1.引言近10年來(lái)，隨著電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)的訊速發(fā)展，電氣傳動(dòng)技術(shù)面臨著一場(chǎng)歷史革命，即交流調(diào)速取代直流調(diào)速和計(jì)算機(jī)數(shù)字控制技術(shù)取代模擬控制技術(shù)已成為發(fā)展趨勢(shì)。電機(jī)交流變頻調(diào)速技術(shù)是當(dāng)今節(jié)電、改善工藝流程以提高產(chǎn)品質(zhì)量和改善不斷惡化環(huán)境、推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步的一種主要手段。變頻調(diào)速以其優(yōu)異的調(diào)速和起制動(dòng)性能，高效率、高功率因數(shù)和節(jié)電效果，廣泛的適用范圍及其它許多優(yōu)點(diǎn)而被國(guó)內(nèi)外公認(rèn)為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。

2. 我國(guó)變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展概況電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)通常由電動(dòng)機(jī)、控制裝置和信息裝置3部分組成。電氣傳動(dòng)關(guān)系到合理地使用電動(dòng)機(jī)以節(jié)約電能和控制機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)(位置、速度、加速度等)實(shí)現(xiàn)電能－機(jī)械能的轉(zhuǎn)換，達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗的目的。電氣傳動(dòng)分成不調(diào)速和調(diào)速兩大類，調(diào)速又分交流調(diào)速和直流調(diào)速兩種方式。不調(diào)速電動(dòng)機(jī)直接由電網(wǎng)供電，但隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展這類原本不調(diào)速的機(jī)械，越來(lái)越多的改用調(diào)速傳動(dòng)以節(jié)約電能(節(jié)約15-20％或更多)，改善產(chǎn)品質(zhì)量，提高產(chǎn)量。在我國(guó)60％的發(fā)電量是通過(guò)電動(dòng)機(jī)消耗掉的，因此它是一個(gè)重要行業(yè)，一直得到國(guó)家重視，目前已有一定規(guī)模。近年來(lái)交流調(diào)速中最活躍、發(fā)展最快的就是變頻調(diào)速技術(shù)。變頻調(diào)速是交流調(diào)速的基礎(chǔ)和主干內(nèi)容，上個(gè)世紀(jì)變壓器的出現(xiàn)使改變電壓變得很容易，從而造就了一個(gè)龐大的電力行業(yè)。長(zhǎng)期以來(lái)，交流電的頻率一直是固定的，變頻調(diào)速技術(shù)的出現(xiàn)使頻率變?yōu)榭梢猿浞掷玫馁Y源。我國(guó)電氣傳動(dòng)產(chǎn)業(yè)建于1954年，當(dāng)時(shí)第一批該專業(yè)的學(xué)生從各大專院校畢業(yè)，同時(shí)在機(jī)械工業(yè)部屬下建立了我國(guó)第一個(gè)電氣傳動(dòng)成套公司，這就是后來(lái)的天津電氣傳動(dòng)設(shè)計(jì)研究所的前身。我國(guó)電氣傳動(dòng)與變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展簡(jiǎn)史見(jiàn)附表。現(xiàn)在我國(guó)已有200家左右的公司、工廠和研究所從事變頻調(diào)速技術(shù)的工作。我國(guó)是一個(gè)發(fā)展中國(guó)家，許多產(chǎn)品的科研開(kāi)發(fā)能力仍落后于發(fā)達(dá)國(guó)家。至今自行開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的變頻調(diào)速產(chǎn)品大體只相當(dāng)于國(guó)際80年代水平。隨著改革開(kāi)放，經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，形成了一個(gè)巨大的市場(chǎng)，它既對(duì)國(guó)內(nèi)企業(yè)，也對(duì)外國(guó)公司敞開(kāi)。很多最先進(jìn)的產(chǎn)品從發(fā)達(dá)國(guó)家進(jìn)口，在我國(guó)運(yùn)行良好，滿足了我國(guó)生產(chǎn)和生活需要。國(guó)內(nèi)許多合資公司生產(chǎn)當(dāng)今國(guó)際上先進(jìn)的產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)的成套部門在自行設(shè)計(jì)制造的成套裝置中采用外國(guó)進(jìn)口公司和合資企業(yè)的先進(jìn)設(shè)備，自己開(kāi)發(fā)應(yīng)用軟件，能為國(guó)內(nèi)外重大工程項(xiàng)目提供一流的電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)。雖然取得很大成績(jī)，但應(yīng)看到由于國(guó)內(nèi)自行開(kāi)發(fā)，生產(chǎn)產(chǎn)品的能力弱，對(duì)國(guó)外公司的依賴性嚴(yán)重。

