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变频技术

1.1变频技术的普及前景

电机交流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。变频调速以其优异的调速和起制动性能，高效率、高功率因数和节电效果，广泛的适用范圉及其它许多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。电气传动控制系统通常山电动机、控制装置和信息装置3部分组成，电气传动关系到合理地使用电动机以节约电能和控制机械的运转状态,实现电能■机械能的转换，达到优质、高产、低耗口的。电气传动分成不调速和调速两大类，调速乂分交流调速和直流调速两种方式。不调速电动机直接山电网供电，但随着电力电子技术的发展这类原本不调速的机械越来越多地改用调速传动以节约电能(节约15%^20%或更多)，改善产品质量，提高产量。在我国60%的发电量是通过电动机消耗的，因此调速传动是一个重要行业，已经得到国家重视，目前已有一定规模。

近年来交流调速中最活跃、发展最快的就是变频调速技术，变频调速是交流调速的基础和主干内容。上个世纪变压器的出现使改变电压变得很容易，从而造就了一个庞大的电力行业。长期以来，交流电的频率一直是固定的，变频调速技术的出现使频率变为可以充分利用的资源。

这10年来，变频技术的应用在我国有很大的发展，并取得了良好的效果可以说，变频技术已为大多数用户所接受，但是不能不指出，我国在变频技术的应用方面，与发达国家的水平尚有很大差距，LI前，我国在用的交流电动机使用变频调速运行的仅6%左右，而下业发达国家已达(60%^70%),日本在风机、水泵上变频调速的采用率已达10%,而我国还不足0.01%.在日本，空调器的70%采用了变频调速，而我国才刚刚起步。从这个现实出发，变频技术尚有很大的发展空间，应该锲而不舍地做好推广应用工作。

且随着控制技术和控制手段的不断提高，变频调速乂山变压变频控制的变频调速发而展到了矢量控制变频调速，通过控制交流电动机里相当于并励直流电动机励磁绕组的磁通变化，提高变频器的恒转矩输出范围和动静态特性，使得交流电动机变频调速系统的性能超过了直流电动机调压调速系统的性能。为了简化控制系统，减少设备故障率，在矢量控制变频调速的基础上乂发展了无速度传感器的矢量控制变频调速。在一些对动静态特性要求不太高的应用中，无速度传感器的矢量控制变频调速己完全可以和有速度传感器的矢量控制变频调速相媲美。矢量控制对交流电机调速具有划时代的意义。

变频调速是电机调速的最佳方式，是企业技术改造和产品更新换代的理想设备，是工业自动化系统必不可少的组成部分，是实现生产过程和管理自动化的前提，也是信息化发展的先决条件。在我国传统产业中，采用直流电机拖动的调速系统约占调速系统总量的85%?90%,而交流调速系统仅占10%?15%。效率低、质量差、消耗大、故障率高己成为1

制约企业发展的瓶颈。因此，必须积极推广先进的交流变频调速技术，用先进的设备武装传统产业，促进自动化、工业化和信息化的进一步发展。

1.2变频调速发展趋势

如果说以第一个晶闸管的出现作为交流电动机变频调速的起点，可以认为它的发展历史己40多年了。而变频调速技术真正高速发展时期，应该是在PWM调制技术的出现和微机控制技术发展之后。特别是最近20年来，随着交流调速技术的应用普及，交流变频调速在化工、火电厂、矿山、油田、机械制造.城市建设、水处理、其至家电等行业己经全面推广使用，一般主要用于节能及控制。随着变频技术的普及和深入，以及国际、国内电器设备使用的有关标准意识的强化，电力系统行业和用户对变频技术的质量要求也越来越高。变频调速的发展趋势主要围绕下面儿个方而展开。

1） 高性能的智能控制变频器

380V系统的低压变频器是国内的主要研究对象，应用交流调速的基本理论，结合神经网络控制、鲁棒控制、模糊控制，或其他智能控制等手段，实现电机运行参数的自动辨识，以期达到自适应、自调整的最优控制。这方面己有一定的研究成果。

2） 速度传感器研究

从前面所述的各种变频调速的理论可知，一般系统都要用到转速传感器。在实际使用中，山于变频设备和被控电动机有一定的距离，而高精度的转速传感器都要使用专门的电源，被控电动机有的是在户外，运行工况非常恶劣，要保证速度反馈的准确性，有时不得不采取特别措施，因此也会增加额外费用，运行的可靠性和控制精度也会因此受到影响。无速度传感器的变频调速系统，是通过现场采集的电流电压量，以及控制的实施策略，综合出被控电机的实际转速。这种控制方案要求计算机的控制速度较高，并有足够的精度。

3） 针对功率因数提高和谐波污染的研究

低压变频调速系统的控制虽然己经是非常成熟了，但口前国际、国内的产品，一般都是矢量控制和直接转矩控制，重点放在电机变频控