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1、 郑州工业安全职业学院 毕业论文（设计） 题目： 论变频技术应用与发展 姓 名 系 别 信息工程系 专 业 电气自动化技术 班 级 08级（1）班 指导教师 年 月 日 前 言内容摘要3前 言4第一章、变频技术概述5第一节、变频技术的概念5第二节、我国变频器技术的发展概况6第二章、电力电子器件8第一节、电力电子器件更新8第二节、半控型电力电子器件9第三节、晶闸管的特性和参数9第四节、电力电子器件的发展9第三章、变频器在变频技术中的应用10第一节、变频器简介10第二节、变频器的分类10第三节、变频器的选择13第四节、变频器的优点15第五节、变频器的设计与应用16第四章、变频器的现状及变频技术的发
2、展方向21第一节、变频器的现状22第二节、变频器的技术发展动向24第三节、变频器市场产品简介27第五章、国内变频技术的现状和发展前景29第一节、国内变频技术现状30第二节、国外变频技术状31第三节、变频技术的发展前景32参考文献33致谢33内容摘要 随着中国经济的迅速发展，中国的科学技术进步，现在我们更加提倡节能与环保，阐述了我国变频技术的现状与发展情况以及变频技术在国内各领域实际控制中的应用，并对国内外变频技术的状况做了对比分析，总结了取得的成绩和我国变频技术的发展走向等。 关键词：变频技术 自动控制 节能 电力电子技术 控制理论 Content abstract With Chinas r
3、apid economic development, Chinas scientific and technological progress, we are now even more to promote energy saving and environmental protection, and describes the status of inverter technology and frequency conversion technology with the development of various areas in the country of actual cont
4、rol, and the frequency at home and abroad the status of technology to do a comparative analysis, summarized the achievements and development trend of China and other frequency conversion technology.Keywords: converter technique automata save energy Power and Electron Technology control theory 前 言 伴随
5、着电力电子技术、微电子技术及现代控制理论的发展，变频技术已经广泛应用于各个领域，并正在日新月异的发展。已从最初的整流、交直流可控电源等发展到直流输电、不同频率电网系统的链接、静止无常功率补偿和谐波吸收、超导电抗器的电力储备、高频输电。在运输及产业行业正在以交流电动机调速逐步代替直流电动机调速、并应用到超导悬浮列车、高速铁路、电动汽车、产业用机器人；在家用电器方面有变频空调、变频洗衣机、变频电动自行车等；军事方面则有通信、导航、雷达、宇宙设备的小型轻量化电源等。 近年来，交流变频调速技术在我国有了突飞猛进的发展，变频调速在调速范围、调速精度、动态响应、低速转矩、通讯功能、智能控制、节约电能、提高
6、功率因数、提高工作效率、使用方便等方面优异的性能，是其他的交流调速方式无法比拟的。变频器以体积小、重量轻、通用性强、适用范围广、保护功能完善、可靠性高、操作简便等优点，深受钢铁、冶金、矿山、石化、医药、食品、纺织、印染、机械、电力、建材、造纸等行业的欢迎，使用变频器后经济效益和社会效益非常显著第一章、 变频技术概述 第一节、 变频技术的概念 变频技术，简单地说就是把直流电逆变成不同频率的交流电，或是把交流电变成直流电在逆变成不同频率的交流电，或是把直流电变成交流电再把交流电变成直流电。在这些变化中，一般只是频率发生变化。 变频技术是能够将电信号的频率，按照对其具体电路的要求而进行变换的应用型技
7、术。其中主要类型有以下几种：（1）交直变频技术（整流技术）。它通过二极管整流、二极管续流或晶闸管、功率晶闸管可控整流而实现交直流转换。 （2）直直流变频技术（斩波技术）。它通过改变功率半导体器件的通断时间，既改变脉冲的频率（定宽频率），或改变脉冲的宽度（定频调宽），从而达到调节直流平均电压的目的。 （3）直交变频技术，电子学中称震荡技术，电力电子学中称逆变技术。振荡器利用电子放大器件将直流电变成不同频率的交流电（甚至电磁波）。逆变器则利用功率开关将直流电变成不同频率的交流电。（4）交交变频技术（既移向技术）。它通过控制功率半导体器件的导通与关断时间，实现交流无触点开关、调压、调光、调速等目的。
