1.國外高壓變頻技術現(xiàn)狀
高壓變頻器國外主流供應廠商主要有西門子、羅賓康、羅克韋爾(AB)及ABB等。在國外,以西門子為代表的國外品牌占據(jù)大容量和為大型工程配套的高端市場。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(tǒng)也已實現(xiàn)全數(shù)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(fā)達國家,只要有電機的場合,就會同時有變頻器的存在。歸納歐美日等國外發(fā)達國家的高壓變頻技術現(xiàn)狀,主要如下:
?。?)技術開發(fā)起步早,并具有相當大的產業(yè)化規(guī)模。
?。?)能夠提供特大功率的變頻器,目前已超過20000KW。
?。?)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(yè)及行業(yè)已基本發(fā)展成熟。
(5)本國具備成熟的變頻器用功率器件生產技術,如IGBT、IGCT、SGCT等。
?。?)高壓變頻器在各個行業(yè)中被廣泛應用,并取得了顯著的經濟效益。
?。?)產品國際化、本土化加劇。
?。?)創(chuàng)新技術、新工藝層出不窮,并被大量和快速地應用于產品中。
?。?)采用輸入多脈波整流,輸出H橋逆變疊加多電平輸出,逆變單元使用通用模塊,無需輸入、輸出濾波器即可以控制高壓異步電機與同步高壓電機,該類型以美國羅賓康公司為代表。
?。?0)采用輸入多脈波整流,輸出E橋逆變疊加多電平輸出,逆變單元使用高壓模塊,需輸入、輸出濾波器即可以控制高壓異步電機與同步高壓電機,該類型高壓變頻器以ABB公司和富士公司的產品為代表。
2.我國高壓變頻器的發(fā)展現(xiàn)狀
目前,我國約有20家左右的高壓大功率變頻器生產廠家,如利德華福、東方凱奇(現(xiàn)東方日立)、成都佳靈、中山明陽、廣州智光、上海科達、山東風光、合康益盛、九州電氣等。
由于美國羅賓康公司沒有在中國申請專利保護,因此絕大多數(shù)廠家都采用他的技術即單元串聯(lián)多重化結構。深圳市英威騰電氣股份有限公司則采用擁有自主知識產權的技術,開發(fā)出CHH系列矢量控制的高壓變頻器,2009年已試生產了40臺,2010年已經批量生產了107臺。
隨著技術研究的進一步深入,在理論上和功能上國產高壓變頻器已經可以與進口變頻器相比肩,但是受工藝技術的限制,與進口產品的差距還比較大,這些狀況主要表現(xiàn)在如下幾個方面:
?。?)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。
?。?)具有研發(fā)能力和產業(yè)化規(guī)模的企業(yè)逐年增加。
?。?)國產高壓變頻器的功率也越做越大,目前國內最大能做到8000KW。
?。?)國內高壓變頻器的技術標準還有待規(guī)范。
?。?)與高壓變頻器相配套的產業(yè)還很不發(fā)達。
?。?)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。
?。?)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,而且在未來相當長時間內還要依賴進口。
(8)與發(fā)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。
?。?)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。
?。?0)部分廠家已經開發(fā)出四象限運行的高壓變頻器。
?。?1)矢量控制的高壓變頻器已經在應用。
其中:采用輸入多脈波整流,輸出H橋逆變疊加多電平輸出,逆變單元使用通用模塊,無需輸入、輸出濾波器既可以控制高壓異步電機與同步高壓電機的高壓變頻器。該類型產品以北京利德華福公司為代表,技術與美國羅賓康公司的產品處在同一水平。
采用輸入多脈波整流,輸出E橋逆變疊加多電平輸出,逆變單元使用高壓模塊,需輸入、輸出濾波器既可以控制高壓異步電機與同步
高壓電機的高壓變頻器。該類型高壓變頻器以中山明陽龍源公司產品為代表,就產品的可靠性而言與國外產品有一定距離。
采用輸入6脈波整流,輸出雙電平6脈波逆變,逆變橋的上下橋臂使用通用模塊串連接,需輸入、輸出濾波器既可以控制高壓異步電機的高壓變頻器,該技術實際上是低壓通用變頻器控制技術的延伸發(fā)展,國外無類同的產品。
綜上所述,國內的高壓變頻器技術與國外高壓變頻器技術有差距,但基本處在同一代技術層面,就高壓變頻器的性能價格比而言,國內的高壓變頻器比國外的更具有優(yōu)勢。
3.國內外高壓變頻器的技術發(fā)展趨勢
高壓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,因此它必定會分為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(fā)展,其主要表現(xiàn)為:
?。?)高壓變頻器將朝著大功率、小型化、輕型化的方向發(fā)展。
?。?)高壓變頻器將向著直接器件高壓和多重疊加(器件串聯(lián)和單元串聯(lián))兩個方向發(fā)展。
?。?)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(xiàn)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。
?。?)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(xiàn)數(shù)字化和自動化、參數(shù)自設定技術、過程自優(yōu)化技術、故障自診斷技術。
?。?)應用32位MCU、DSP及ASIC等器件,實現(xiàn)變頻器的高精度、多功能。
(8)相關配套行業(yè)正朝著專業(yè)化、規(guī)?;l(fā)展,社會分工將更加明顯。