◇电子科技◇科技嚣向导2010年第23期浅议变频调速技术的应用揭万林(贵州川恒化工有限责任公司贵州福泉550500)【摘要】电力电子技术诞生至今已近50年,他对人类的文明起了巨大的作用.近10年来。随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展,电气传动技术面临着一场历史革命,即交流调速取代直流调速和计算机数字控制技术取代模拟控制技术已成为发展趋势。本文对变频调速技术在国内外的发展现状进行对比分析,并对其应用进行了阐述。【关键词】变频器;控制技术;应用电力电子技术诞生至今已近50年.他对人类的文明起了巨大的作用.近lO年来.随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展.电气传动技术面临着一场历史革命.即交流调速取代直流调速和计算机数字控制技术取代模拟控制技术已成为发展趋势。交流电机变频调速技术是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段。变频调速以其有益的调速和起制动性能、高效率、高功率因数的节电效果、适用范围广等优点,而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。1.变频调速技术的现状电气传动控制系统通常由电动机、控制装置和信息装置三部分组成。电气传动可分为调速和不调速两大类.调速又分为交流调速和直流调速两种方式。不调速电动机直接由电网供电。但是。随着电力电子技术的发展.原本不调速的机械越来越多地改用调速传动以节约电能,改善产品质量堤高产量。以我国为例,60%的发电量是通过电动机消耗的。因此.调速传动有着巨大的节能潜力.变频凋速是交流凋速的基础和主干内容,变频调速技术的出现使频率变??可以充分利用的资源。近年来。变频调速技术已成为交流调速中最活跃、发展最快的技术。1.1国外现状采用变频的方法.实现对电机转速的控制。大约已有40年的历史,但变频调速技术的高速发展。则是近十年的事情.主要是由下面几个因素决定:1.1.1市场有大量需求随着工业自动化程度的不断提高和能源全球性短缺.变频器越来越广泛地应用在冶金、机械、石油、化工、纺织、造纸、食品等各个行业以及风机、水泵等节能场合。并取得了显著的经济效益。1.1.2功率器件发展迅速变频调速技术是建立在电力电子技术基础之上的.近年来高电压、大电流的SCR,GTO,IGBT,IG-GT以及智能模块IPM(IntelligentPowerModule)等器件的生产以及并联、串联技术的发展应用,使高电压、大功率变频器产品的生产及应用成为现实。在大功率交一交变频(循环交流器)调速技术方面.法国阿尔斯通已能提供单机容量达30000kW的电器传动设备用于船舶推进系统。在大功率无换向器电机变频调速技术方面.意大利ABB公司提供了单机容量为60000kw的设备用于抽水蓄能电站:在中功率变频调速技术方面.德国两门子公司SimovellA电流型晶闸管变频调速设备单机容量为10-2600kVA和SimoverrPGr0PWM变频调速设备单机容量为100-900kVA.其控制系统已实现全数字化,用于电机风车,风机,水泵传动:在小功率变频调速技术方面.日本富十BJT变频器最大单机容量可达700kVA.IGBT变频器已形成系列产品。其控制系统也已实现全数字化。1.2国内现状从整体上看我国电气??动系统制造技术水平较国际先进水平差距10-15年。在大功率交一交.无换向器电动机等变频技术方面.国内只有少数科研单位有能力制造.但在数字化及系统可靠性方面与国外还有相当差距.而这方面产品在诸如抽水蓄能电站机组启动及运行、大容量风机,压缩机和轧机传动、矿井卷扬机方面有很大需求。在中小频率技术方面.国内学者做了大量变频理论的基础研究。早在80年代。已成功引入矢量控制的理论,针对交流电机具有多变量、强耦合、非线性的特点.采用了线性解耦和非线性解耦的方法.探讨交流电机变频调速的控制策略。进入90年代.随着高性能单片机和数字信号处理的使用,国内学者紧跟国外最新控制策略.针对交流电机感应特点.采用高次谐波注入SPWM和空间磁通矢量PWM等方法.控制算法采用模糊控制.神经网络理论对感应电机转子电阻、磁链和转矩进行在线观测.在实现无速度传感器交流变频调速系统的研究上作了有益的基础研究.在新型电力电子器件应用方面,由于GTR,GTO,IGBT。IPM等全控制器件的使用.使得中小功率的变流主电路大大简化.大功率SCR,GTO.IG-BT,IGCT等器件的并联、串联技术应用。使高电压、大电流变频器产品的生产及应用成为现实。在控制器件方面.实现了从16位单片机到32位DSP的应用。国内学者一直致力于变频调速新型控制策略的研究.但由于半导体功率器件和DSP等器件依赖进口。使得变频器的制造成本较高.无法形成产业化.与国外的知名品牌相抗衡。国内几乎所有的产品都是普通的v,f控制.仅有少量的样机采用矢萤控制.品种与质