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IGBT直接串联高压变频器 成都佳灵电气集团 2005年04月26日 1. 变频产业的现状 21世纪全球经济发展过程中，有两条显著的相互交织的主线：能源与环境。 能源的紧张不仅制约了相当多发展中国家的经济增长，也为许多发达国家带来了相当大的问题。 能源集中的地方也往往成为全世界所关注的热点地区。而能源的开发与利用又对环境的保护有着重大影响。全球变暖、酸雨等一系列环境灾难都与能源的开发和利用有着密切的关系。 1. 变频产业的现状 资料表明，受资金、技术、能源价格等因素的影响，中国能源利用效率比发达国家低很多。 90年代，中国高耗能产品的耗能量一般比发达国家高12%－55%，，能源系统总效率为9.3%，只及发达国家的50%左右。 单位GNP能耗（以中国为1，与西方国家作对比） 1. 变频产业的现状 对能源的有效利用在我国已经非常迫切。作为能源消耗大户之一的电机在节能方面是大有潜力可挖的。我国电机的总装机容量已达4亿千瓦，年耗电量达6000亿千瓦时，约占工业耗电量的80%。我国在用电机拖动系统的总体装备水平仅相当于发达国家60年代水平。 因此，在国家十·五计划中，电机系统节能方面的投入将高达500亿元左右。2004年总销售额估计为100亿，由此预计每年市场容量增长在30%以上，市场空间巨大，前景看好。 2. 变频发展的趋势 工业生产中大量应用的风机、泵类等需要进行流量调节控制的电力拖动系统中保留交流电动机的恒速拖动，大多采用挡板和阀门来调节风速、流量、压力等。这种方法不但增加了系统的复杂性，也造成了能源大量浪费。因此，人们一直希望能够采用交流电动机调速系统来取代直流电动机调速系统，并进行了大量的研究开发工作。 2. 变频发展的趋势 多年来已研制出多种交流电动机调速装置，如： 定子调压调速 变极调速 滑差调速 电磁耦合器调速 串级调速 整流子电机调速 这些调速系统的研制成功虽然取得了一定的成果，但仍存在着调速范围窄、损耗仍偏大、功率因数低、适用负载面窄等缺点，限制了这些交流调速系统的应用。 2. 变频发展的趋势 随着电力电子技术、微电子技术及控制理论的发展，作为交流调速中心的变频调速技术得到了显著的发展，并广泛地应用于工业生产的各项领域。与传统的交流拖动系统相比，变频调速系统有许多突出的优点。 2. 变频发展的趋势 1）节能 变频器容易实现对现有的交流电机进行调速控制。在工业中，发电厂、冶金、石油、化工、机械、电子、建材、纺织、轻工等许多行业大量存在需要电机变速及软起动的场合。根据全国第三次工业普查公布的统计数字，我国风机水泵压缩机类通用机械总装机容量为1.6亿kW，占全国耗电总量的1/3，占工业用电量的40%，在国民经济中举足轻重，节能潜力很大。 2. 变频发展的趋势 1998年1月1日我国实施的《节约能源法》第四章第三十九条(二)款明文规定：‘逐步实现电动机、风机、泵类设备和系统的经济运行，发展电机调速的电力电子技术……提高电能利用率”。 近几年的实践证明：通过变频调速来取代利用阀门，挡板控制，节电效果明显，特别是对于中大容量交流电动机拖动的风机、泵类系统(300kW以上)，若采用变频调速，节电效果更加明显，而且投资回收期短，一般为1～2年。变频调速已成为节能的重要手段和重大措施。 2. 变频发展的趋势 2）调速范围大而且连续 变频调速系统通过连续改变变频器输出频率来实现转速的连续变化，使电动机工作在转差较小的范围，电动机的调速范围较宽，运行效率也明显提高。一般来说，通用变频器的调速范围可达1:10以上，而高性能矢量控制变频器调速范围可达1:10000。 2. 变频发展的趋势 3）容易实现正、反转切换和构成自动控制系统 在电网电压下运行的交流电动机进行正、反转切换时，只需改变相序即可实现。如果在电动机尚处高速时就进行相序切换，电动机内将会产生较大的冲击电流，甚至有烧毁电机的危险。而在变频调速系统中可以通过改变变频器输出频率先使电动机降至低速，再进行相序切换。这样切换电流可以比较小，电动机的功耗和发热也都减小了许多。另外变频器具有标准的计算机通讯接口同其它设备一起构成自动控制系统。 2. 变频发展的趋势 4）起动电流小，可用于频繁起动和制动场合 异步电动机直接起动的起动电流通常为额定电流的5～6倍，电机损耗较大，所需电源容量也很大，因此不宜频繁起、停。采用变频器对异步电动机进行驱动时，可以将变频器的输出频率降至很低时起动，电动机的起动电流很小，因而变频器输入端要求电源配置的配电容量也可以相应减小。 2. 变频发展的趋势 另外它还可以采用变频器来实现电气制动。制动时变频器的输出频率先逐步减小，负载所存储的机械能将转换为电能回馈到变频器，通过一定的制动回路将这部分能量或者以热能形式消耗掉，或者回馈