變頻調速及控制技術的發展趨勢

能源需求正極大地影響著全球經濟發展。我國同樣也面臨著經濟增長對能源需求的壓力。九十年代我國高耗能產品的耗能量比發達國家高12-55%，能源綜合利用效率僅為32%。

　　我國迫切需要提高能源利用效率。電機是能源消耗大戶之一。我國電機總裝機容量已達4億千瓦，年耗電量達6000億千瓦時，占工業耗電量的80%，然而直到目前，我國各類在用電機80%以上還是中小型異步電動機，可見我國在電機節能領域有非常大的潛力。電機節能技術最受矚目的就是變頻調速技術。但是，我國變頻調速技術研究雖然非常活躍，然而產業化仍很不理想，外國產品幾乎占據了我國變頻調速技術市場的60%。

　　                          變頻調速技術的現狀

　　20世紀是變頻調速技術由誕生到發展的時代。特別是20世紀90年代以后，IGBT、IGCT（集成門極換向性晶閘管）等新型電力電子器件的發展、DSP（數字信號處理器）和ASIC（專用集成電路）的快速發展以及新穎控制理論和技術（如磁場定向矢量控制、直接轉矩控制等）的完善，使變頻調速系統在調速范圍、調速精度、動態響應、功率因數、運行效率和使用方便等性能指標超過了直流調速系統，達到取代直流調速的地步，受到各行業的歡迎并取得顯著的經濟效益。

　　                        變頻調速及控制技術的發展趨勢

　　1．高壓大功率的變頻調速系統

　　在我國低壓變頻調速裝置已得到用戶的認可，市場總量已達2000年的約40億人民幣，并顯示出其節能效果。據統計，我國低壓（690V以下）電機數量是高壓電機的幾十倍，但耗能僅為高壓電機的八分之一。近來國際上高壓大電流功率器件的出現以及并、串聯技術的發展，使高壓大功率的變頻調速得以實現，其使用效果平均節能可達30%，有著十分明顯的節能效果。但我國尚在啟動期，許多技術如多電平電壓型逆變器。變壓器耦合多脈沖逆變器等技術還須迅速跟上。無論是新建項目如西氣東調、南水北調等重大工程或是技術改造項目都是高壓大功率變頻調速系統巨大的潛在市場。

　　2．永磁同步電動機及其控制系統的發展

　　具有快速電流跟蹤系統的變頻裝置、DSP信號處理器以及高性能釹鐵硼永磁材料的發展，為各類永磁同步電動機及其控制系統的發展帶來生機。

　　永磁同步無齡輪電動機及控制系統，是新一代的綠色電梯驅動裝置。國外該類電梯專用變頻裝置有十分完善的軟件支持，可接受任意位置傳感器的反饋信號，具有自學習功能，自動識別電動機參數，在實現磁場定向伺服時，自動進行初始定位，具有和直流電動機一樣優良的線性轉矩控制特性。其體積小、效率高、功率因數高、振動小、噪聲低，平層精度好，在高層建筑、無機房電梯和家庭小梯中都有很大的市場。但電動機需直接輸出大轉矩，并減小低速轉矩波動，有一定設計難度。

　　電動汽車、混合型電動汽車以及電動船舶的驅動裝置亦首選永磁同步電動機。在這種應用場合特別需要關注的是磁路結構，尋求大的Xp/Xd值，以獲得大的恒功率調速范圍和大的動態轉矩。

　　具有快速動態響應、硬機械特性、極寬調速范圍。良好的低速平穩性以及位置和軌跡精確控制的全數字化永磁同步伺服系統，是現代自動化裝備中最重要的執行部件，可廣泛應用于高精度數控機床、機器人等，目前國內市場仍是進口產品的一統天下。