變頻調(diào)速技術(shù)有著很好的發(fā)展及應(yīng)用前景。本文概述變頻調(diào)速技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展和應(yīng)用及以后我們?cè)诖朔矫鎽?yīng)做的工作。 近10年來，隨著電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)的迅速發(fā)展，電氣傳動(dòng)技術(shù)面臨著一場(chǎng)歷史革命，即交流調(diào)速取代直流調(diào)速和計(jì)算機(jī)數(shù)字控制技術(shù)取代模擬控制技術(shù)已成為發(fā)展趨勢(shì)。電機(jī)交流變頻調(diào)速技術(shù)是當(dāng)今節(jié)電、改善工藝流程以提高產(chǎn)品質(zhì)量和改善環(huán)境、推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步的一種主要手段。變頻調(diào)速以其優(yōu)異的調(diào)速和起制動(dòng)性能，高效率、高功率因數(shù)和節(jié)間效果，廣泛的適用范圍及其它許多優(yōu)點(diǎn)而被國(guó)內(nèi)外公認(rèn)為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。 1 我國(guó)變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展概況 電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)通常由電動(dòng)機(jī)、控制裝置和信息裝置3部分組成。電氣傳動(dòng)關(guān)系到合理地使用電動(dòng)機(jī)以節(jié)約電能和控制機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)（位置、速度、加速度等），實(shí)現(xiàn)電能-機(jī)械能的轉(zhuǎn)換，達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗的目的。電氣傳動(dòng)分成不調(diào)速和調(diào)速兩大類，調(diào)速又分交流調(diào)速和直流調(diào)速兩種方式。不調(diào)速電動(dòng)機(jī)直接由電網(wǎng)供電，但隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展這類原本不調(diào)速的機(jī)械越來越多地改用調(diào)速傳動(dòng)以節(jié)約電能（節(jié)約15%～20%或更多），改善產(chǎn)品質(zhì)量，提高產(chǎn)量。在我國(guó)60%的發(fā)電量是通過電動(dòng)機(jī)消耗的，因此調(diào)速春傳動(dòng)是一個(gè)重要行業(yè)，一直得到國(guó)家重視，目前已有一定規(guī)模。 近年來交流調(diào)速中最活躍、發(fā)展最快的就是變頻調(diào)速技術(shù)。變頻調(diào)速是交流調(diào)速的基礎(chǔ)和主干內(nèi)容。上個(gè)世紀(jì)變壓器的出現(xiàn)使改變電壓變得很容易，從而造就了一個(gè)龐大的電力行業(yè)。長(zhǎng)期以來，交流電的頻率一直是固定的，變頻調(diào)速技術(shù)的出現(xiàn)使頻率變?yōu)榭梢猿浞掷玫馁Y源。 我國(guó)電氣傳動(dòng)產(chǎn)業(yè)始建于1954年當(dāng)時(shí)第一批該專業(yè)范圍內(nèi)的學(xué)生從各大專院校畢業(yè)，同時(shí)在機(jī)械工業(yè)部屬下建立了我國(guó)第一個(gè)電氣傳動(dòng)成套公司，這就是后來天津電氣傳動(dòng)設(shè)計(jì)研究所的前身。我國(guó)電氣傳動(dòng)與變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展簡(jiǎn)使見表1?，F(xiàn)在我國(guó)已有200家左右的公司、工廠和研究所從事變頻調(diào)速技術(shù)的工作。 我國(guó)是一個(gè)發(fā)展中國(guó)家，許多產(chǎn)品的科研開發(fā)能力仍落后于發(fā)達(dá)國(guó)家。至今自行開發(fā)生產(chǎn)的變頻調(diào)速產(chǎn)品大體只相當(dāng)于國(guó)際上80年代水平。隨著改革開放，經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，形成了一個(gè)巨大的市場(chǎng)，它既對(duì)國(guó)內(nèi)企業(yè)，也對(duì)外國(guó)公司敞開。很多最先進(jìn)的產(chǎn)品從發(fā)達(dá)國(guó)家進(jìn)口，在我國(guó)運(yùn)行良好，滿足了我國(guó)生產(chǎn)和生活需要。 國(guó)內(nèi)許多合資公司生產(chǎn)當(dāng)今國(guó)際上先進(jìn)的產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)的成套部分在自行設(shè)計(jì)制造的成套裝置中采用外國(guó)進(jìn)口公司和合資企業(yè)的先進(jìn)設(shè)備，自己開發(fā)應(yīng)用軟件，能為國(guó)內(nèi)外重大工程項(xiàng)目提供一流的電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)。雖然取得很大成績(jī)，但應(yīng)看到由于國(guó)內(nèi)自行開發(fā)、生產(chǎn)產(chǎn)品的能力弱，對(duì)國(guó)外公司的依賴性嚴(yán)重。 表1 我國(guó)電氣傳動(dòng)與變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展簡(jiǎn)史 目前國(guó)內(nèi)主要的產(chǎn)品狀況如下: (1) 晶閘管交流器和開關(guān)斷器件（DJT、IGBT、VDMOS）斬波器供電的直流調(diào)速設(shè)備。這類設(shè)備的市場(chǎng)很大，隨著交流調(diào)速的發(fā)展，該時(shí)常雖在縮減，但由于我國(guó)舊設(shè)備改造任務(wù)多，以及它在幾百至一千多kW范圍內(nèi)價(jià)格比交流調(diào)速低得多，所以在短期內(nèi)市場(chǎng)不會(huì)縮減很多。國(guó)產(chǎn)設(shè)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(jìn)口數(shù)字控制器配國(guó)產(chǎn)功率裝置。 (2) IGBT或BJT PWM逆變器供電的交流變頻調(diào)速設(shè)備。