摘要：本文介紹了我國變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展歷程和現(xiàn)狀，并展望了其發(fā)展前景。 Abstract: This paper introduces the development and situation of the inverter technology of China, and gives an outlook of its future. 關(guān)鍵詞：變頻器 發(fā)展 中國 Key words: Inverter Development China 近年來，交流變頻調(diào)速技術(shù)在我國有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，變頻調(diào)速在調(diào)速范圍，調(diào)速精度，動態(tài)響應(yīng)，低速轉(zhuǎn)矩，通訊功能，智能控制，功率因數(shù)，節(jié)約電能，工作效率，使用方便等優(yōu)異的性能，是其他的交流調(diào)速方式無法比擬的。它以體積小，重量輕，通用性強(qiáng)，適用范圍廣，保護(hù)功能完善，可靠性高，操作簡便等優(yōu)點(diǎn)，深受鋼鐵，冶金，礦山，石化，醫(yī)藥，食品，紡織，印染，機(jī)械，電力，建材，造紙，等行業(yè)的歡迎，使用變頻器后經(jīng)濟(jì)效益和社會效益非常顯著。 一. 我國變頻器技術(shù)的發(fā)展概況： 隨著生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展，直流拖動的薄弱環(huán)節(jié)逐步顯露出來。由于換向器的存在，使直流電機(jī)的維護(hù)工作量加大，單機(jī)容量，最高轉(zhuǎn)速，以及使用環(huán)境都受到限制。人們轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠，便于維護(hù)，價格低廉的異步電動機(jī)。但異步電動機(jī)的調(diào)速性能難以滿足生產(chǎn)要求。于是，從20世紀(jì)30年代開始，人們致力于交流調(diào)速技術(shù)的研究，然而進(jìn)展緩慢。在相當(dāng)長時期內(nèi)，直流調(diào)速一直以優(yōu)異的性能統(tǒng)治電氣傳動領(lǐng)域。60年代以后，特別是70年代以來，電力電子技術(shù)，控制技術(shù)和微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，使得交流調(diào)速性能可以與直流調(diào)速相媲美。目前，交流調(diào)速已進(jìn)入逐步替代直流調(diào)速的時代。這10多年來，我國的變頻器產(chǎn)業(yè)從無到有不斷壯大，發(fā)展不可謂不迅速。據(jù)統(tǒng)計，全國現(xiàn)有大大小小的變頻器生產(chǎn)廠70多家，年銷售額在7億元左右，這只占全國變頻器市場容量的一小部分，80%-90%的國內(nèi)市場被各種國外變頻器所占領(lǐng)?；仡櫸覈冾l器的發(fā)展歷程，結(jié)合我國國情開發(fā)出適銷對路的產(chǎn)品，逐步擴(kuò)大市場份額，是國人的期盼。 我國是一個發(fā)展中國家，許多產(chǎn)品的科研開發(fā)能力落后于發(fā)達(dá)國家。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)，也對國外公司敞開，很多先進(jìn)的產(chǎn)品從發(fā)達(dá)國家進(jìn)口。80年代末，大連電機(jī)廠從日本東芝公司引進(jìn)了一條變頻器生產(chǎn)線，變頻器的型號為130G，功率器件用的是大功率晶體管GTR,CPU是MCS-51芯片,調(diào)制方式SPWM,控制策略V/F=C。這可能是我國最早有規(guī)模的組裝國外較先進(jìn)的變頻器，雖然這種變頻器在當(dāng)時不是最好的變頻器，但比用可控硅作為功率器件的變頻器要先進(jìn)得多。在工業(yè)上應(yīng)用中，負(fù)載過重時啟動困難，經(jīng)常出現(xiàn)功率器件GTR損壞，因此低速轉(zhuǎn)矩和可靠性都較差。