从 20 世纪 30 年代开始,人们开始了交流调速技术的研究,交流电动机的调压调速、串级调速等均可以在一定范围内进行调速,但调速的效果并不十分令人满意。20 世纪 50 年代后期,随着晶闸管的发明交流变频调速技术的发展也出现了转机。1981 年第一台交-交变频同步电动机传动系统被研制成功,这使变频调速系统登上了高性能调速的舞台[7]。这种交-交变频调速系统采用晶闸管作为开关器件,具有功率因数低、输出频率低、输入输出谐波高(输出的电压和电流波形是方波)等缺点,所以未被广泛应用,大都应用于轧机等工艺型调速场合。
随着可关断晶闸管(GTO)的出现并成为逆变器的功率器件,同时脉宽调制(PWM)技术也进入应用阶段,这时的 GTO 逆变电路已经可以得到相当接近正弦波的输出电压和输出电流,输入输出谐波也相应的减少了很多。计算机技术的发展使得当时的 8 位微处理器成为变频器的控制核心,按压频比控制原理实现的异步电动机的变频调速,在工作性能上有了很大提高[8]。不过,可关断晶闸管GTO 自身的缺点如开关损耗较大、效率低、需要水冷却、维护困难等问题限制了 GTO 晶闸管变频器的广泛应用。
近年来绝缘栅双极晶体管(IGBT)和集成门极换流晶闸管(IGCT)陆续被研制出来并应用于变频器,使得变频器的容量和电压等级不断的扩大和提高。
我国的变频调速技术紧跟世界发展的潮流,从 20 世纪 90 年代以后获得了突飞猛进的发展,各种通用、专用变频器纷纷面市,规格齐全,性能优异。目前变频器的功率可以做到几千千瓦, 工作电压最高可达 10kV,基本可以满足国民经济中各行各业对变频调速系统装置的不同要求。目前在我国,变频器广泛的应用于电力、石油、化工、建材、冶金、交通车辆、纺织、化纤、造纸以及公用工程等领域中。
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