变频器的现状及其未来的技术趋势展望

《变频器的现状及其未来的技术趋势展望》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、变频器的现状及其未来的技术趋势展望变频器的现状及其未来的技术趋势展望1弓I言11、变频器的现状2久・久变频器的市场彳青况21.2变频器的变频技术的现状32、变频器的技术发展动向321单元串联多电平技术42.2功率母线技术4引言现在，变频技术在发达国家己经成熟，随着新的电力电子器件的不断出现,新的变频技术层出不穷，使其得到了更广泛的推广应用。变频技术的迅速发展是建立在电力电子技术的创新、电力电子器件及材料的开发及器件制造工艺水平提高基础之上的,尤其是高压大容量绝缘栅双极晶体管IGBT、集成门极换流晶闸

2、管工IGCT器件的成功开发，使大功率变频技术得以迅速发展，性能日益完善。目前市场上新型变频器品牌繁多，各有干秋。通过分析发现，这类变频器有许多共同点。下面对变频器的现状及其未来的技术发展方向进行分析介绍。1.变频器的现状1.1变频器的市场情况我国50%—60%的发电量用于交流电动机，而容量在3巧kw以上，额定电压一般为3—10kV的电动机占电动机总装机容量的40%—50%。由于我国中压变频技术仍没有形成产业化，落后于国外发达国家，因此这部分电动机在负载工况变化时，缺少经济可靠的调速手段,每天都在浪费

3、着大量的电能，因此国内潜在着巨大的中压大功率变频器市场。世界上各大知名的电气公司,如西门子、ABB、AB、AEG、东芝等，都在这一领域展开激烈的竞争，投入大量的人力、物力和财力，开发研制高性能的产品，以抢占我国中压大功率变频器的市场。国家计委预计在今后十五年内，使我国变频器总需求的投资额在500亿元以上，而其中6q%-70%是中压大功率变频器。我国的高压变频器市场具有其特殊性,包括:⑴行业性很强，主要集中在冶金、电力、供水、石油、化工、煤炭等行业。在工业用电中石油、煤炭等能源行业耗电占22.34%；

4、化工占14.73%；冶金占14.18%；机械建材占10.96%；供水占10.53%(2)目前全国各行业中，只有少数企业的高压电机使用了调速方式，市场空白点多。(3)高压变频器属投资类设备，主要用于节能和改善生产工艺。用户是否购买此类设备与政府的政策导向关系很大。如政府推广力度较大，市场启动会快一些，反之则慢。另一方面市场还受国际、国内经济大环境的影响以及国内某些行业的整体经济效益好坏的影响。因此在未来市场发展过程中仍存在着一些不确定的因素(4)海外公司的知名品牌产品大举进入我国市场的可能性较大，各方

5、应有所准备。1.2变频器的变频技术的现状交一交变频是早期变频的主要形式，适应于｛氐转速大容量的电动机负载。其主电路开关器件处于自然关断状态，不存在强迫换流问题，所以第一代电力电子器件一晶闸管就能完全满足它的要求。由于其技术成熟在国内开发硏制也最多,目前在国内仍有一定的市场。交一交变频在其主接线中需要大量的晶闸管，结构复杂，维护工作量较大，并因采用移相控制方式,功率因数较低，一般仅有0.6〜0.7,而且谐波成分大,需要无功补偿和滤波装置，使得总的造价提高。交一直一交变频采用了多种拓扑结构，如中~低一中

6、方式，其实质上还是低压变频，只不过从电网和电动机两端来看是高压。由于其存在着中间低压环节”所以具有电流大、结构复杂、效率低、可靠性差等缺点。由于其发展较早，技术也比较成熟，所以目前仍广泛应用。随着中压变频技术的发展,特别是新型大功率可关断器件的研制成功，中T氐一中方式具有被逐步淘汰的趋势。而直接中压变频方式，因没有中间的低压环节，结构上有着广阔的发展前景。2、变频器的技术发展动向2.1单元串联多电平技术单兀串联多电平形式在谐波、效率和功率因数等方面存在着优势，在不要求四象限运行时有着较广泛的应用前景

7、。其中三电平控制具有许多优点，包括:（1）采用三电平拓扑能有效地解决电力电子器件耐压不高的问题,适用于高电压大功率。（2）三电平拓扑单个桥能输出三种电平（+ud/2、-Ud/2、0）,线（相）电压有更多的阶梯来模拟正弦波，使输出波形失真度减少,谐波大大减少。（3）多级电压阶梯波减少了du/dt，使得对电机绕组绝缘冲击减小。（4）三电平PWM方法把第一组谐波分布带移至2倍开关频率的频带区，利用电机绕组电感能较好地抑制高次谐波对电机的影响。采用三电平PWM方法，每个功率单元的IGBT开关频率为600Hz

8、若每相5个功率单元串联时，等效的输岀相电压开关频率为6kHz,可以降低开关损耗,提高变频器效率，这种变频器可适用于任何普通的高压电动机，且不必降额使用。虽然采用这种主电路拓扑结构会使器件的数量增加，但由于驱动功率下降，开关频率较低且不必采用均压电路畀吏系统在效率方面仍有较大的优势，一般可达97%。并且，由于采用模块化结构，所有功率单元可以互换”维修也比较方便。（5）三电平拓扑能产生3x3X3=27种空间电压矢量，可以带来谐波消除算法的自由度，可以得到很好的输出波形。2