變頻調(diào)速的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)論文

1、<p>　　變頻調(diào)速技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　?。?2級(jí)自動(dòng)化專業(yè) 郭仁和 201200171033） </p><p>　　摘要:針對(duì)交流電動(dòng)機(jī)這樣一個(gè)非線性、多變量、強(qiáng)耦合的控制對(duì)象，為實(shí)現(xiàn)其調(diào)速系統(tǒng)的有效控制，獲得優(yōu)異的動(dòng)態(tài)性能，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者進(jìn)行了大量的研究工作，并取得了很大的進(jìn)展。早期的變頻調(diào)速主要采用恒壓比控制方式，20世紀(jì)70年代提出的矢量控制技術(shù)可以

2、說(shuō)是交流電動(dòng)機(jī)控制理論領(lǐng)域具有里程碑意義的成果，它使得異步電動(dòng)機(jī)的高性能控制得以實(shí)現(xiàn)；此后出現(xiàn)的直接轉(zhuǎn)矩理論則提高了轉(zhuǎn)矩響應(yīng)的動(dòng)態(tài)性能。近些年來(lái)，現(xiàn)代控制理論的發(fā)展、新型大功率電力電子器件的出現(xiàn)，以及微機(jī)數(shù)字控制技術(shù)的日臻完善，直接促進(jìn)了變頻調(diào)速技術(shù)的迅速發(fā)展。</p><p>　　關(guān)鍵字： 新型電力電子器件，矢量控制技術(shù)，直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)，PWM控制技術(shù)，高壓變頻技術(shù) 發(fā)展趨勢(shì)</p><

3、p>　　變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　變頻調(diào)速技術(shù)涉及到電力、電子、電工、信息與控制等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域。隨著電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的進(jìn)步，以變頻調(diào)速為主要代表的近代交流調(diào)速技術(shù)有了飛速的發(fā)展。20世紀(jì)是電力電子變頻技術(shù)由誕生到發(fā)展的全盛時(shí)期。最初的交流變頻調(diào)速的理論誕生于20世紀(jì)20年代，直到60年代，由于電力電子器件技術(shù)的進(jìn)步，才促進(jìn)了變頻調(diào)速技術(shù)向?qū)嵱梅较虬l(fā)展。進(jìn)入90年代，由

4、于新型電力電子器件如I絕緣柵雙極晶體管（IGBT）集成門極換向型晶閘管（IGCT）等的發(fā)展、微處理器性能的大幅度提高，以及先進(jìn)控制理論和技術(shù)的完善和發(fā)展等原因，極大地提高了變頻調(diào)速的技術(shù)性能，促進(jìn)了變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展使變頻調(diào)速技術(shù)在調(diào)速范圍、驅(qū)動(dòng)能力、調(diào)速精度、動(dòng)態(tài)響應(yīng)、輸出性能、功率因數(shù)、運(yùn)行效率及使用的方便性等方便大大超過(guò)了其他常規(guī)的交流調(diào)速方式，其性能指標(biāo)亦已超過(guò)了直流調(diào)速系統(tǒng)，達(dá)到了取代直流調(diào)速系統(tǒng)的地步。</p>

5、<p>　　國(guó)外交流變頻調(diào)速技術(shù)的現(xiàn)狀具有以下特點(diǎn)： </p><p>　　(1) 在功率器件方面，近年來(lái)高電壓、大電流的SCR、GTO、IGBT、IGCT等器件的生產(chǎn)以及并聯(lián)、串聯(lián)技術(shù)的應(yīng)用，使高電壓、大功率變頻器產(chǎn)品的生產(chǎn)及應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)。 </p><p>　　(2) 在微電子技術(shù)方面，16位、32位的高速處理器以及DSP和ASIC（專用集成電路Application Sp

