變頻調(diào)速及控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

能源需求正極大地影響著全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展。我國(guó)同樣也面臨著經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)對(duì)能源需求的壓力。九十年代我國(guó)高耗能產(chǎn)品的耗能量比發(fā)達(dá)國(guó)家高12-55%，能源綜合利用效率僅為32%。

　　我國(guó)迫切需要提高能源利用效率。電機(jī)是能源消耗大戶之一。我國(guó)電機(jī)總裝機(jī)容量已達(dá)4億千瓦，年耗電量達(dá)6000億千瓦時(shí)，占工業(yè)耗電量的80%，然而直到目前，我國(guó)各類在用電機(jī)80%以上還是中小型異步電動(dòng)機(jī)，可見我國(guó)在電機(jī)節(jié)能領(lǐng)域有非常大的潛力。電機(jī)節(jié)能技術(shù)最受矚目的就是變頻調(diào)速技術(shù)。但是，我國(guó)變頻調(diào)速技術(shù)研究雖然非?；钴S，然而產(chǎn)業(yè)化仍很不理想，外國(guó)產(chǎn)品幾乎占據(jù)了我國(guó)變頻調(diào)速技術(shù)市場(chǎng)的60%。

　　                          變頻調(diào)速技術(shù)的現(xiàn)狀

　　20世紀(jì)是變頻調(diào)速技術(shù)由誕生到發(fā)展的時(shí)代。特別是20世紀(jì)90年代以后，IGBT、IGCT（集成門極換向性晶閘管）等新型電力電子器件的發(fā)展、DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）和ASIC（專用集成電路）的快速發(fā)展以及新穎控制理論和技術(shù)（如磁場(chǎng)定向矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等）的完善，使變頻調(diào)速系統(tǒng)在調(diào)速范圍、調(diào)速精度、動(dòng)態(tài)響應(yīng)、功率因數(shù)、運(yùn)行效率和使用方便等性能指標(biāo)超過了直流調(diào)速系統(tǒng)，達(dá)到取代直流調(diào)速的地步，受到各行業(yè)的歡迎并取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

　　                        變頻調(diào)速及控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

　　1．高壓大功率的變頻調(diào)速系統(tǒng)

　　在我國(guó)低壓變頻調(diào)速裝置已得到用戶的認(rèn)可，市場(chǎng)總量已達(dá)2000年的約40億人民幣，并顯示出其節(jié)能效果。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)低壓（690V以下）電機(jī)數(shù)量是高壓電機(jī)的幾十倍，但耗能僅為高壓電機(jī)的八分之一。近來(lái)國(guó)際上高壓大電流功率器件的出現(xiàn)以及并、串聯(lián)技術(shù)的發(fā)展，使高壓大功率的變頻調(diào)速得以實(shí)現(xiàn)，其使用效果平均節(jié)能可達(dá)30%，有著十分明顯的節(jié)能效果。但我國(guó)尚在啟動(dòng)期，許多技術(shù)如多電平電壓型逆變器。變壓器耦合多脈沖逆變器等技術(shù)還須迅速跟上。無(wú)論是新建項(xiàng)目如西氣東調(diào)、南水北調(diào)等重大工程或是技術(shù)改造項(xiàng)目都是高壓大功率變頻調(diào)速系統(tǒng)巨大的潛在市場(chǎng)。

　　2．永磁同步電動(dòng)機(jī)及其控制系統(tǒng)的發(fā)展

　　具有快速電流跟蹤系統(tǒng)的變頻裝置、DSP信號(hào)處理器以及高性能釹鐵硼永磁材料的發(fā)展，為各類永磁同步電動(dòng)機(jī)及其控制系統(tǒng)的發(fā)展帶來(lái)生機(jī)。

　　永磁同步無(wú)齡輪電動(dòng)機(jī)及控制系統(tǒng)，是新一代的綠色電梯驅(qū)動(dòng)裝置。國(guó)外該類電梯專用變頻裝置有十分完善的軟件支持，可接受任意位置傳感器的反饋信號(hào)，具有自學(xué)習(xí)功能，自動(dòng)識(shí)別電動(dòng)機(jī)參數(shù)，在實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)定向伺服時(shí)，自動(dòng)進(jìn)行初始定位，具有和直流電動(dòng)機(jī)一樣優(yōu)良的線性轉(zhuǎn)矩控制特性。其體積小、效率高、功率因數(shù)高、振動(dòng)小、噪聲低，平層精度好，在高層建筑、無(wú)機(jī)房電梯和家庭小梯中都有很大的市場(chǎng)。但電動(dòng)機(jī)需直接輸出大轉(zhuǎn)矩，并減小低速轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，有一定設(shè)計(jì)難度。

　　電動(dòng)汽車、混合型電動(dòng)汽車以及電動(dòng)船舶的驅(qū)動(dòng)裝置亦首選永磁同步電動(dòng)機(jī)。在這種應(yīng)用場(chǎng)合特別需要關(guān)注的是磁路結(jié)構(gòu)，尋求大的Xp/Xd值，以獲得大的恒功率調(diào)速范圍和大的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩。

　　具有快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)、硬機(jī)械特性、極寬調(diào)速范圍。良好的低速平穩(wěn)性以及位置和軌跡精確控制的全數(shù)字化永磁同步伺服系統(tǒng)，是現(xiàn)代自動(dòng)化裝備中最重要的執(zhí)行部件，可廣泛應(yīng)用于高精度數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人等，目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)仍是進(jìn)口產(chǎn)品的一統(tǒng)天下。