同時在我國銷售的富士變頻器是G5/P5,三墾變頻器是SVF，在性能和可靠性上與130G變頻器不相上下。90年代初，臺灣普傳進(jìn)入內(nèi)地，帶來的產(chǎn)品是pi89變頻器，它是日本春日KV-8的翻版，電源還不是開關(guān)電源，功率器件用的是大功率晶體管GTR,CPU是8085芯片,調(diào)制方式SPWM，控制策略V/F=C。臺灣普傳在內(nèi)地的營銷策略和其他的廠商不同，它是采用組建合資公司的形式。在不長的時間內(nèi)，在廣闊的國土上，從南到北，從東到西，組建了慶普，漢普，西普，上普，南普，紡普，普達(dá)，普天等合資公司，研發(fā)中心設(shè)在深圳,后來又在大連建了一個合資廠.,這是當(dāng)時國內(nèi)最大和最完善的變頻器營銷網(wǎng)絡(luò)。各合資公司組裝變頻器的機(jī)箱，主控制板，驅(qū)動板等都是在臺灣做好后運(yùn)來的。由于充分的整合國內(nèi)的資源，那幾年銷售的業(yè)績非常好，pi89變頻器成了當(dāng)時國內(nèi)變頻器市場上的主要產(chǎn)品。由于產(chǎn)品性能和質(zhì)量方面的原因，以及后來性能和質(zhì)量更好的變頻器進(jìn)入我國，pi89變頻器市場在不長的時間內(nèi)很快萎縮，直至淘汰出局。同時進(jìn)入內(nèi)地的還有臺灣的陽崗公司，與貴州無線電專用設(shè)備廠合資成東崗公司，產(chǎn)品也是類似Pi89的變頻器, 性能和質(zhì)量都不盡人意，也很快在市場上消失了。 我國的電氣傳動產(chǎn)業(yè)始建于1954年，當(dāng)時第一批該專業(yè)范圍內(nèi)的學(xué)生從各大專院校畢業(yè)，同時在機(jī)械工業(yè)部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。由于眾所周知的原因，在80年代末和90年代初，接觸過變頻器和熟悉變頻技術(shù)的技術(shù)人員非常少。在普傳的合資公司中，很多的技術(shù)人員都是第一次見到變頻器，然后在組裝變頻器的過程中學(xué)習(xí)變頻技術(shù)，并逐步掌握開發(fā)和應(yīng)用的技術(shù)，給今后類似的工作打下一定基礎(chǔ)。93年普傳和清華大學(xué)電機(jī)系合作開發(fā)電壓空間矢量控制變頻器，在深圳有幾名清華大學(xué)的研究生在做開發(fā)，其產(chǎn)品就是現(xiàn)在仍在銷售的pi97及其改進(jìn)型。后來的安邦信，變頻器都不難看出有pi97的痕跡。有一段時間，臺灣普傳和臺灣利佳合資，利佳4001變頻器就是明電86S的翻版，利佳5001變頻器仿造三墾MF。利佳4001變頻器也是V/F，SPWM，GTR，CPU用16位單片機(jī)，電源已經(jīng)是開關(guān)電源了，整機(jī)性能比pi89,130G要好，但仍不理想。從普傳進(jìn)入內(nèi)地到現(xiàn)在已經(jīng)過去10多年了，這10多年中，有過很多變頻器廠商，前后算來接近100家。近幾年，變頻器的廠商發(fā)生了相當(dāng)大的變化，進(jìn)來的快，出去的也快，到現(xiàn)在剩下的就只有70來家。另外，在國內(nèi)還有不少國外和臺灣廠商的獨(dú)資公司，合資公司，如北京ABB,天津SIEMENS，富士，臺安，臺達(dá)等在國內(nèi)都有獨(dú)資公司或合資公司。在組裝變頻器的過程中，我方技術(shù)人員有機(jī)會接觸變頻器先進(jìn)技術(shù)和管理方法，這些人員成了國內(nèi)變頻技術(shù)一支重要力量。市場競爭成就了國內(nèi)幾家大公司的崛起，如華為，森蘭。作為國內(nèi)最大的變頻器制造商，森蘭從做V/f控制的變頻器開始，逐步完善和提高變頻技術(shù)，通過多年的技術(shù)實(shí)踐，積累和對國外先進(jìn)技術(shù)的消化吸收，已經(jīng)能夠開發(fā)出具有先進(jìn)水平轉(zhuǎn)子磁鏈定向，磁通觀測采用自校正算法的矢量控制變頻器，實(shí)現(xiàn)磁場和力矩的完全解耦，做到1HZ200%額定轉(zhuǎn)矩，即使在零頻也有100%轉(zhuǎn)矩。如SB80系列變頻器。由此可見，盡管國內(nèi)與國外變頻技術(shù)上相比還有差距，但已經(jīng)縮小了。 二．