国内外高压变频器的现状和技术发展趋势

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  [摘 要]变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。随着现代电力电子技术和微电子技术的迅猛发展,高压大功率变频调速装置不断地成熟起来,原来一直难于解决的高压问题,近年来通过器件串联或单元串联得到了很好的解决。高压大功率变频调速装置被广泛地应用于大型矿泉水应用生产厂、石油化工、市政供水、冶金钢铁、电力能源等行业的各种风机、水泵、压缩机、轧钢机等。
  [关键词]变频器、直流交流、发展前景
  中图分类号:TN77 文献标识码:B 文章编号:1009-914X(2014)30-0029-01
  一、变频器调速运行的节能原理
  变频器就是实现变频调速的装置,变频器是由滤波器、整流器、保护电路、驱动电路以及控制器等部分组成的,它的作用原理是将单相或者是三相的交流电源通过整流器,形成固定幅值的直流电压,然后再利用逆变器功率元件进行通断控制,致使逆变器的输出端能够得到有一定形状的矩形脉冲波形。
  二、我国变频器技术应用概况
  2.1 变频器的发展
  随着我国的生产技术的发展,一些例如直流拖动的薄弱的环节逐渐的表现出来。人们由于直流电机的维护量很多,单机的容量和高速以及环境都受到了限制,所以他们将发展方向转向结构单一、便于维护、运行可靠、价格低廉的异步电动机,但是在生产效率上来讲,它的调速性不能够满足企业生产的需求。所以,20世纪30年代以后,人们便开始研究交流调速技术,经过很长时间的研究后,直流调速才慢慢的离开我们的视线,在这些时间内,直流调速技术一直以优异的性能来利用在电气传动的领域。在20世纪70年代开始,电气电子技术、微电子技术以及控制技术的迅速发展,开始让直流调速和交流调速相结合,目前的交流调速已经开始可以代替直流调速。
  2.2 我国变频器的应用
  我国的变频器主要是用交流电动机转速来进行调节,这是人们一致认可的交流电动机最合适的调速的方法,变频器除了显著的节能的作用外还具备着很强的调速性能,是目前企业技术改造的最理想的调速方法,在上个世纪的80年代,变速器便被引入到中国,变频器作为节能的机器,被应用到很多的方面。
  2.2.1 变频器与节能
  变频产生的最开始的作用是用于速度的控制,但是就目前的应用来讲国内仅仅是用于节能。中国是一个大国,同样也是一个耗能大国,其能量利用率及其的低,但是能源的储备却是很低。在2003年,我国的动力电消耗是全部电力消耗的65%左右,但是在5.8亿电动机总容量中,仅仅有2000万千瓦是由变频控制的。很据调查发现,中国有1.8亿千瓦的电动机是带变动负载的具有节能潜力的,所以,我国开始大力的宣扬节能,并且着重的发展变频调速技术。
  变频调速的应用,能够增强电机转速的控制精度,导致电机能够利用最节约环保的方式运行。节能是利用的目的,变频器等够广泛的应用到各种行业中。以电力行业作为代表,中国是占地面积很大的国家,所以有很大的部分会有缺点的现象,同时国家的电力方案对电厂的成本控制提出了要求,所以变频器开始在电力的行业上起到了重要的作用。
  2.2.2 变频器与工艺控制(速度控制)
  就我国目前的设备控制水平来讲,还是和发达国家来比较有很大的差别,其制造的工艺以及效率都不是很高,所以设备控制水平和提高是重要的。但是变频调速的优点很多,例如它有范围广的调速、精度高的调速以及动态响应好的问题,在工艺质量以及生产效率上开始发挥显著地作用。
  2.2.3 变频家电
  除去工业行业,在普通的家庭里,电费的节约、家电性能的提高、环境的保护等这一些问题开始出现在人们的生活中。变频家电开始变为变频器的另外的一个市场趋势,带有变频控制的冰箱、彩电、空调等,在节电、降低电压冲击、提高精度以及降低噪音上来讲还是存在着很大的优点。
  三、国内变频技术的发展前景
  我国的国内存在着较多的变频器生产的企业,但是大部分生产的厂家生产出来的产品是V/F控制以及电压空间矢量控制变压器,在调速精度和动态性能要求不高的负载上使用并没有问题。工业应用的绝大部分都是这种负载,在这种状况下,变频器最主要的要求是可靠性,国产的变频器在国内的市场份额并不高。V/F控制以及电压空间失量的控制变频器比普通的矢量控制变频器技术要求要简单,由于国内的厂家大部分都是手工作坊式的生产,工艺欠佳,并且检测的手段很有限所以品质的可靠性不能够得到保证。同样是V/F控制的变频器,这种产品国外的比国内的质量要好的多。
  应用技术是 变频器技术的另外一个层面。多年来,国家的经贸委一直会同国家有关部门利用在变频器技术的开发以及推广应用,在技术上的开发和技术上的改造方面提供了重点的扶持,准备了变频调速技术的评测以及推荐的工作,并且把推广应用变频调速技术作为风机、水泵节能技改专项的重点投资方向,与此同时还鼓励单位进行同贷同还的方式,抓示范工程、抓开发、抓推广的应用,并且还开展了风机、水泵节能中心,开展信息的咨询以及培训。
  四、结论
  我们可以发现,变频调速这一技术已经开始越来越广泛的深入到各个行业中。它具有节能、省力、易于构成自控系统的优点,并且在应用变频调速技术方面也是一条改造挖潜、增加效益的有效途径。重点是在高能耗、低产出的设备较多的企业中,采用变频调速装置能够使企业获得巨大的经济利益。当然,这也是国民经济可持续发展的需要。变频器的优点很多,我相信,未来的道路中,高频器的应用后更加的广泛,其应用效果也会越来越高。
  参考文献
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