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高压变频器发展现状的分析

高压变频器发展现状的分析

发布日期:2012-09-29   来源:中国自动化网
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【摘   要】:本文主要介绍了高压变频器的国内外发展现状,着重阐述了它的国民经济中的重要作用,以及未来发展态势。 

【摘 要】本文主要介绍了高压变频器的国内外发展现状,着重阐述了它的国民经济中的重要作用,以及未来发展态势。
【关键词】现代电力电子;功率半导体;高压变频器

1 前言
十一五规划中,建设节约型社会是今后发展的一项重要内容。有效地利用能源、节约能源是建设节约型社会的具体体现。
电动机是公认的耗电大户,其占整个国民经济用电量的6成以上,对它进行节能改造,潜力巨大。要建设节约型社会,是我们必须要做的工作内容。大力推广变频调速技术是实现这一目标的必要手段,它也是交流电动机节能改造的工作重点。

2 高压变频器的发展背景及其重要意义
随着现代电力电子技术及计算机控制技术的迅速发展,促进了电气传动的技术革命。交流调速取代直流调速,计算机数字控制取代模拟控制已成为发展趋势。交流电机变频调速是当今节约电能,改善生产工艺流程,提高产品质量,以及改善运行环境的一种主要手段。变频调速以其高效率,高功率因数,以及优异的调速和启制动性能等诸多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。
以前的高压变频器,由可控硅整流,可控硅逆变等器件构成,缺点很多,谐波大,对电网和电机都有影响。近年来,发展起来的一些新型器件将改变这一现状,如IGBT、IGCT、SGCT等等。由它们构成的高压变频器,性能优异,可以实现PWM逆变,甚至是PWM整流。不仅具有谐波小,功率因数也有很大程度的提高。

3 国产高压变频器的发展现状
目前,在国内有大量的低压变频器厂商,其大部分为AC380V的中小功率产品,而在高压大功率变频器方面,却为数不多。能够研制、生产、并提供服务的高压变频器厂商,仅有少数的具备科研能力或资金实力的个别企业。
国内仅有少部分的中、高压电机进行了变频调速改造,且普通采用V/f控制方式。高压变频器的品种和性能还处于发展阶段,每年市场仍需大量进口。这些状况主要表现在如下几个方面:
① 国外各大品牌的产品正加紧占领国内市场,并加快了本地化的步伐。
② 具有研发能力和产业化规模的企业少。
③ 国产高压变频器的功率等级较低,目前不超过3500KW。
④ 国内高压变频器的技术标准还有待规范。
⑤ 与高压变频器相配套的产业很不发达。
⑥ 生产工艺落后,勉强满足变频器产品的技术要求,但是价格低廉。
⑦ 变频器中使用的功率半导体,驱动电路,电解电容等关键器件完全依赖进口。
⑧ 与发达国家的技术差距在缩小,具有自主知识产权的产品正应用在国民经济中。
⑨ 已经研制出具有瞬时掉电再恢复、故障再恢复等功能的变频器。
⑩ 能够进行四象限运行的高压变频器尚在研究与开发中。

4 国外高压变频器的发展现状
国外各大品牌的变频器生产商,均形成了系列化的产品,其控制系统也已实现全数字化。几乎所有的产品均具有矢量控制功能,完善的工艺水平也是国外品牌的一大特点。目前,在发达国家,只要有电机的场合,就会同时有变频器的存在。其现阶段发展情况主要表现如下:
① 技术开发起步早,并具有相当大的产业化规模。
② 能够提供特大功率的变频器,目前已超过10000KW。
③ 变频调速产品的技术标准比较完备。
④ 与变频器相关的配套产业及行业初具规模。
⑤ 能够生产变频器中的功率器件,如IGBT、IGCT、SGCT等。
⑥ 高压变频器在各个行业中被广泛应用,并取得了显著的经济效益。
⑦ 产品国际化,当地化加剧。
⑧ 新技术,新工艺层出不穷,并被大量的、快速的应用于产品中。
⑨ 目前,没有10KV产品。

5 高压变频器的未来发展态势
交流变频调速技术是强弱电混合,机电一体的综合技术,既要处理巨大电能的转换(整流、逆变),又要处理信息的收集、变换和传输,因此它必定会分成功率和控制两大部分。前者要解决与高压大电流有关的技术问题,后者要解决的软硬件控制问题。因此,未来高压变频调速技术也将在这两方面得到发展,其主要表现为:
① 高压变频器将朝着大功率,小型化,轻型化的方向发展。
② 高压变频器将向着直接器件高压和多重叠加(器件串联和单元串联)两个方向发展。
③ 更高电压、更大电流的新型电力半导体器件将应用在高压变频器中。
④ 现阶段,IGBT、IGCT、SGCT仍将扮演着主要的角色,SCR、GTO将会退出变频器市场。
⑤ 无速度传感器的矢量控制、磁通控制和直接转矩控制等技术的应用将趋于成熟。
⑥ 全面实现数字化和自动化:参数自设定技术;过程自优化技术;故障自诊断技术。
⑦ 应用32位MCU、DSP及ASIC等器件,实现变频器的高精度,多功能。
⑧ 相关配套行业正朝着专业化,规模化发展,社会分工将更加明显。

6 结束语
建设节约型社会是全人类的事业,高效地利用能源,是本世纪必须要解决的问题。关注高压变频器的发展状况,就是关注节能事业的发展。