業(yè)，也對外國公司敞開。很多最先進的產品從發(fā)達國家進口，在我國運行良好，滿足了我國生產和生活需要。 國內許多合資公司生產當今國際上先進的產品，國內的成套部分在自行設計制造的成套裝置中采用外國進口公司和合資企業(yè)的先進設備，自己開發(fā)應用軟件，能為國內外重大工程項目提供一流的電氣傳動控制系統(tǒng)。雖然取得很大成績，但應看到由于國內自行開發(fā)、生產產品的能力弱，對國外公司的依賴性嚴重。 表1 我國電氣傳動與變頻調速技術的發(fā)展簡史 目前國內主要的產品狀況如下: (1) 晶閘管交流器和開關斷器件（DJT、IGBT、VDMOS）斬波器供電的直流調速設備。這類設備的市場很大，隨著交流調速的發(fā)展，該時常雖在縮減，但由于我國舊設備改造任務多，以及它在幾百至一千多kW范圍內價格比交流調速低得多，所以在短期內市場不會縮減很多。國產設備能滿足需要，部分出口。自行開發(fā)的控制器多為模擬控制，近年來主要采用進口數字控制器配國產功率裝置。 (2) IGBT或BJT PWM逆變器供電的交流變頻調速設備。這類設備的市場很大，總容量占的比例不大，但臺數多，增長快，應用范圍從單機擴展到全生產線，從簡單的V/f控制到高性能的矢量控制。約有50家工廠和公司生產，其中合資企業(yè)占很大比重。 (3) 負載換流式電流型晶閘管逆變器供電的交流變頻調速設備。這類產品在抽水蓄水能電站的機組起動，大容量風機、泵、壓縮機和軋機傳動方面有很大需求。國內只有少數科研單位有能力制造，目前容量最大做到12MW。功率裝置國內配套，自行開發(fā)的控制裝置只有模擬式的，數字裝置需進口，自己開發(fā)應用軟件。 (4) 交-交變頻器供電的交流變頻調速設備。這類產品在軋機和礦井卷揚傳動方面有很大需求，臺數不多，功率大。主要靠進口，國內只有少數科研單位有能力制造。目前最大容量做到7000～8000kW。功率部分國產，數字控制裝置進口，包括開發(fā)應用軟件。 變頻調速技術在國民經濟和日常生活中的重要地位是由以下因素決定的。 應用面廣，是工業(yè)企業(yè)和日常生活中普遍需要的新技術; 是節(jié)約能源的高新技術; 是國際上技術更新?lián)Q代最快的領域; 是高科技領域的綜合性技術; 是替代進口，節(jié)約投資的最大領域之一。 2 國內外技術現狀對比 2.1 國外現狀 在大功率交-交變頻（循環(huán)變流器）調速技術方面，法國阿爾斯通已能提供單機容量達3萬kW的電氣傳動設備用于船舶推進系統(tǒng)。在大功率無換向器電機變頻調速技術方面，意大利ABB公司提供了單機容量為6萬kW的設備用于抽水蓄能電站。在中功率變頻調速技術方面，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 ~ 2600 kVA和Simovert P GTO PWM變頻調速設備單機容量為100 ~ 900 kVA，其控制系統(tǒng)已實現全數字化，用于電力機車、風機、水泵傳動。在小功率交流變頻調速技術反面，日本富士BJT變頻器最大單機容量可達700 kVA，IGBT變頻器已形成系列產品，其控制系統(tǒng)也已實現全數字化。 國外交流變頻調速技術高速發(fā)展有以下特點。 (1) 市場的大量需求。隨著工業(yè)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機械、紡織、化工、造紙、冶金、食品等各個行業(yè)以及風機、水泵等的節(jié)能場合，應取得顯著的經濟效益。 (2) 功率器件的發(fā)展。近年來高電壓、大電流的SCR、GTO、IGBT、IGCT等器件的生產以及并聯(lián)、串聯(lián)技術的發(fā)展應用，使高抵押、大功率變頻器產品的生產及應用成為現實。 (3) 控制理論和微電子技術的發(fā)展。矢量控制、磁通控制、轉矩控制、模糊控制等新的控制理論為高性能的變頻器提供了理論基礎；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(fā)展，為實現變頻器高精度、多功能提供了硬件手段。 (4) 基礎工業(yè)和各種制造業(yè)的高速發(fā)展，變頻器相關配套件社會化、專業(yè)化生產。 2.2 國內現狀 從總體上看我國電氣傳動的技術水平較國際先進水平差距10 ~ 15年。 在大功率-交、無換向器電機等變頻技術方面，國內只有少數科研單位有能力制造，但在數字化及系統(tǒng)可靠性方面與國外還有相當差距。而這方面產品在諸如抽水蓄能電站機組起動及運行、大容量風機、壓縮機和軋機傳動、礦井卷場方面有很大需求。在中小功率變頻技術方面，國內幾乎所有的產品都是普通的V/f控制，僅有少量的樣機采用矢量控制，品種與質量還不能滿足市場需要，每年大量進口。 國內交流變頻調速技術產業(yè)狀況表現如下: (1) 變頻器的整機技術落后，國內雖有很多單位投入了一定的人力、物力，但由于力量分散，并沒有形成一定的技術和生產規(guī)模。 (2) 變頻器產品所用半導體功率器件的制造業(yè)幾乎是空白。 (3) 相關配套產業(yè)及行業(yè)落后。 (4) 產銷量少，可靠性及工藝水平不高。