6、ecific IC）技術(shù)的快速發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)變頻器高精度、多功能化提供了硬件手段。 </p><p>　　(3) 在控制理論方面，矢量控制、磁通控制、轉(zhuǎn)矩控制、智能控制等新的控制理論為研制高性能變頻器的發(fā)展提供了相關(guān)理論基礎(chǔ)。 </p><p>　　(4) 在產(chǎn)品化生產(chǎn)方面，基礎(chǔ)工業(yè)和各種制造業(yè)的高速發(fā)展，促進(jìn)了變頻器相關(guān)配套件的社會(huì)化、專業(yè)化生產(chǎn)。 </p><p>

7、;　　在國(guó)家“八五”科技攻關(guān)計(jì)劃中，交流調(diào)速技術(shù)被列為重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目。在“九五”計(jì)劃中，交流調(diào)速及相關(guān)技術(shù)也受到重視。但是我國(guó)電力半導(dǎo)體器件雖然經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展，總體水平仍然很低，幾乎不具備新產(chǎn)品的獨(dú)立開(kāi)發(fā)能力。IGBT、GTO器件的生產(chǎn)雖引進(jìn)了國(guó)外技術(shù)，但一直未形成規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益，變頻器產(chǎn)品所用半導(dǎo)體功率器件的制造也幾乎是空白，這在一定程度上影響了變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展。從總體上看我國(guó)電氣傳動(dòng)的技術(shù)水平較國(guó)際先進(jìn)水平差距10-15年。在

8、大功率交-交變頻技術(shù)、無(wú)換向器電機(jī)等方面，國(guó)內(nèi)雖然有少數(shù)科研單位有能力制造，但在數(shù)字化及系統(tǒng)可靠性方面與國(guó)外相比，還有相當(dāng)差距。在中小功率變頻技術(shù)方面，國(guó)內(nèi)幾乎所有的產(chǎn)品都是采用普通V/F控制，僅有少量樣機(jī)采用矢量控制，品種與質(zhì)量還不能滿足市場(chǎng)需要，只能靠大量進(jìn)口產(chǎn)品滿足需求。</p><p>　　現(xiàn)代變頻調(diào)速中的關(guān)鍵技術(shù)</p><p><b>　　1. 矢量控制技術(shù)</

9、b></p><p>　　隨著交流電機(jī)在高動(dòng)態(tài)性能調(diào)速領(lǐng)域的不斷應(yīng)用，對(duì)電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求也越來(lái)越高；再加上電力傳動(dòng)系統(tǒng)的復(fù)雜性和被控對(duì)象的特殊性，使得提高電力傳動(dòng)系統(tǒng)的調(diào)速性能成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。矢量控制系統(tǒng)有可連續(xù)控制、調(diào)速范圍寬等優(yōu)點(diǎn)?，因此矢量控制系統(tǒng)是現(xiàn)代交流調(diào)速研究的重要方向之一。盡管交流電機(jī)矢量控制技術(shù)已在變頻調(diào)速領(lǐng)域得到普遍使用，但其仍不夠完善。模糊控制是一種不基于被控對(duì)象精確數(shù)學(xué)模型的

10、智能控制方法，且能夠保證系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)特性。</p><p>　　系統(tǒng)采用轉(zhuǎn)速閉環(huán)，電流閉環(huán)的矢量控制。系統(tǒng)根據(jù)電流模型進(jìn)行轉(zhuǎn)子磁鏈觀測(cè)，通過(guò)檢測(cè)定子電流，并經(jīng)過(guò)三相坐標(biāo)系到轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的變換，得到在dg坐標(biāo)系上電機(jī)定子電流的轉(zhuǎn)矩分量和勵(lì)磁分量舊J。根據(jù)電流模型得到轉(zhuǎn)子磁鏈，并經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)速方程計(jì)算出轉(zhuǎn)差，就可以得出轉(zhuǎn)子磁鏈的位置。定子電流的轉(zhuǎn)矩分量和勵(lì)磁分量通過(guò)各自的控制器輸出，并通過(guò)兩相同步旋轉(zhuǎn)坐

