电动机变频调速技术的发张趋势
2012-02-14 18:51:02   来源：www.simotd.com   评论：0 点击：

我国迫切需要提高能源利用效率。电机是能源消耗大户之一。我国电机总装机容量已达4亿千瓦，年耗电量达6000亿千瓦时，占工业耗电量的80%，然而直到目前，我国各类在用电机80%以上还是中小型异步电动机，可见我国在电机节能领域有非常大的潜力。电机节能技术最受瞩目的就是变频调速技术。但是，我国变频调速技术研究虽然非常活跃，然而产业化仍很不理想，外国产品几乎占据了我国变频调速技术市场的60%。
 
以下将着重介绍变频调速技术的最新发展概况。
 
变频调速技术的现状
 
20世纪是变频调速技术由诞生到发展的时代。特别是20世纪90年代以后，IGBT、IGCT（集成门极换向性晶闸管）等新型电力电子器件的发展、DSP（数字信号处理器）和ASIC（专用集成电路）的快速发展以及新颖控制理论和技术（如磁场定向矢量控制、直接转矩控制等）的完善，使变频调速系统在调速范围、调速精度、动态响应、功率因数、运行效率和使用方便等性能指标超过了直流调速系统，达到取代直流调速的地步，受到各行业的欢迎并取得显着的经济效益。
 
变频调速及控制技术的发展趋势
 
1．大功率高压电机的变频调速系统
 
在我国低压变频调速装置已得到用户的认可，市场总量已达2000年的约40亿人民币，并显示出其节能效果。据统计，我国低压（690V以下）电机数量是高压电机的几十倍，但耗能仅为高压电机的八分之一。近来国际上高压大电流功率器件的出现以及并、串联技术的发展，使高压大功率的变频调速得以实现，其使用效果平均节能可达30%，有着十分明显的节能效果。但我国尚在启动期，许多技术如多电平电压型逆变器。变压器耦合多脉冲逆变器等技术还须迅速跟上。无论是新建项目如西气东调、南水北调等重大工程或是技术改造项目都是高压大功率变频调速系统巨大的潜在市场。
 
2．永磁同步电动机及其控制系统的发展
 
具有快速电流跟踪系统的变频装置、DSP信号处理器以及高性能钕铁硼永磁材料的发展，为各类永磁同步电动机及其控制系统的发展带来生机。
 
永磁同步无龄轮电动机及控制系统，是新一代的绿色电梯驱动装置。国外该类电梯专用变频装置有十分完善的软件支持，可接受任意位置传感器的反馈信号，具有自学习功能，自动识别电动机参数，在实现磁场定向伺服时， 自动进行初始定位，具有和直流电动机一样优良的线性转矩控制特性。其体积小、效率高、功率因数高、振动小、噪声低，平层精度好，在高层建筑、无机房电梯和家庭小梯中都有很大的市场。但电动机需直接输出大转矩，并减小低速转矩波动，有一定设计难度。
 
电动汽车、混合型电动汽车以及电动船舶的驱动装置亦首选永磁同步电动机。在这种应用场合特别需要关注的是磁路结构，寻求大的Xp/Xd值，以获得大的恒功率调速范围和大的动态转矩。
 
具有快速动态响应、硬机械特性、极宽调速范围。良好的低速平稳性以及位置和轨迹精确控制的全数字化永磁同步伺服系统，是现代自动化装备中最重要的执行部件，可广泛应用于高精度数控机床、机器人等，目前国内市场仍是进口产品的一统天下。