國內(nèi)變頻技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展前景 國內(nèi)已經(jīng)有較多的變頻器生產(chǎn)廠，但大部分的產(chǎn)品都是V/f控制和電壓空間矢量控制變頻器，使用在調(diào)速精度和動態(tài)性能要求不高負(fù)載上應(yīng)該沒有什么問題。工業(yè)應(yīng)用中絕大部分都是這種負(fù)載，變頻器在這種場合應(yīng)用最重要的要求是可靠性，國產(chǎn)變頻器占國內(nèi)市場份額不高的主要原因是產(chǎn)品品質(zhì)不是很好。V/f控制和電壓空間矢量控制變頻器比矢量控制變頻器從技術(shù)上來看要簡單得多，由于國內(nèi)廠家大部分都是手工作坊式的生產(chǎn)，檢測手段有限，品質(zhì)的一致性和穩(wěn)定性難以保證。同樣是V/f控制的變頻器，國外的產(chǎn)品比國內(nèi)的產(chǎn)品品質(zhì)要好，這可能是生產(chǎn)工藝方面的差距。差距最大的是半導(dǎo)體功率器件的制造業(yè)，前些年國內(nèi)曾經(jīng)有過生產(chǎn)廠家，生產(chǎn)的GTR不得很好，沒有哪家用來裝配變頻器，這種廠家自然很快就消失了，至今半導(dǎo)體功率器件的制造業(yè)仍是一個空白。另外，國內(nèi)變頻器廠家變化太快，過不了多久就又冒出不知道從那家分出來的公司。這是好事，也是壞事，不好的方面是使變頻器技術(shù)的發(fā)展受到一定的損害。 變頻器技術(shù)的另外一個層面是應(yīng)用技術(shù)。多年來，國家經(jīng)貿(mào)委一直會同國家有關(guān)部門致力于變頻器技術(shù)的開發(fā)及推廣應(yīng)用，在技術(shù)開發(fā)，技術(shù)改造方面給予了重點(diǎn)扶持，組織了變頻調(diào)速技術(shù)的評測推薦工作，并把推廣應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)作為風(fēng)機(jī)，水泵節(jié)能技改專項(xiàng)的重點(diǎn)投資方向，同時鼓勵單位開展同貸同還方式，抓開發(fā)，抓示范工程，抓推廣應(yīng)用。國家成立了風(fēng)機(jī)，水泵節(jié)能中心，開展信息咨詢和培訓(xùn)。1995～1997年，3年間我國風(fēng)機(jī)水泵變頻調(diào)速技術(shù)改造投入資金3.5億元，改造總?cè)萘窟_(dá)100萬KW，可年節(jié)電7億kw.h，平均投資回收期約2年。 據(jù)有關(guān)資料表明，我國變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)取得了相當(dāng)大的成績，每年有數(shù)十億元的銷售額，就說明我國的變頻器應(yīng)用已非常廣泛。從簡單的手動控制到基于RS-485網(wǎng)絡(luò)的多機(jī)控制，與計算機(jī)和PLC聯(lián)網(wǎng)組成復(fù)雜的控制系統(tǒng)。在大型綜合自動化系統(tǒng)，先進(jìn)控制與優(yōu)化技術(shù)，大型成套專用系統(tǒng)，如連鑄連軋生產(chǎn)線，高速造紙生產(chǎn)線，電纜，光纖生產(chǎn)線，化纖生產(chǎn)線，建材生產(chǎn)線等，變頻器的作用是電氣傳動控制，其控制的復(fù)雜性，控制精度和動態(tài)響應(yīng)都有很高的要求，已經(jīng)完全取代了直流調(diào)速技術(shù)。近年來，變頻器在功能上，利用先進(jìn)的控制理論上，開發(fā)出了諸如卷取，提升，主從等控制功能，使應(yīng)用系統(tǒng)的構(gòu)成更加方便和容易，使變頻的應(yīng)用技術(shù)提高到一個新的水平。 隨著變頻技術(shù)的發(fā)展和市場競爭的加劇，要掌握市場的先機(jī)，必須重視研發(fā)技術(shù)，在資金和人力上給予大力支持，開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)特點(diǎn)鮮明的產(chǎn)品，不久后，我國生產(chǎn)的變頻器在效能和品質(zhì)上絲毫不會遜色于國外產(chǎn)品，變頻器的國產(chǎn)化也將成為必然。