11、標(biāo)系變換到兩相靜止坐標(biāo)系再來(lái)控制脈寬。根據(jù)矢量控制理論，得到控制系統(tǒng)框圖。矢量控制方法的提出，是交流傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性得到了顯著的改善，這無(wú)疑是交流傳動(dòng)控制理論的一個(gè)質(zhì)的飛躍。</p><p>　　2.直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)</p><p>　　直接轉(zhuǎn)矩控制（Direct Torque Control——DTC），國(guó)外的原文有的也稱為Direct self-control——DSC，直譯為直接自

12、控制，這種“直接自控制”的思想以轉(zhuǎn)矩為中心來(lái)進(jìn)行綜合控制，不僅控制轉(zhuǎn)矩，也用于磁鏈量的控制和磁鏈自控制。直接轉(zhuǎn)矩控制與矢量控制的區(qū)別是，它不是通過(guò)控制電流、磁鏈等量間接控制轉(zhuǎn)矩，而是把轉(zhuǎn)矩直接作為被控量控制，其實(shí)質(zhì)是用空間矢量的分析方法，以定子磁場(chǎng)定向方式，對(duì)定子磁鏈和電磁轉(zhuǎn)矩進(jìn)行直接控制的。這種方法不需要復(fù)雜的坐標(biāo)變換，而是直接在電機(jī)定子坐標(biāo)上計(jì)算磁鏈的模和轉(zhuǎn)矩的大小，并通過(guò)磁鏈和轉(zhuǎn)矩的直接跟蹤實(shí)現(xiàn)PWM脈寬調(diào)制和系統(tǒng)的高動(dòng)態(tài)性能。&

13、lt;/p><p>　　直接轉(zhuǎn)矩控制（Direct Torque Control，DTC）變頻調(diào)速，是繼矢量控制技術(shù)之后又一新型的高效變頻調(diào)速技術(shù)。20 世紀(jì)80 年代中期，德國(guó)魯爾大學(xué)的M.Depenbrock教授和日本的I.Takahashi教授分別提出了六邊形直接轉(zhuǎn)矩控制方案和圓形直接轉(zhuǎn)矩控制方案。1987 年，直接轉(zhuǎn)矩控制理論又被推廣到弱磁調(diào)速范圍。</p><p>　　直接轉(zhuǎn)矩控制技

14、術(shù)用空間矢量的分析方法，直接在定子坐標(biāo)系下計(jì)算與控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，采用定子磁場(chǎng)定向，借助于離散的兩點(diǎn)式調(diào)節(jié)（Band-Band）產(chǎn)生PWM 波信號(hào)，直接對(duì)逆變器的開(kāi)關(guān)狀態(tài)進(jìn)行最佳控制，以獲得轉(zhuǎn)矩的高動(dòng)態(tài)性能。它省去了復(fù)雜的矢量變換與電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型簡(jiǎn)化處理，沒(méi)有通常的PWM 信號(hào)發(fā)生器。它的控制思想新穎，控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制手段直接，信號(hào)處理的物理概念明確。直接轉(zhuǎn)矩控制也具有明顯的缺點(diǎn)即：轉(zhuǎn)矩和磁鏈脈動(dòng)。針對(duì)其不足之處，現(xiàn)在的直接轉(zhuǎn)矩控制

15、技術(shù)相對(duì)于早期的直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)有了很大的改進(jìn)，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：</p><p>　?。?）無(wú)速度傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的研究</p><p>　　在實(shí)際應(yīng)用中，安裝速度傳感器會(huì)增加系統(tǒng)成本，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，此外，速度傳感器不實(shí)用于潮濕、粉塵等惡劣的環(huán)境下。因此，無(wú)速度傳感器的研究便成了交流傳動(dòng)系統(tǒng)中的一個(gè)重要的研究方向，且取得了一定的成果。對(duì)轉(zhuǎn)子速度

