变频调速技术及应用 教学课件 作者 王瑾 孙艳萍 主编第一章概述.ppt

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1、概述电能的85%以上都用于电动机。由于相同容量的交流电动机比直流电动机结构简单，体积小、重量轻、维护方便。因此工业用电的60%以上电能都消耗在交流异步电动机上，而采用变频器作为交流异步电动机的传动控制器已成为交流调速的绝对主流。一．变频调速技术概述电气传动自动控制系统概述电气传动根据转速是否需要调节，分为不调速和调速两大类，不调速电动机直接由电网供电，但随着电力电子技术的发展，这类原本不必调速的机械越来越多地改用调速传动以节约电能(节约15～20％或更多)，以改善产品质量，提高产量。调速系统又分为直流调速系统和交流调速系统两

2、种方式。直流调速系统的被调节对象是直流电机，交流调速系统的被调节对象是交流电动机。概述由于交流电机比同容量直流电机结构简单、容易维护、体积小、重量轻、制造成本低，因此，近年来交流调速中最活跃、发展最快的就是变频调速技术。交流变频调速传动克服了直流电机的缺点，发挥了交流电机本身固有的优点(结构简单、坚固耐用、经济可靠、动态响应好等)，并且很好地解决了交流电机调速性能先天不足的问题。交流变频调速技术以其卓越的调速性能、显著的节电效果以及在国民经济各领域的广泛适用性，而被公认为是一种最有前途的交流调速方式，代表了电气传动发展的主流

3、方向。变频调速技术为节能降耗、改善控制性能、提高产品的产量和质量提供了至关重要的手段。变频调速理论已形成较为完整的科学体系，成为一门相对独立的学科。二．变频调速技术的发展过程最初的交流变频调速理论诞生于20世纪20年代，上世纪50年代末晶闸管在美国问世，标志着电力电子技术就此诞生。第一代电力电子器件主要是半控型硅晶体闸流管（可控硅）、(SCR)，随着普通晶闸管、小功率管的实用化，出现了静止变频装置，它是将三相工频交流电源经变换后，得到频率可调的交流电，这个时期的变频装置大多由分立元件组成，它体积大、造价高、控制复杂，大多是为

4、特定的控制对象研制的，容量普遍偏小，控制方式很不完善，调速后，电动机的静态、动态性能不是很理想,，特别是低速运行时性能较差，限制了系统的调速范围。因此，仅用于纺织、磨床等特定场合。概述直到60年代，由于电力电子器件的发展，才促进了变频调速技术向实用方向发展。70年代席卷工业发达国家的石油危机，促使他们投入大量的人力、物力、财力去研究高效率的变频器，电力电子技术和微电子技术发展速度十分迅速，人们陆续发明的功率晶体管(GTR)、门极可关断晶闸管(GTO)、功率MOS场效应管(PowerMOSFET)、绝缘栅晶体管(IGBT)、静

5、电感应晶体管(SIT)和静电感应晶闸管(SITH)等，它们的共同特点是既能控制其导通，又能控制其关断，是全控型开关器件，由于不需要换流电路，故较之SCR变频器体积小、重量轻。概述当前，IGBT以其优异的特性已成为主流器件，容量大的GTO也有一定地位。使变频调速技术有了很大发展并得到推广应用。80年代，变频调速已产品化，性能也不断提高，发挥了交流调速的优越性，广泛地应用于工业各部门，并且部分取代了直流调速。概述进入90年代，由于新型电力电子器件如IGBT(绝缘栅双极型晶体管InsolatedGateBipolarTransis

6、tor)、IGCT(集成门极换流型晶闸管IntegratedGateCommutatedThyristor)等的发展及性能的提高、计算机技术的发展，如由16位机发展到32位机以及DSP(数字信号处理器DigitalSignalProcessor)的诞生和发展(如磁场定向矢量控制、直接转矩控制)等原因，极大地提高了变频调速的技术性能，促进了变频调速技术的发展，使变频器在调速范围、驱动能力、调速精度、动态响应、输出性能、功率因数、运行效率及使用的方便性等方面大大超过了其它常规交流调速方式，其性能指标亦已超过了直流调速系统，达到取

7、代直流调速系统的地步。概述我国是一个发展中国家，变频调速产品大体只相当于国际上20世纪80年代水平。随着改革开放的进一步推进，形成了一个巨大的市场，它既对国内企业，也对外国公司敞开。很多先进的产品从发达国家进口，在我国运行良好，满足了我国生产和生活需要。国内许多合资公司生产当今国际上先进的产品，国内的成套部分在自行设计制造的成套装置中采用外国进口公司和合资企业的先进设备，自己开发应用软件，能为国内外重大工程项目提供一流的电气传动控制系统。虽然取得很大成绩，但应看到由于国内自行开发、生产产品的能力弱，对国外公司的依赖性严重。概

8、述概述近年来，国内具有一定规模和实力的变频器厂家开始在产品关键技术研制方面加大投入，进行自主研发和创新，并按照国际标准进行生产，使国产变频器的整体技术水平得到大幅提高。如某公司率先自行研发高性能矢量控制变频器，采用了“拟超导矢量控制变频技术”等多项专利、专有技术，产品多项指标已达到国际先进