变频技术简介

2023-06-19 理论教育版权反馈

【摘要】：自20世纪70年代变频器问世以来，经过近半个世纪的研究，变频技术从晶闸管发展到今天的大功率晶体管和耐高压大功率晶体管，控制技术也发展到今天的矢量控制和直接转矩控制，且已全数字化，其机械特性硬度能满足具有一定硬性负载的调速要求。此后的20多年中，电力电子技术和微电子技术以惊人的速度向前发展，变频调速传动技术也随之取得了日新月异的进步。

自20世纪70年代变频器问世以来，经过近半个世纪的研究，变频技术从晶闸管（SCR）发展到今天的大功率晶体管（IGBT、IGCT）和耐高压大功率晶体管（HV-IGBT），控制技术也发展到今天的矢量控制和直接转矩控制，且已全数字化，其机械特性硬度能满足具有一定硬性负载的调速要求。

IGBT、IGCT（集成门极换流晶闸管）等新型电力电子器件的发展、DSP（数字信号处理器）和ASIC（Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路）的快速发展以及新颖控制理论和技术（如磁场定向矢量控制、直接转矩控制等）的完善，使变频调速系统在调速范围、调速精度、动态响应、功率因数、运行效率和使用方便等性能指标都超过了直流调速系统，受到各行各业的欢迎并取得显著的经济效益。

此后的20多年中，电力电子技术和微电子技术以惊人的速度向前发展，变频调速传动技术也随之取得了日新月异的进步。这种进步，突出表现在变频装置的大容量化、主开关器件的自关断化、开关模式的PWM化及控制方式的全数字化等方面。

在经过大约30年的发展后，交流调速电气传动已经成为电气调速传动的主流。目前，从数百瓦级的家用电器到数千瓦级乃至数万瓦级的调速传动装置，可以说无所不包地都可以用交流调速传动方式来实现。交流调速传动的应用范围已经从最初的只能用于风机、泵类的调速过渡到要求具有高精度、快响应等高性能指标的调速控制。从性价比的角度看，交流调速装置已经优于直流调速装置。现在人们所说的交流调速传动，主要是指采用电力电子变换器对交流电动机的变频调速传动。由于交流调速系统不断显示出本身的优越性和巨大的社会效益，所以使得变频器——交流电动机调速系统具有越来越旺盛的生命力。

现今交流变频调速传动装置已经具有很好的运行特性，并且可以将现场与自动化级连接在一起，应用更灵活，通信更自由，对供电系统也可实现无干扰，应用范围几乎涉及到整个工业领域。

交-交变频是早期变频的主要形式，适应于低转速大容量的电动机负载。交-直-交变频采用了多种拓扑结构，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，直接中压变频方式，有着广阔的发展前景。

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