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1  引言

    近年來，交流變頻調速技術在我國有了突飛猛進的發展，變頻調速在調速范圍、調速精度、動態響應、低速轉矩、通訊功能、智能控制、功率因數、節約電能、工作效率、使用方便等方面的優異性能，是其他的交流調速方式無法比擬的。它以體積小、重量輕、通用性強、適用范圍廣、保護功能完善、可靠性高、操作簡便等優點，深受鋼鐵、冶金、礦山、石化、醫藥、食品、紡織、印染、機械、電力、建材、造紙等行業的歡迎，使用變頻器后經濟效益和社會效益非常顯著。

2  我國變頻器技術的發展概況

    隨著生產技術的不斷發展，直流拖動的薄弱環節逐步顯露出來。由于換向器的存在，直流電機的維護工作量加大，單機容量、最高轉速以及使用環境都受到限制。人們轉向結構簡單、運行可靠、便于維護、價格低廉的異步電動機。但異步電動機的調速性能難以滿足生產要求。于是，從20世紀30年代開始，人們致力于交流調速技術的研究，然而進展緩慢。在相當長時期內，直流調速一直以優異的性能統治電氣傳動領域。20世紀60年代以后，特別是70年代以來，電力電子技術、控制技術和微電子技術的飛速發展，使得交流調速性能可以與直流調速相媲美。目前，交流調速已進入逐步替代直流調速的時代。這十多年來，我國的變頻器產業從無到有不斷壯大，發展不可謂不迅速。據統計，全國現有大大小小的變頻器生產廠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%的國內市場被各種國外變頻器所占領。回顧我國變頻器的發展歷程，結合我國國情開發出適銷對路的產品，逐步擴大市場份額，是國人的期盼。

    我國是一個發展中國家，許多產品的科研開發能力落后于發達國家。隨著改革開放，經濟高速發展，一個巨大的市場形成了，它既對國內企業，也對國外公司敞開，很多先進的產品從發達國家進口。20世紀80年代末，大連電機廠從日本東芝公司引進了一條變頻器生產線，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，調制方式SPWM，控制策略V/F=C，這可能是我國最早有規模的組裝國外較先進的變頻器，雖然這種變頻器在當時不是最好的，但比用可控硅作為功率器件的變頻器要先進得多，后者在工業應用中，負載過重時啟動困難，經常出現功率器件GTR損壞，因此低速轉矩和可靠性都較差。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。20世紀90年代初，臺灣普傳進入內地，帶來的產品是pi89變頻器，電源還不是開關電源，功率器件用的是大功率晶體管GTR，CPU是8085芯片，調制方式SPWM，控制策略V/F=C。臺灣普傳在內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，在廣闊的國土上，組建了慶普、漢普、西普、上普、南普、紡普、普達、普天等合資公司，研發中心設在深圳，后來又在大連建了一個合資廠，這是當時國內最大和最完善的變頻器營銷網絡。各合資公司組裝變頻器的機箱，主控制板、驅動板等都是在臺灣做好后運來的。由于充分的整合國內的資源，臺灣普傳那幾年銷售的業績非常好，pi89變頻器成了當時國內變頻器市場上的主要產品。由于產品性能和質量方面的原因，以及后來性能和質量更好的變頻器進入我國，pi89變頻器市場在不長的時間內很快萎縮，直至被淘汰出局。

    從臺灣普傳進入內地到現在已經過去十多年了，這十多年中，有過很多變頻器廠商，前后算來接近百家。近幾年，變頻器的廠商發生了相當大的變化，進來的快，出去的也快，到現在剩下的就只有七十來家。另外，在國內還有不少國外和臺灣廠商的獨資公司、合資公司，如北京ABB、天津SIEMENS、富士、臺安、臺達等在國內都有獨資公司或合資公司。在組裝變頻器的過程中，我國技術人員有機會接觸變頻器先進技術和管理方法，這些人員成了國內變頻技術一支重要力量。市場競爭成就了國內幾家大公司的崛起，如華為、森蘭。作為國內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，通過多年的技術實踐、積累和對國外先進技術的消化吸收，已經能夠開發出具有先進水平轉子磁鏈定向，磁通觀測采用自校正算法的矢量控制變頻器，實現磁場和力矩的完全解耦，做到頻率為1Hz時達到200%額定轉矩，即使在零頻也有100%轉矩，如SB80系列變頻器。由此可見，盡管國內與國外變頻技術上相比還有差距，但已經縮小了。

3  國內變頻技術的現狀和發展前景

    國內已經有較多的變頻器生產廠，但大部分的產品都是V/f控制和電壓空間矢量控制變頻器，使用在調速精度和動態性能要求不高負載上應該沒有什么問題。工業應用中絕大部分都是這種負載，變頻器在這種場合應用最重要的要求是可靠性，國產變頻器占國內市場份額不高的主要原因是產品品質不是很好。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上來看要簡單得多，由于國內廠家大部分都是手工作坊式的生產，檢測手段有限，品質的一致性和穩定性難以保證。同樣是V/f控制的變頻器，國外的產品比國內的產品品質要好，這可能是生產工藝方面的差距。差距最大的是半導體功率器件的制造業，至今國內半導體功率器件的制造業仍是一個空白。

    變頻器技術的另外一個層面是應用技術。多年來，國家經貿委一直會同國家有關部門致力于變頻器技術的開發及推廣應用，在技術開發、技術改造方面給予了重點扶持，組織了變頻調速技術的評測推薦工作，并把推廣應用變頻調速技術作為風機、水泵節能技改專項的重點投資方向，同時鼓勵單位開展同貸同還方式，抓開發、抓示范工程、抓推廣應用，還成立了風機、水泵節能中心，開展信息咨詢和培訓。1995~1997年，3年間我國風機水泵變頻調速技術改造投入資金3.5億元，改造總容量達100萬kW，可年節電7億kWh，平均投資回收期約2年。

    據有關資料表明，我國變頻調速技術應用已經取得了相當大的成績，每年有數十億元的銷售額，說明我國的變頻器應用已非常廣泛。從簡單的手動控制到基于RS-485網絡的多機控制，與計算機和PLC聯網組成復雜的控制系統。在大型綜合自動化系統，先進控制與優化技術，大型成套專用系統，如連鑄連軋生產線、高速造紙生產線、電纜、光纖生產線、化纖生產線、建材生產線等，變頻器的作用是電氣傳動控制，其控制的復雜性、控制精度和動態響應都有很高的要求，已經完全取代了直流調速技術。近年來，變頻器在功能上，利用先進的控制理論上，開發出了諸如卷取、提升、主從等控制功能，使應用系統的構成更加方便和容易，使變頻的應用技術提高到一個新的水平。

    隨著變頻技術的發展和市場競爭的加劇，要掌握市場的先機，必須重視研發技術，在資金和人力上給予大力支持，開發出具有自主知識產權，特點鮮明的產品，不久后，我國生產的變頻器在效能和品質上絲毫不會遜色于國外產品，變頻器的國產化也將成為必然。