1.引言近10年來，隨著電力電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)的訊速發(fā)展，電氣傳動技術(shù)面臨著一場歷史革命，即交流調(diào)速取代直流調(diào)速和計算機(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。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)點而被國內(nèi)外公認(rèn)為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。 2 我國變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展概況電氣傳動控制系統(tǒng)通常由電動機(jī)、控制裝置和信息裝置3部分組成。電氣傳動關(guān)系到合理地使用電動機(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，越來越多的改用調(diào)速傳動以節(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60％的發(fā)電量是通過電動機(jī)消耗掉的，因此它是一個重要行業(yè)，一直得到國家重視，目前已有一定規(guī)模。近年來交流調(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，從而造就了一個龐大的電力行業(yè)。長期以來，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。我國電氣傳動產(chǎn)業(yè)建于1954年，當(dāng)時第一批該專業(yè)的學(xué)生從各大專院校畢業(yè)，同時在機(jī)械工業(yè)部屬下建立了我國第一個電氣傳動成套公司，這就是后來的天津電氣傳動設(shè)計研究所的前身。我國電氣傳動與變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展簡史見附表。現(xiàn)在我國已有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。我國是一個發(fā)展中國家，許多產(chǎn)品的科研開發(fā)能力仍落后于發(fā)達(dá)國家。至今自行開發(fā)生產(chǎn)的變頻調(diào)速產(chǎn)品大體只相當(dāng)于國際80年代水平。隨著改革開放，經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，形成了一個巨大的市場，它既對國內(nèi)企業(yè)，也對外國公司敞開。很多最先進(jìn)的產(chǎn)品從發(fā)達(dá)國家進(jìn)口，在我國運(yùn)行良好，滿足了我國生產(chǎn)和生活需要。國內(nèi)許多合資公司生產(chǎn)當(dāng)今國際上先進(jìn)的產(chǎn)品，國內(nèi)的成套部門在自行設(shè)計制造的成套裝置中采用外國進(jìn)口公司和合資企業(yè)的先進(jìn)設(shè)備，自己開發(fā)應(yīng)用軟件，能為國內(nèi)外重大工程項目提供一流的電氣傳動控制系統(tǒng)。雖然取得很大成績，但應(yīng)看到由于國內(nèi)自行開發(fā)，生產(chǎn)產(chǎn)品的能力弱，對國外公司的依賴性嚴(yán)重。 2.1 目前國內(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)備的市場很大，隨交流調(diào)速的發(fā)展，該市場雖在縮減，但由于我國舊設(shè)備改造任務(wù)多，以及它在幾百至一千多千瓦范圍內(nèi)價格比交流調(diào)速低的多。所以在短期內(nèi)市場不會縮減很多。國產(chǎn)設(shè)備能滿足需要，部分出口，但自行開發(fā)的控制器多為模擬控制，近年來主要采用進(jìn)口數(shù)字控制器配國產(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)備的市場很大，總?cè)萘空嫉谋壤淮螅_數(shù)多，增長快，應(yīng)用范圍從單機(jī)擴(kuò)展到全生產(chǎn)線，從簡單的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，大容量風(fēng)機(jī)、泵、壓縮機(jī)和軋機(jī)傳動方面有很大需求。國內(nèi)只有少數(shù)科研單位有能力制造，目前容量最大做到12MW。功率裝置國內(nèi)配套，自行開發(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)和礦井卷揚(yáng)傳動方面有很大需求。臺數(shù)不多，功率大。主要靠進(jìn)口，國內(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。功率部分國產(chǎn)，數(shù)字控制裝置進(jìn)口，包括開發(fā)應(yīng)用軟件。 附表中: 1、我國第一臺電機(jī)擴(kuò)大機(jī)是在1955年制造出來的 2、我國第一臺汞弧整流器(5A，600V)是在1952年制造出來的 3、我國第一只晶閘管(5A，400V)是在1963年制造出來的 2.2變頻調(diào)速技術(shù)在國民經(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國內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀對比 3.1 國外現(xiàn)狀在大功率交－交(循環(huán)變流器)變頻調(diào)速技術(shù)方面，法國阿爾斯通已能提供單機(jī)容量達(dá)3萬kW的電氣傳動設(shè)備用于船舶推進(jìn)系統(tǒng)。在大功率無換向器電機(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)已實現(xiàn)全數(shù)字化，用于電力機(jī)車、風(fēng)機(jī)、水泵傳動。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)也已實現(xiàn)全數(shù)字化。附表 我國電氣傳動與變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展簡史。