20xx年第7期高压变频技术月度分析报告(编辑修改稿)

20xx年第7期高压变频技术月度分析报告(编辑修改稿)内容摘要：

VR 与 FRNG7/P7 系列的设计中，三菱日立，东芝也都有类似的产品。 然而，在上述四种方法中，由于未引入转矩的调节，系统性能没有得到根本性的改善。 第二阶段： 7 矢量控制。 也称磁场定向控制。 它是七十年代初由西德 等人首先提出，以直流电动机和交流电动机比较的方法分析阐述了这一原理，由此开创了交流电动机等效直流电动机控制的先河。 它使人们看到交流电 动机尽管控制复杂，但同样可以实现转矩、磁场独立控制的内在本质。 矢量控制的基本点是控制转子磁链，以转子磁通定向，然后分解定子电流，使之成为转矩和磁场两个分量，经过坐标变换实现正交或解耦控制。 但是，由于转子磁链难以准确观测，以及矢量变换的复杂性，使得实际控制效果往往难以达到理论分析的效果，这是矢量控制技术在实践上的不足。 此外，它必须直接或间接地得到转子磁链在空间上的位置才能实现定子电流解耦控制，在这种矢量控制系统中需要配留转子位置或速度传感器，这显然给许多应用场合带来不便。 尽管如此，矢量控制技术仍然在努力融入 通用型变频器中， 1992 年开始，德国西门子开发了 6SE70 通用型系列，通过 FC、 VC、 SC 板可以分别实现频率控制、矢量控制、伺服控制。 1994 年将该系列扩展至 315KW 以上。 目前， 6SE70 系列除了200KW 以下价格较高，在 200KW 以上有很高的性价比。 第三阶段： 1985 年德国鲁尔大学 Depenbrock 教授首先提出直接转矩控制理论（ Direct Torque Control 简称 DTC）。 直接转矩控制与矢量控制不同，它不是通过控制电流、磁链等量来间接控制转矩，而是把转矩直接作为被控量来控制。 转矩控制的 优越性在于：转矩控制是控制定子磁链，在本质上并不需要转速信息；控制上对除定子电阻外的所有电机参数变化鲁棒性良好；所引入的定子磁键观测器能很容易估算出同步速度信息。 因而能方便地实现无速度传感器化。 这种控制方法被应用于通用变频器的设计之中，是很自然的事，这种控制被称为无速度传感器直接转矩控制。 然而，这种控制依赖于精确的电机数学模型和对电机参数的自动识别，通过 ID 运行自动确立电机实际的定子阻抗互感、饱和因素、电动机惯量等重要参数，然后根据精确的电动机模型估算出电动机的实际转矩、定子碰链和转子速度，并由磁链和转矩的 Band－ Band 控制产生 PWM 信号对逆变器的开关状态进行控制。 这种系统可以实现很快的转矩响应速度和很高的速度、转矩控制精度。 1995 年 ABB 公司首先推出的 ACS600 直接转矩控制系列，已达到 2ms 的转矩响应速度在带 PG时的静态速度精度达土 %，在不带 PG的情况下即使受到输入电压的变化或负载突变的影响，可以达到正负 %的速度控制精度。 其他公司也以直接转矩控制为努力目标，如安川 VS－ 676H5 高性能无速度传感器矢量控 8 制系列，虽与直接转矩控制还有差别，但它也已做到了 100ms 的转矩响应和正负%（无 PG），正负 %（带 PG）的速度控制精度，转矩控制精度在正负 3%左右。 其他 公司 如日 本富士 电机 推出 的 FRN 5000G9/P9 以及 最新的FRN5000Gll/P11 系列出采取了类似无速度传感器控制的设计，性能有了进一步提高，然而变频器的价格并不比以前的机型昂贵多少。 控制技术的发展完全得益于微处理机技术的发展，自从 1991 年 INTEL 公司推出 8X196MC 系列以来，专门用于电动机控制的芯片在品种、速度、功能、性价比等方面都有很大的发展。 如日本三菱电机开发用于电动机控制的 M3770 M7906单片机和美国德州仪器的 TMS320C240DSP 等都是颇具代表性的产品。 变频技术的发展过程 变频技术是应交流电机无级调速的需要而诞生的。 20世纪 60 年代后半期开始，电力电子器件从 SCR（晶闸管）、 GTO（门极可关断晶闸管）、 BJT（双极型功率晶体管）、 MOSFET（金属氧化物场效应管）、 SIT（静电感应晶体管）、 SITH（静电感应晶闸管）、 MGT（ MOS 控制晶体管）、 MCT（ MOS 控制品闸管）发展到今天的IGBT（绝缘栅双极型晶体管）、 HVIGBT（耐高压绝缘栅双极型晶闸管），器件的更新促使电力变换 技术的不断发展。 20 世纪 70年代开始，脉宽调制变压变频（ PWM— VVVF）调速研究引起了人们的高度重视。 20 世纪 80年代，作为变频技术核心的 PWM 模式优化问题吸引着人们的浓厚兴趣，并得出诸多优化模式，其中以鞍形波 PWM 模式效果最佳。 20世纪 80 年代后半期开始，美、日、德、英等发达国家的 VVVF 变频器已投入市场并广泛应用。 主要的研究开发项目 （ 1）数字控制的大功率交 —— 交变频器供电的传动设备。 （ 2）大功率负载换流电流型逆变器供电的传动设备在抽水蓄能电站、大型风机和泵上的推广应用。 （ 3）电压型 GTO逆变器在铁路机车上的推广应用。 （ 4）电压型 IGBT、 IGCT 逆变器供电的传动设备扩大功能，改善性能。 如 4象限运行，带有电极参数自测量与自设定和电机参数变化的自动补偿以及无传感器的矢量控制、直接转矩控制等。 （ 5）风机和泵用高压电动机的节能调速研究。 众所周知，风机和泵改用调速传动后节约大量电力。 特别是电压电动机，容量大，节能效果更显著。 研究经济合理的高压电动机调速方法是当今重大课题。 9 主要的研究关键技术 （ 1）高压、大电流技术：动态、静态均压技术（ 6kV、 10kV 回路中 3 英寸晶闸管串联，静 动态均压系数大于 ）；均流技术，大功率晶闸管并联的均流技术，均流系数大于 ）；浪涌吸收技术（ 10kV、 6kV 回路中）；光控及电磁触发技术（电 /光，光 /电变换技术）；导热与散热技术（主要解决导热及散热性好、电流出力大的技术，如热管散热技术）；高压、大电流系统保护技术（抗大电流电磁力结构、绝缘设计）；等效负载模拟技术。 （ 2）新型电力电子器件的应用技术：可关断驱动技术；双 PWM 逆。