16、估計(jì)的方法有很多，常用的有卡爾曼濾波器位置估計(jì)法、模型參考自適應(yīng)法、磁鏈位置估計(jì)法、狀態(tài)觀測(cè)器位置估計(jì)法和檢測(cè)電機(jī)相電感變化法等。有的學(xué)者從模型參考自適應(yīng)理論出發(fā)，利用轉(zhuǎn)子磁鏈方程構(gòu)造了無(wú)速度傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，只要選擇適當(dāng)?shù)膮?shù)自適應(yīng)律，速度辨識(shí)器就可以比較準(zhǔn)確地辨識(shí)出電機(jī)速度。</p><p>　　（2）定子電阻變化的影響</p><p>　　直接轉(zhuǎn)矩最核心的問(wèn)題之一是定子磁鏈觀測(cè)

17、，而定子磁鏈的觀測(cè)要用到定子電阻。采用簡(jiǎn)單的u-i 磁鏈模型，在中高速區(qū)，定子電阻的變化可以忽略不考慮，應(yīng)用磁鏈的u-i 磁鏈模型可以獲得令人滿意的效果；但在低速時(shí)定子電阻的變化將影響磁通發(fā)生畸變，使系統(tǒng)性能變差。因此，如果能夠?qū)Χㄗ与娮柽M(jìn)行在線辨識(shí)，就可以從根本上消除定子電阻變化帶來(lái)的影響。目前，常用的方法有參考模型自適應(yīng)法、卡爾曼濾波法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及模糊理論構(gòu)造在線觀測(cè)器的方法對(duì)定子電阻進(jìn)行補(bǔ)償，研究結(jié)果表明，在線辨識(shí)是一個(gè)有效的方

18、法。</p><p>　?。?）磁鏈和轉(zhuǎn)矩滯環(huán)的改進(jìn)</p><p>　　傳統(tǒng)的直接轉(zhuǎn)矩控制一般對(duì)轉(zhuǎn)矩和磁鏈采用單滯環(huán)控制，根據(jù)滯環(huán)輸出的結(jié)果來(lái)確定電壓矢量。因?yàn)椴煌碾妷菏噶繉?duì)轉(zhuǎn)矩和定子磁鏈的調(diào)節(jié)作用不相同，所以只有根據(jù)當(dāng)前轉(zhuǎn)矩和磁鏈的實(shí)時(shí)值來(lái)合理的選擇電壓矢量，才能有可能使轉(zhuǎn)矩和磁鏈的調(diào)節(jié)過(guò)程達(dá)到比較理想的狀態(tài)。顯然，轉(zhuǎn)矩和磁鏈的偏差區(qū)分的越細(xì)，電壓矢量的選擇就越精確，控制性能也就越好

19、。 </p><p>　　（4）死區(qū)效應(yīng)的解決</p><p>　　為了避免上下橋臂同時(shí)導(dǎo)通造成直流側(cè)短路，有必要引入足夠大的互鎖延時(shí)，結(jié)果帶來(lái)了死區(qū)效應(yīng)。死區(qū)效應(yīng)積累的誤差使逆變器輸出電壓失真，于是又產(chǎn)生電流失真，加劇轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定等問(wèn)題，在低頻低壓時(shí)，問(wèn)題更嚴(yán)重，還會(huì)引起轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。死區(qū)效應(yīng)的校正，可由補(bǔ)償電路檢測(cè)并記錄死區(qū)時(shí)間

20、，進(jìn)行補(bǔ)償。這樣既增加了成本，又降低了系統(tǒng)的可靠性。可用軟件實(shí)現(xiàn)的方法，即計(jì)算出所有的失真電壓，根據(jù)電流方向制成補(bǔ)償電壓指令表，再用前向反饋的方式補(bǔ)償，這種新型方案還消除了零電壓箝位現(xiàn)象。除了以上幾種最主要的方面外，一些學(xué)者還通過(guò)其他途徑試圖提高系統(tǒng)的性能。</p><p>　　直接轉(zhuǎn)矩控制的特征是控制定子磁鏈，是直接在定子靜止坐標(biāo)系下，以空間矢量概念，通過(guò)檢測(cè)到的定子電壓、電流，直接在定子坐標(biāo)系下計(jì)算與控制電動(dòng)