這類設(shè)備的市場(chǎng)很大，總?cè)萘空嫉谋壤淮螅_(tái)數(shù)多，增長(zhǎng)快，應(yīng)用范圍從單機(jī)擴(kuò)展到全生產(chǎn)線，從簡(jiǎn)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(chǎn)，其中合資企業(yè)占很大比重。 (3) 負(fù)載換流式電流型晶閘管逆變器供電的交流變頻調(diào)速設(shè)備。這類產(chǎn)品在抽水蓄水能電站的機(jī)組起動(dòng)，大容量風(fēng)機(jī)、泵、壓縮機(jī)和軋機(jī)傳動(dòng)方面有很大需求。國(guó)內(nèi)只有少數(shù)科研單位有能力制造，目前容量最大做到12MW。功率裝置國(guó)內(nèi)配套，自行開發(fā)的控制裝置只有模擬式的，數(shù)字裝置需進(jìn)口，自己開發(fā)應(yīng)用軟件。 (4) 交-交變頻器供電的交流變頻調(diào)速設(shè)備。這類產(chǎn)品在軋機(jī)和礦井卷?yè)P(yáng)傳動(dòng)方面有很大需求，臺(tái)數(shù)不多，功率大。主要靠進(jìn)口，國(guó)內(nèi)只有少數(shù)科研單位有能力制造。目前最大容量做到7000～8000kW。功率部分國(guó)產(chǎn)，數(shù)字控制裝置進(jìn)口，包括開發(fā)應(yīng)用軟件。 變頻調(diào)速技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和日常生活中的重要地位是由以下因素決定的。 應(yīng)用面廣，是工業(yè)企業(yè)和日常生活中普遍需要的新技術(shù); 是節(jié)約能源的高新技術(shù); 是國(guó)際上技術(shù)更新?lián)Q代最快的領(lǐng)域; 是高科技領(lǐng)域的綜合性技術(shù); 是替代進(jìn)口，節(jié)約投資的最大領(lǐng)域之一。 2 國(guó)內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀對(duì)比 2.1 國(guó)外現(xiàn)狀 在大功率交-交變頻（循環(huán)變流器）調(diào)速技術(shù)方面，法國(guó)阿爾斯通已能提供單機(jī)容量達(dá)3萬(wàn)kW的電氣傳動(dòng)設(shè)備用于船舶推進(jìn)系統(tǒng)。在大功率無換向器電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)方面，意大利ABB公司提供了單機(jī)容量為6萬(wàn)kW的設(shè)備用于抽水蓄能電站。在中功率變頻調(diào)速技術(shù)方面，德國(guó)西門子公司Simovert A電流型晶閘管變頻調(diào)速設(shè)備單機(jī)容量為10 ~ 2600 kVA和Simovert P GTO PWM變頻調(diào)速設(shè)備單機(jī)容量為100 ~ 900 kVA，其控制系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化，用于電力機(jī)車、風(fēng)機(jī)、水泵傳動(dòng)。在小功率交流變頻調(diào)速技術(shù)反面，日本富士BJT變頻器最大單機(jī)容量可達(dá)700 kVA，IGBT變頻器已形成系列產(chǎn)品，其控制系統(tǒng)也已實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化。 國(guó)外交流變頻調(diào)速技術(shù)高速發(fā)展有以下特點(diǎn)。 (1) 市場(chǎng)的大量需求。隨著工業(yè)自動(dòng)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(yīng)用在機(jī)械、紡織、化工、造紙、冶金、食品等各個(gè)行業(yè)以及風(fēng)機(jī)、水泵等的節(jié)能場(chǎng)合，應(yīng)取得顯著的經(jīng)濟(jì)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(chǎn)以及并聯(lián)、串聯(lián)技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，使高抵押、大功率變頻器產(chǎn)品的生產(chǎn)及應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)。 (3) 控制理論和微電子技術(shù)的發(fā)展。矢量控制、磁通控制、轉(zhuǎn)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(chǔ)；16位、32位高速微處理器以及信號(hào)處理器（DSP）和專用集成電路（ASIC）技術(shù)的快速發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)變頻器高精度、多功能提供了硬件手段。 (4) 基礎(chǔ)工業(yè)和各種制造業(yè)的高速發(fā)展，變頻器相關(guān)配套件社會(huì)化、專業(yè)化生產(chǎn)。 2.2 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀 從總體上看我國(guó)電氣傳動(dòng)的技術(shù)水平較國(guó)際先進(jìn)水平差距10 ~ 15年。 在大功率-交、無換向器電機(jī)等變頻技術(shù)方面，國(guó)內(nèi)只有少數(shù)科研單位有能力制造，但在數(shù)字化及系統(tǒng)可靠性方面與國(guó)外還有相當(dāng)差距。而這方面產(chǎn)品在諸如抽水蓄能電站機(jī)組起動(dòng)及運(yùn)行、大容量風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)和軋機(jī)傳動(dòng)、礦井卷場(chǎng)方面有很大需求。在中小功率變頻技術(shù)方面，國(guó)內(nèi)幾乎所有的產(chǎn)品都是普通的V/f控制，僅有少量的樣機(jī)采用矢量控制，品種與質(zhì)量還不能滿足市場(chǎng)需要，每年大量進(jìn)口。 國(guó)內(nèi)交流變頻調(diào)速技術(shù)產(chǎn)業(yè)狀況表現(xiàn)如下: (1) 變頻器的整機(jī)技術(shù)落后，國(guó)內(nèi)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(shù)和生產(chǎn)規(guī)模。 (2) 變頻器產(chǎn)品所用半導(dǎo)體功率器件的制造業(yè)幾乎是空白。 (3) 相關(guān)配套產(chǎn)業(yè)及行業(yè)落后。 (4) 產(chǎn)銷量少，可靠性及工藝水平不高。