8、 表1-1为变频技术的类型表。 输入输出 交 流 直 流 直流 整流 斩波 交流 移相 震荡/逆变 表1-1 变频技术的类型表 第二节、我国变频器技术的发展概况随着生产技术的不断发展，直流拖动的薄弱环节逐步显露出来。由于换向器的存在，使直流电机的维护工作量加大，单机容量，最高转速，以及使用环境都受到限制。人们转向结构简单，运行可靠，便于维护，价格低廉的异步电动机，但异步电动机的调速性能难以满足生产要求。于是，从20世纪30年代开始，人们致力于交流调速技术的研究，然而进展缓慢。在相当长时期内，直流调速一直以优异的性能统治电气传动领域。上世纪60年代以后，特别是70年代以来，电力电子技术、控制技术
9、和微电子技术的飞速发展，使得交流调速性能可以与直流调速相媲美。目前，交流调速已进入逐步替代直流调速的时代。这10多年来，我国的变频器产业从无到有不断壮大，发展不可谓不迅速。据统计，全国现有大大小小的变频器生产厂100多家，年销售额已达数十亿元，但这只占全国变频器市场容量的一小部分，70%80%的国内市场被各种国外变频器所占领。回顾我国变频器的发展历程，结合我国国情开发出适销对路的产品，逐步扩大市场份额，是国人的期盼。我国是一个发展中国家，许多产品的科研开发能力落后于发达国家。随着改革开放，经济高速发展，形成了一个巨大的市场，它既对国内企业，也对国外公司敞开，很多先进的产品从发达国家进口。上世纪
10、80年代末，大连电机厂从日本东芝公司引进了一条变频器生产线，变频器的型号为G130，功率器件用的是大功率晶体管GTR，CPU是MCS一51芯片，调制方式SP姗，控制方式V/f。这可能是我国最早有规模地组装国外较先进的变频器，虽然这种变频器在当时不是最好的变频器，但比用可控硅作为功率器件的变频器要先进得多。在工业上应用中，若负载转矩变化过快，由于GTR工作频率低及v/f控制方式建模使用的稳态模型，变频器的动态性能较差，常出现功率器件GTR损坏，可靠性较差。另外，v/f控制变频器低频时转矩降低，重载起动困难。同时在我国销售的富士变频器是GS/PS，三垦变频器是SVF，在性能和可靠性上与G130变频
11、器不相上下。今日自动化技术应用在中国64谈我国变频技术的发展杜俊明90年代初，台湾普传进入内地，带来的产品是PI89变频器，它是日本春日Kv一8的翻版，电源还不是开关电源，功率器件用的是大功率晶体管GTR，CPU是8085芯片，调制方式是SP姗，控制策略是v/f。台湾普传在内地的营销策略和其他的厂商不同，它是采用组建合资公司的形式。在不长的时间内，在广阔的国土上，从南到北，从东到西，组建了庆普、汉普、西普、上普、南普、纺普、普达、普天等合资公司，研发中心设在深我国的电气传动产业始建于1954年，当时第一批该专业范围内的学生从各大专院校毕业，同时在机械工业部建立了我国第一个电气传动成套公司，这就
12、是后来的天津电气传动设计研究所的前身。由于众所周知的原因，在上世纪80年代末和90年代初，接触过变频器和熟悉变频技术的技术人员非常少。在普传的合资公司中，很多的技术人员都是第一次见到变频器，然后在组装变频器的过程中学习变频技术，并逐步掌握开发和应用的技术，给今后类似的工作打下一定基础。1993年普传和清华大学电机系合作开发电压空间矢量控制变频器，在深圳有几名清华大学的研究生在做开发，其产品就是现在仍在销售的PI97及其改进型。后来的安邦信，变频器都不难看出有PI97的痕迹。有一段时间，台湾普传和台湾利佳合资，利佳4001变频器就是明电865的翻版，利佳5001变频器仿造三垦MF。利佳4001变
13、频器也是V/f，SPWM，GTR，CPU用16位单片机，电源己经是开关电源了，整机性能比PI89、G130要好，但仍不理想。从普传进入内地到现在己经过去10多年了，这10多年中，有过很多变频器厂商，前后算来接近200家。近几年，变频器的厂商发生了相当大的变化，进来得快，出去得也快，到现在仍有100来家。另外，在国内还有不少国外和台湾厂商的独资公司、合资公司，如北京ABB、天津sIE讹NS、富士、台安、台达等在国内都有独资公司或合资公司。在组装变频器的过程中，我方技术人员有机会接触变频器先进技术和管理方法，这些人员成了国内变频技术一支重要力量。市场竞争成就了国内几家大公司的崛起，如华为、森兰、惠
14、丰等。作为国内最大的变频器制造商，森兰从做V/f控制的变频器开始，逐步完善和提高变频技术，通过多年的技术实践，积累和对国外先进技术的消化吸收，己经能够开发出具有先进水平转子磁链定向、磁通观测采用自校正算法的矢量控制变频器，实现磁场和力矩的完全解祸，做到IHz时200%额定转矩，即使在零频也有100%转矩，如森兰SB70系列变频器。由此可见，尽管国内与国外变频技术上相比还有差距，但己经大大地缩小了。深圳后来又在大连建了一个合资厂，这是当时国内最大和最完善的变频器营销网络。各合资公司组装变频器采用的机箱、主控制板、驱动板等都是在台湾做好后运来的。由于充分地整合国内的资源，那几年销售的业绩非常好，PI89变频器成了当时国内变频器市场上的主要产品。由于产品性能和质量方面的原因，以及后来性能和质量更好的变频器进入我国，P工89变频器的市场在不长的时间内很快萎缩，直至被淘汰出局。同时进入内地的还有台湾的阳冈公司，与贵州无线电专用设备厂合资成东冈公司，产品也是类似P工89的变频器，性能和质量都不尽人意，也很快在市场上消失了。