21、機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩，獲得轉(zhuǎn)矩的高動(dòng)態(tài)性能。它不需要將交流電動(dòng)機(jī)化成等效直流電動(dòng)機(jī)，因而省去了矢量變換中的許多復(fù)雜計(jì)算，它也不需要模仿直流電動(dòng)機(jī)的控制，從而也不需要為解耦而簡(jiǎn)化交流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型，而只需關(guān)心電磁轉(zhuǎn)矩的大小，因此控制上對(duì)除定子電阻外的所有電機(jī)參數(shù)變化魯棒性良好，所引入的定子磁鏈觀測(cè)器能很容易得到磁鏈模型，并方便地估算出同步速度信息，同時(shí)也很容易得到轉(zhuǎn)矩模型，磁鏈模型和轉(zhuǎn)矩模型就構(gòu)成了完整的電動(dòng)機(jī)模型，因而能方便地實(shí)現(xiàn)無(wú)速度傳感

22、器控制，如果在系統(tǒng)中再設(shè)置轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，即可進(jìn)一步得到高性能動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩控制了。</p><p><b>　　3.PWM控制技術(shù)</b></p><p>　　SPWM波形就是在進(jìn)行脈寬調(diào)制時(shí)，使脈沖系列的占空比按正弦規(guī)律來(lái)安排。當(dāng)正弦值為最大值時(shí)，脈沖的寬度一也最大，而脈沖間的間隔則最小。反之，當(dāng)正弦值較小時(shí)，脈沖的寬度也小，而脈沖間的間隔則較大，這樣的電壓脈沖系列可以使負(fù)

23、載電流中的諧波成分大為減小，故稱為正弦波脈寬調(diào)制等效的原則是每一區(qū)間的面積相等，把一個(gè)正弦波分作幾等份然后把每一等分的正弦曲線與橫軸所包圍的面積都用一個(gè)與此面積相等的矩形脈沖來(lái)代替，矩形脈沖的幅值不變，各脈沖的中點(diǎn)與正弦波每一等分的中點(diǎn)相重合這樣由幾個(gè)等幅不等寬的矩形脈沖所組成的波形就與正弦波等效，稱作SPWM波形。同樣，正弦波的負(fù)半周也用同樣的方法與一系列負(fù)脈沖波等效。</p><p>　　PWM的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是從

24、處理器到被控系統(tǒng)信號(hào)都是數(shù)字形式的，在進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換?？蓪⒃肼曈绊懡档阶畹停梢愿娔X一樣}。噪聲只有在強(qiáng)到足以將邏輯1改變?yōu)檫壿?或?qū)⑦壿?改變?yōu)檫壿?時(shí)，也才能對(duì)數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生影響。對(duì)噪聲抵抗能力的增強(qiáng)是PWM相對(duì)于模擬控制的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，而且這也是在某些時(shí)候?qū)WM用于通信的主要原因。從模擬信號(hào)轉(zhuǎn)向PWM可以極大地延長(zhǎng)通信距離。在接收端，通過(guò)適當(dāng)?shù)腞C或LC網(wǎng)絡(luò)可以濾除調(diào)制高頻方波并將信號(hào)還原為模擬形式。PWM控制技術(shù)一直是變頻技術(shù)的

25、核心技術(shù)之一。1964年A.Schonung和H.stemmler首先提出把這項(xiàng)通訊技術(shù)應(yīng)用到交流傳動(dòng)中，從此為交流傳動(dòng)的推廣應(yīng)用開(kāi)辟了新的局面。從最初采用模擬電路完成三角調(diào)制波和參考正弦波比較，產(chǎn)生正弦脈寬調(diào)制SPWM信號(hào)以控制功率器件的開(kāi)關(guān)開(kāi)始，到目前采用全數(shù)字化方案，完成優(yōu)化的實(shí)時(shí)在線的PWM信號(hào)輸出，可以說(shuō)直到目前為止，PWM在各種應(yīng)用場(chǎng)合仍在主導(dǎo)地位，并一直是人們研究的熱點(diǎn)。由于PWM可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)變頻變壓反抑制諧波的特點(diǎn)。由此

