我国变频器技术的现状与发展

　　变频技术是应交流电机无级调速的需要而诞生的。20世纪50年代末，美国通用电气公司推出了电力半导体组件晶闸管（可控硅SCR），给变频技术提供了划时代意义的基础硬件。进入70年代，由于直流电机的调速局限性，交流电机越来越受到人们的青睐。随着市场需求的增长，技术也日益发展和完善。1971年，美国、德国提出了矢量控制技术，使得变频器的交流调速性能可以和直流调速相媲美。1973年，美国提出了电力电子技术这一新的技术学科，其最大应用领域就是调速传动。1979年，日本采用矢量控制的变频调速系统开始实用化，技术又上了一个新台阶。到了20世纪80年代，由于电力半导体开关器件和微电子技术的进步，变频器性能及可靠性提高，生产成本下降，其应用开始普及。

　　几十年间，电力电子器件也从最初的SCR(晶闸管)、GTO(门极可关断晶闸管)，经过BJT(双极型功率晶体管)、MOSFET(金属氧化物场效应管)、SIT(静电感应晶体管)、SITH(静电感应晶闸管)、MGT(MOS控制晶体管)、MCT(MOS控制晶闸管)，发展到今天的IGBT(绝缘栅双极型晶体管)、HVIGBT(耐高压绝缘栅双极型晶闸管)，器件的更新促使变频器的应用领域更为广泛，市场规模随之迅速扩大。

　　1．我国变频技术的发展历程和现状

　　从总体上看，我国变频调速技术起步较晚，比欧美、日本等发到国家晚了10至15年。变频调速技术在我国的发展简史如下表所示。

　　表2：我国电气传动与变频调速技术的发展简史

变频器

　　资料来源：“中国变频调速技术的发展及应用”，中国自动化网，2006

　　在中低压变频器方面，国内大部分产品都是普通的V/F控制，大部分应用还局限于对性能要求不高的低端场合。推出成熟的矢量产品的国内品牌仍是极少数，到目前为止只有英威腾、森兰等有限的几家。

　　2．工作重点

　　因此，发展我国在变频调速技术方面的工作重点应该考虑如下三个方面：

　　规范我国变频调速技术方面的行业标准，提高产品可靠性和生产工艺水平，实现规模化、标准化生产。

　　鼓励国内部分规模大、技术实力较强的行业优势企业进一步加大研发投入、提高研发能力，缩小与世界先进水平的差距，满足国民经济建设和市场的需求。

　　鼓励应用变频调速技术实现对传统产业的改造，节约能源及提高产品质量，获得较好的经济效益和社会效益。

　　3．变频技术的发展方向

　　随着电力电子技术、微电子技术、计算机网络等高新技术的发展，变频调速

　　技术也在不断地发展。关于其发展方向，不同的研究机构有不同的见解，但整体方向基本一致，只是各有不同的侧重点。通过本次调研，慧聪行业研究院第三研究所认为，变频技术的发展方向有以下几个方面。

　　系统化和网络化

　　在网络化日益普及的今天，与普通的点对点硬线连接方式而言，通过高速通讯网络连接的变频器系统可以最大程度上降低系统维护时间、提高生产效率、减少运行成本。另外，通过现场总线模块，不同型号的变频器以同一种编程语言和通讯协议来与不同功率段、不同型号的变频器进行组态，如功率、速度、转矩、电流、设定值等。

　　矩阵变频器

　　由于矩阵式交-交变频省去了中间直流环节,能实现功率因数为l,可以同时实现能量反馈功能，而且系统功率密度大，可以降低变频器的体积。该技术目前虽尚未成熟，但正在吸引着众多公司的研发投入。

　　绿色变频器

　　变频器运行中会产生高次谐波，处理不当可能给电网带来污染，或干扰周围环境中的敏感设备，目前通常应用滤波器件来减弱其影响。除了采用滤波器件的方式之外，业界也在研究采用更好的控制方式从源头上解决，比如在逆变电路中采用柔性PWM控制技术，可以大幅降低高次谐波的产生量，被称为“绿色变频器”。目前相关技术还处在理论探索阶段，未见成熟的产品推出。