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在大功率交一交变频调速技术方面,法国阿尔斯通己能提供单机容量达3万kW的电气传动设备用于船舶推进系统。在大功率无换向器电机变频调速技术方面,意大利ABB公司提供了单机容量为6万kW的设备用于抽水蓄能电站。在中功率变频调速技术方面,德国西门子公司Simovert A电流型晶闸管变频调速设备单机容量为10-2600 KVA,其控制系统己实现全数字化,用于电力机车、风机、水泵传动。在小功率交流变频调速技术方面,日本富士BTJ变频器最大单机容量可达700kVA,IGBT变频器已形成系列产品,其控制系统也已实现全数字化。22128
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国外交流变频调速技术高速发展有以下特点:
1） 市场的大量需求。随着工业自动化程度的不断提高和能源的全球性短缺,变频器越来越广泛地应用在机械、纺织、化工、造纸、冶金、食品等各个行业以及风机、水泵等的节能场合,已取得显著的经济效益。论文网
2）功率器件的发展。近年来高电压、大电流的SCR,GTO,IGBT,IGCT等器件的生产以及并联、串联技术的发展应用,使高电压、大功率变频器产品的生产及 应用成为现实。
3） 控制理论和微电子技术的发展。矢量控制、磁通控制、转矩控制、模糊控制等新的控制理论为高性能的变频器提供了理论基础,16位、32位高速微处理器以及数字信号处理器(DSP)和专用集成电路(ASIC) 技术的快速发展,为实现变频器高精度、多功能提供了硬件手段。
4） 基础工业和各种制造业的高速发展,变频器相关配套件社会化、专业化生产。
2 国内现状
从总体上看我国电气传动的技术水平较国际先进水平差距10-15年。在功率交一交、无换向器电机等变频技术方面,国内只有少数科研单位有能力制造,但在数字化及系统可靠性方面与国外还有相当大的差距。而这方面产品在诸如抽水蓄能电站机组起动及运行、大容量风机、压缩机和轧机传动、矿井卷扬方面有很大需求。在中小功率变频技术方面,国内学者作了大量的变频理论的基础研究,早在二十世纪80年代,已成功引入矢量控制的理论,针对交流电机具有多变量、强耦合、非线性的特点,采用了线性解耦和非线性解耦的方法,探讨交流电机变频调速的控制策略。进入90年代,随着高性能单片机和数字信号处理器的使用,国内学者紧跟国外最新控制策略,针对交流感应电机特点,采用高次谐波注入SPWM和空间磁通矢量PWM等方法,控制算法采用模糊控制、神经网络理论对感应电机转子电阻、磁链和转矩进行在线观测,在实现无速度传感器交流变频调速系统的研究上作了大量的基础研究。在新型电力电子器件应用方面,由于GTR,GTO,IGBT,IPM等全控型器件的使用,使得中小功率的变流主电路大大简化,大功率SCR,GTO,IGBT,IGCT等器件的并联、串联技术的应用,使高电压、大电流变频器产品的生产及应用成为现实。在控制器件方面,实现了从16位单片机到32位DSP的应用。国内学者一直致力于变频调速新型控制策略的研究,但由于半导体功率器件和DSP等器件依赖进口,使得变频器的制造成本较高,无法形成产业化,与国外的知名品牌相抗衡。国内几乎所有的产品都是普通的V/F控制,仅有少量的样机采用矢量控制,品种与质量还不能满足市场需要,每年大量进口高性能的变频器。
国内交流变频调速技术产业状况表现如下:
1） 变频器的整机技术落后,国内虽有很多单位投入了一定的人力、物力,但由于 力量分散,并没有形成一定的技术和生产规模。
2) 变频器产品所用半导体功率器件的制造业几乎是空白。
3) 相关配套产业及行业落后。
4) 产销量少,可靠性及工艺水平不高。