26、在交流傳動(dòng)及至其它能量變換系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。PWM控制技術(shù)大致可以分為三類，正弦PWM（包括電壓，</p><p>　　4.高壓變頻調(diào)速技術(shù)</p><p>　　交流調(diào)速的最理想方法是變頻調(diào)速。交流靜止調(diào)速技術(shù)于2O 世紀(jì)7O 年代起步, 8O 年代低壓變頻技術(shù)逐步得到推廣應(yīng)用, 而高壓變頻由于其大功率、高電壓等特殊要求, 世界上也是在刃年代中期才開(kāi)始發(fā)展。國(guó)外高壓變頻產(chǎn)品情況經(jīng)過(guò)多年的

27、發(fā)展, 國(guó)外高壓變頻調(diào)速裝置向電壓源型高一高變頻方式趨勢(shì)發(fā)展。目前, 最常見(jiàn)的高壓變頻類型有: 單元串聯(lián)多電平型、三電平型、電流型。國(guó)外最具代表性的公司和技術(shù)有:SIEMENS 公司的絕緣門極雙極性大功率三極晶閘管(IGBT) 三電平方式; ROBICO公司的IGBT單元串聯(lián)多電平方式; R OCKWALK(AB)公司的對(duì)稱門極換流晶閘管(SGCT)電流型和門極可關(guān)斷大功率三極晶閘管(GTO) 電流型; ABB 公司的集成門換向晶閘管(

28、IGCT)三電平方式。除此之外,通用電氣、阿爾斯通、三菱、東芝、富士和日立等公司近期也有類似產(chǎn)品推出。</p><p>　　高壓變頻器按其主電路結(jié)構(gòu)可分為交一交調(diào)速方式和交一直一交調(diào)速方式2大類。交一直一交變頻調(diào)速方式按中間直流濾波環(huán)節(jié)的不同可分為: 電流源型、三電平PWM電壓源型(也稱中點(diǎn)嵌位型)單元串聯(lián)電平PWM電壓源型、電壓浮動(dòng)箱位式多電平電壓源型、高一低一高電壓源型和直接高一高型等。交一交變頻器線路簡(jiǎn)單可

29、靠, 功率等級(jí)大, 但不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)頻控制、功率因素低, 轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大。高一低一高電壓源型這種高壓變頻調(diào)速方式的實(shí)質(zhì)還是低壓變頻, 只不過(guò)是從電網(wǎng)和電動(dòng)機(jī)兩端來(lái)看是高壓。因其存在著中間低壓環(huán)節(jié), 有著電流大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜效率低可靠性差等缺點(diǎn), 該方式是高壓變頻技術(shù)發(fā)展中的一種由低壓變頻向高壓變頻過(guò)渡的方式; 當(dāng)然, 其也有方案成熟、在改造項(xiàng)目中原有電機(jī)電纜無(wú)須改動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。但其系統(tǒng)構(gòu)成環(huán)節(jié)較多, 為抑制諧波分量而加裝的濾波器還帶來(lái)附加損耗, 故

30、其長(zhǎng)期運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)較高。隨著高壓變頻技術(shù)的發(fā)展,特別是新的大功率可關(guān)斷器件的研制成功,高一低一高變頻調(diào)速方式由于其自身的缺點(diǎn), 在今后的發(fā)展中有被淘汰的趨勢(shì)。</p><p>　　在高壓變頻領(lǐng)域,目前以單元串聯(lián)多電平和三電平方式發(fā)展最為迅速, 其最新技術(shù)及今后發(fā)展方向主要有: 1全數(shù)字式系統(tǒng), 由微處理器控制每個(gè)開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通和截止以輸出正弦調(diào)制波, 因此輸出頻率和電壓相當(dāng)準(zhǔn)確、穩(wěn)定。2運(yùn)行控制接口豐富, 既有就地

