但应看到,由于国内自行开发、生产产品的能力弱,对国外公司的依赖仍很严重。目前,国内生产的主要产品的状况如下:晶闸管变流器和可关断器件(DJT、IGBT、VDMOS)斩波器供电的直流调速设备这类设备的市场很大,随着交流调速的发展,该市场虽在缩减,但由于我国旧设备改造任务重,以及它在几百至一千多kW范围内价格比交流调速设备价格低得多,所以短期内仍有较大市场,国产设备能满足需要,部分出口。自行开发的控制器多为模拟控制,近年来主要采用进口数字控制器配国产功率装置。IGBT 或BJT PWM 逆变器供电的交流变频调速设备这类设备总容量占的比例不大,但台数多,增长快,应用范围从单机扩展到全生产线,从简单的V/f 控制到高性能的矢量控制。负载换流式电流型晶闸管逆变器供电的变频调速设备这类产品在抽水蓄能电站的机组起动,大容量风机、泵、压缩机和轧机传动方面有很大需求。国内只有少数科研单位有能力制造,目前容量最大做到12 MW。功率装置国内配套,自行开发的控制装置只有模拟式的,数字装置需进口,自己开发应用软件。交—交变频器供电的变频调速设备这类产品在轧机和矿井卷扬机传动方面有很大需求,台数不多,功率大。主要靠进口,国内只有少数科研单位有能力制造。目前最大容量做到7000至8000kW。功率部分国产,数字控制装置进口,包括开发应用软件。
1.1.2 国外变频调速技术的发展概况
市场有大量需求随着工业自动化程度的不断提高和能源全球性短缺,变频器越来越广泛地应用在冶金、机械、石油、化工、纺织、造纸、食品等各个行业以及风机、水泵等节能场合,并取得了显著的经济效益。
功率器件发展迅速变频调速技术是建立在电力电子技术基础之上的。近年来,高电压、大电流的SCR、GTO、IGBT、IGCT 以及智能模块IPM (Intelligent Power Module) 等器件的生产以及并联、串联技术应用的发展,使高电压、大功率变频器产品的生产及应用成为现实。
尤其在大功率交—交变频(循环变流器) 调速技术方面,法国阿尔斯通已能提供单机容量达30 000 kW的电气传动设备用于船舶推进系统。在大功率无换向器电机变频调速技术方面,意大利ABB 公司提供了单机容量为60000kW的设备用于抽水蓄能电站;在中功率变频调速技术方面,德国西门子公司SimovertA电流型晶闸管变频调速设备单机容量为26000千瓦 和Simovert PGTOPW变频调速设备单机容量为90000千瓦,其控制系统已实现全数字化,用于电力机车、风机、水泵传动;在小功率变频调速技术方面,日本富士BJT 变频器最大单机容量可达700 kV•A,IGBT变频器已形成系列产品,其控制系统也已实现全数字化。IPM投入应用比IGBT约晚2年,由于IPM包含了IGBT芯片及外围的驱动和保护电路,有的甚至还把光耦也集成于一体,是一种更为适用的集成型功率器件。目前,在模块额定电流10耀600A范围内,通用变频器均有采用IPM的趋向。IPM 除了在工业变频器中被大量采用之外,经济型的IPM在近年内也开始在一些民用品,如家用空调变频器、冰箱变频器、洗衣机变频器中得到应用。IPM也在向更高的水平发展,日本三菱电机最近开发的专用智能模块ASIPM 将不需要外接光耦,通过内部自举电路可单电源供电,并采用了低电感的封装技术,在实现系统小型化,专用化,高性能,低成本方面又推进了一步。
控制理论和微电子技术的支持在现代自动化控制领域中,以现代控制论为基础,融入模糊控制、专家控制、神经网络控制等新的控制理论为高性能变频调速提供了理论基础;16 位、32 位高速微处理器以及信号处理器(DSP)和专用集成电路(ASIC)技术的快速发展,则为实现变频调速的高精度、多功能提供了硬件手段。
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