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高性能大容量交流电机调速节能技术发展广阔 |
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| http://cn.newmaker.com
6/5/2008 4:11:00 PM
佳工机电网
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能源短缺和环境污染是人类当前面临的共同的世纪性难题。上世纪70年代以来两次世界性的能源危机以及当前环境问题的严重性，引起世界各国对节能技术的广泛关注。我国能源生产和消费已列世界第二，但仍远远满足不了工业生产和人民生活发展的需要，在能源十分紧张的情况下，却因为在节能方面的巨大差距，造成单位产值能耗太大，每年的能源浪费惊人。如相当一部分的风机、水泵类负载，由于采取恒速驱动，浪费掉大量的电能。这类拖动系统约占工业电力拖动总量的一半，如果采用调速节能技术则至少可节约20%以上的电能。我国“十一五”规划提出了不断提高能源利用效率和效益的节能目标，而节能工作的重点则放在推行量大面广的节能技术上。其中一项重要措施就是要逐步实现电动机、风机、泵类设备和系统的经济运行，发展电机调速节电和电力电子节电技术，只有这样才能以较低的能源消费弹性系数和较大的节能量来长期支持国民经济快速、健康、持续的发展。
此外，大量的煤炭、石油没有经过深加工就被烧掉，不但热利用率低，还造成对环境的严重污染。目前，汽车废气排放过度已造成全球性的温室效应，也是造成北京地区空气污染的主要原因之一。解决城市环境污染和交通拥挤的重要途径是发展高速公共交通工具（地铁，城市轻轨）及电动汽车，高速电气化列车则是实现城际快速交通的首选，其核心技术都是上世纪80年代以来和微电子技术并驾齐驱飞速发展起来的一门新技术———现代电力电子及交流电机传动技术。此外，在轧钢、造纸、水泥制造、矿井提升、轮船推进器等工业和民用领域中也应广泛使用大中容量交流电机调速系统。此时，交流调速系统的应用不但可达到节能的目的，还可实现整个系统的性能最佳，改善工艺条件，并大大提高生产效率和产品质量。
从目前掌握的资料和市场上提供的大容量调速产品可以看到，目前每年世界范围内的交流电机调速系统的硬件，软件和外围设备的总销售额是48.5亿美元。其中欧洲、中东和非洲总共占39%，日本占27%，北美占21%，亚洲12%，最后是拉丁美洲的1%。从系统功率的销售分布看，小功率的调速系统仍然支配着市场，1～4kW的调速系统占了总销售额的21%，5～40kW系统则占总销售额的26%。但是随着以IGBT、IGCT为代表的新型复合器件耐压、电流和开关性能的迅速提高，大容量交流电机调速技术必将获得飞速的发展和长足的进步，其市场前景十分鼓舞人心。
国外在高性能大容量交流电机传动技术的研究和应用上远远走在我们前面，已有MV·A级的高压逆变器产品大量投入市场，并应用于电力机车、船舰电力推进、轧钢、造纸及供水等系统中，交流电机变频调速技术及其产品已成为一些工业发达国家的先导产业。目前我国大、中容量交流调速系统的研制工作起步较晚，很多必需的场合均为国外产品所占领。
因此，研制性能可靠，价格便宜的大、中容量高性能交流电机变频调速系统，并尽快投入批量生产，对促进国民经济发展，实现经济增长方式转变，降低单位
产值能耗，打破西方国家在此领域的垄断地位，都将具有重要的战略和现实意义。
由于在功率器件研制及拓扑结构方面取得的突破性进展，大容量交流电机调速技术的发展呈现着崭新的面貌，蕴藏着巨大的发展机遇。
传统大功率逆变电路由于体积大，性能差，并对电网产生较多谐波，因此应用领域越来越多地受到限制。而新型多电平逆变器由于具有动态性能好，对电网和电机产生的谐波较少，可以升高电压等优点，受到越来越多的重视。当PWM技术应用于多电平逆变器时，产生一些改进方案，对高性能大容量逆变器的应用起了重要作用。
目前我国电动机调速技术的特点是以低压、小容量调速对象为主，高压、高效的变频调速装置以进口为主。面对节能、改善工艺的迫切需求和巨大的市场前景，国产高压大功率变频器产品的生产还基本上刚刚起步。然而，困难与希望同在，挑战与机遇共存。国际上具有生产、研制新型大功率变频调速装置能力的均是世界知名的大电工电气公司，由于他们在电力电子技术发展的过程中一直是按部就班进行的，形成了从功率半导体器件到整机生产的全套工业环节，市场惯性和企业本身的庞大机构使得他们不会马上转产全新的产品。而我国是一个新兴的发
发展中国家，尽管在老技术方面有一些投资，但投资相对较小，包袱不大，可以马上转入最新技术的开发和利用，借鉴别人的经验，跨过他们已经走过的路程。
在最新领域取得研究成果的基础上尽快产业化，可大大缩短与先进国家的差距，在某些方面甚至还可以超过他们。从目前看，大容量交流电机调速技术应用的时机业已成熟，国内只要在体制改革、生产管理和经营决策方面走上轨道，其发展前途不可限量。
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