31、控制, 又有遠(yuǎn)端控制;3 既有通信接口, 又有模擬量數(shù)字量接口, 用戶可選擇的余地相當(dāng)大。4光纖通信和信號(hào)傳輸技術(shù), 既可以解決高電壓隔離問(wèn)題, 又可以提高通信速度、增強(qiáng)抗干擾能力。5采用最新的導(dǎo)通壓降低和開(kāi)關(guān)損耗小的器件, 提高系統(tǒng)效率, 改善通風(fēng)冷卻設(shè)計(jì)。6隨著電力電子器件的發(fā)展, 在技術(shù)和市場(chǎng)成熟情況下, 采用高壓器件, 使高壓變頻裝置結(jié)構(gòu)和電路趨于簡(jiǎn)單, 提高可靠性。7改善輸人和輸出諧波, 這與采用高壓器件有一定的矛盾, 但可以

32、考慮采用有源諧波補(bǔ)償技術(shù)。8電力電子器件保護(hù)技術(shù)最好是在任何外部工況下( 包括短路、過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)負(fù)荷等) 使變頻裝置不損壞。9自診斷和故障定位技術(shù)有利于維護(hù)和故障快速處理。10提高制動(dòng)性能。11高動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能, 引人矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等現(xiàn)代控制方法。 對(duì)于單元串聯(lián)多電平來(lái)說(shuō), 最新發(fā)展技術(shù)還有單元冗余單元切除后繼續(xù)運(yùn)</p><p>　　行的情況以及帶電更換單元技術(shù)。 12減小裝置尺寸。</p>

33、<p><b>　　變頻調(diào)速的發(fā)展趨勢(shì)</b></p><p>　　1.主控一體化、變頻器與電機(jī)的整體化</p><p>　　2.變頻控制的高性能化</p><p>　　3.變頻控制系統(tǒng)的全數(shù)字化</p><p><b>　　4.變頻器的環(huán)?；?lt;/b></p><p

34、>　　5.變頻器的人工智能化</p><p>　　6.硬件集成化、高頻化、軟開(kāi)關(guān)化、大容量化</p><p>　　7.變頻器的通信網(wǎng)絡(luò)化和技術(shù)規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)化</p><p>　　在變頻調(diào)速技術(shù)的研究與制造過(guò)程中, 國(guó)外相關(guān)產(chǎn)業(yè)的工人成本相對(duì)較高, 近幾十年內(nèi), 交流調(diào)速的制造業(yè)有可能向發(fā)展中國(guó)家轉(zhuǎn)移, 對(duì)我國(guó)來(lái)說(shuō),這是一個(gè)難得的機(jī)遇。而我國(guó)國(guó)內(nèi)也有一個(gè)巨大的市場(chǎng),

35、 因此必須大力發(fā)展變頻調(diào)速技術(shù), 把我國(guó)變頻調(diào)速技術(shù)提高到一個(gè)新水平, 縮小與世界先進(jìn)水平的差距, 提高自主開(kāi)發(fā)能力, 滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)重點(diǎn)工程建設(shè)和市場(chǎng)的需求。同時(shí)規(guī)范我國(guó)變頻調(diào)速技術(shù)方面的標(biāo)準(zhǔn), 提高產(chǎn)品可靠性及工藝水平, 實(shí)現(xiàn)規(guī)?；?、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1 張承慧 崔納新 李珂. 交流電機(jī)變頻調(diào)速及其應(yīng)用[

36、M] .機(jī)械工業(yè)出版社,2008.</p><p>　　2 陳伯時(shí) .電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)[M] .北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2005. </p><p>　　3 陳國(guó)呈 .PWM變頻調(diào)速及軟開(kāi)關(guān)電子變換技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2001.</p><p>　　4 周揚(yáng)忠 胡育文 交流電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制[M] 北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2010. </p&g