变频器的发展史研讨.ppt

变频器发展史介绍 技术部： 叶身学 变频器发展史介绍 一、变频器发展总述 二、变频器控制方式的发展与现状 三、电力电子器件的发展与现状 四、国产变频器的发展与现状 一、变频器发展总述 二、变频器发展总述 变频器的优点 　　由于变频器体积小、重量轻、精度高、工艺先进、功能丰富、保护齐全、可靠性高、操作简便、通用性强、易形成闭环控制等优点，它优于以往的任何调速方式，如变极调速、调压调速、滑差调速、串级调速、整流子电机调速、液力耦合调速等，因而深受钢铁、有色、石油、石化、化工、化纤、纺织、机械、电力、建材、煤炭、医药、造纸、卷烟、城市供水及污水处理等行业的欢迎。 二、变频器发展总述 变频器的市场 我国的变频器市场总体规模并不大，但是国民经济近几年的快速增长大大带动了变频器市场的容量，2004年其总体销售业绩在61亿左右，今后还将以平均10％以上的速度发展。 市场容量的扩大也带动了变频器国产化的规模，今天的国产变频器无论是质量还是产量都已经上了一个台阶。 二、变频器控制方式发展和现状 变频技术是应交流电机无级调速的需要而诞生的。20世纪80年代，作为变频技术核心的PWM模式优化问题吸引着人们的浓厚兴趣，并得出诸多优化模式，如以鞍形波PWM模式、电压空间相量PWM模式等。20世纪80年代后半期开始，欧美发达国家的VVVF(Variable Voltage Variable Frequency)变频器已投入市场并广泛应用。 二、变频器控制方式发展和现状 低压通用变频输出电压分380V级和660V级 ，输出功率在0.75 ~ 400kW，工作频率在0 ~ 400Hz，它的主电路都采用交-直-交电路。其控制方式经历以下四代： 第一代 以U/f = C，正弦脉宽调制(SPWM) ;? 第二代 以电压空间矢量（磁通轨迹法），又称 SVPWM控制方式； 第三代 以矢量控制（磁场定向法）又称VC控制; 第四代 以直接转矩控制，又称DTC控制。 二、变频器控制方式发展和现状 说明： SPWM: Sine Pulse Width Modulation SVPWM:Sine Vector Pulse Width Modulation VC:Vector Control DTC: Direct Torque Control 二、变频器控制方式发展和现状 第一代 以U/f = C，正弦脉宽调制(SPWM) 特点：控制电路结构简单、成本较低，机械特性硬度也较好，能够满足一般传动的平滑调速要求，已在产业的各个领域得到广泛应用。这种控制方式在低频时，由于输出电压较小，受定子电阻压降的影响比较显著，故造成输出最大转矩减小。另外，其机械特性终究没有直流电动机硬，动态转矩能力和静态调速性能都还不尽如人意，但系统性能不高、控制曲线会随负载的变化而变化，转矩响应慢、电机转矩利用率不高，低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能下降，稳定性变差等。 二、变频器控制方式发展与现状 第二代 以电压空间矢量（磁通轨迹法），又称 SVPWM 控制方式。 特点 它是以三相波形整体生成效果为前提，以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的，一次生成三相调制波形。以内切多边形逼近圆的方式而进行控制的。经实践使用后又有所改进：引入频率补偿，能消除速度控制的误差；通过反馈估算磁链幅值，消除低速时定子电阻的影响；将输出电压、电流成闭环，以提高动态的精度和稳定度。但控制电路环节较多，且没有引入转矩的调节，所以系统性能没有得到根本改善。 电压空间矢量（磁通轨迹法）控制方式。 二、变频器控制方式发展和现状 第三代 以矢量控制（磁场定向法）又称VC控制 特点 矢量控制变频调速的做法是：将异步电动机在三相坐标系下的定子交流电流Ia、Ib、Ic、通过三相—二相变换，等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1Ib1，再通过按转子磁场定向旋转变换，等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1、It1（Im1相当于直流电动机的励磁电流；It1相当于与转矩成正比的电枢电流），然后模仿直流电动机的控制方法，求得直流电动机的控制量，经过相应的坐标反变换，实现对异步电动机的控制。 二、变频器控制方式发展与现状 矢量控制的实质是将交流电动机等效直流电动机，分别对速度，磁场两个分量进行独立控制。通过控制转子磁链，以转子磁通定向，然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量，经坐标变换，实现正交或解耦控制。然