2.1 目前國(guó)內(nèi)主要的產(chǎn)品狀況

(1) 晶閘管變流器和可關(guān)斷器件(BJT、IGBT、VDMOS)斬波器供電的直流調(diào)速設(shè)備:這類設(shè)備的市場(chǎng)很大，隨交流調(diào)速的發(fā)展，該市場(chǎng)雖在縮減，但由于我國(guó)舊設(shè)備改造任務(wù)多，以及它在幾百至一千多千瓦范圍內(nèi)價(jià)格比交流調(diào)速低的多。所以在短期內(nèi)市場(chǎng)不會(huì)縮減很多。國(guó)產(chǎn)設(shè)備能滿足需要，部分出口，但自行開(kāi)發(fā)的控制器多為模擬控制，近年來(lái)主要采用進(jìn)口數(shù)字控制器配國(guó)產(chǎn)功率裝置。 (2) IGBT-PWM逆變器供電的交流變頻調(diào)速設(shè)備:這類設(shè)備的市場(chǎng)很大，總?cè)萘空嫉谋壤淮螅_(tái)數(shù)多，增長(zhǎng)快，應(yīng)用范圍從單機(jī)擴(kuò)展到全生產(chǎn)線，從簡(jiǎn)單的V/F控制到高性能的矢量控制。約有50家工廠和公司生產(chǎn)，其中合資企業(yè)占很大比重。

(3) 負(fù)載換流式電流型晶閘管逆變器供電的交流變頻調(diào)速設(shè)備:這類產(chǎn)品在抽水蓄能電站的機(jī)組起動(dòng)，大容量風(fēng)機(jī)、泵、壓縮機(jī)和軋機(jī)傳動(dòng)方面有很大需求。國(guó)內(nèi)只有少數(shù)科研單位有能力制造，目前容量最大做到12MW。功率裝置國(guó)內(nèi)配套，自行開(kāi)發(fā)的控制裝置只有模擬式的，數(shù)字裝置需進(jìn)口，自己開(kāi)發(fā)應(yīng)用軟件。

(4) 交-交變頻器供電的交流變頻調(diào)速設(shè)備:這類產(chǎn)品在軋機(jī)和礦井卷?yè)P(yáng)傳動(dòng)方面有很大需求。臺(tái)數(shù)不多，功率大。主要靠進(jìn)口，國(guó)內(nèi)只有少數(shù)科研單位有能力制造。目前最大容量做到7000-8000kW。功率部分國(guó)產(chǎn)，數(shù)字控制裝置進(jìn)口，包括開(kāi)發(fā)應(yīng)用軟件。附表中: ★我國(guó)第一臺(tái)電機(jī)擴(kuò)大機(jī)是在1955年制造出來(lái)的 ★★我國(guó)第一臺(tái)汞弧整流器(5A，600V)是在1952年制造出來(lái)的 ★★★我國(guó)第一只晶閘管(5A，400V)是在1963年制造出來(lái)的

2.2變頻調(diào)速技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和日常生活中的重要地位

(1) 應(yīng)用面廣，是工業(yè)企業(yè)和日常生活中普遍需要的新技術(shù)。

(2) 是節(jié)約能源的高新技術(shù)。

(3) 是國(guó)際上技術(shù)更新?lián)Q代最快的領(lǐng)域。

(4) 是高科技領(lǐng)域的綜合性技術(shù)。

(5) 是替代進(jìn)口，節(jié)約投資的最大領(lǐng)域之一。

3 國(guó)內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀對(duì)比

3.1 國(guó)外現(xiàn)狀在大功率交－交(循環(huán)變流器)變頻調(diào)速技術(shù)方面，法國(guó)阿爾斯通已能提供單機(jī)容量達(dá)3萬(wàn)kW的電氣傳動(dòng)設(shè)備用于船舶推進(jìn)系統(tǒng)。在大功率無(wú)換向器電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)方面，意大利ABB公司提供了單機(jī)容量為6萬(wàn)kW的設(shè)備用于抽水蓄能電站。在高壓變頻調(diào)速技術(shù)方面, 西門子高壓IGBT的三電平大容量變頻器，電壓為2.3kV、3.3kV、4.16kV、6kV，容量800kVA-4000kVA;ABB高壓IGCT的三電平大容量變頻器，電壓為2.3kV、3.3kV、4.16kV、6.6kV，容量315kW-7460kW;ROBICON、東芝低壓IGBT的多重式、多級(jí)串聯(lián)高壓變頻器，電壓為2.3kV--13.8kV，容量800kW-5600kW;其控制系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化，用于電力機(jī)車、風(fēng)機(jī)、水泵傳動(dòng)。在小功率交流變頻調(diào)速技術(shù)方面，日本富士BJT變頻器最大單機(jī)容量可達(dá)700kVA，IGBT變頻器已形成系列產(chǎn)品，其控制系統(tǒng)也已實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化。附表 我國(guó)電氣傳動(dòng)與變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展簡(jiǎn)史。