变频器调速节能技术之一：变频调速技术

一、所属行业：各行业通用

二、技术名称：变频器调速节能技术

三、适用范围：电力、市政供水、冶金、石油、化工、采矿、煤炭、造纸、建材等。产品电压等级包括3kV、6kV、10kV以及油田专用潜油电泵使用的1600V-2400V产品。 四、技术内容： 1.技术原理

对电动机有矢量、磁场、直接转矩控制；有滑模变结构，模型参考自适应技术；有模糊控制、神经元网络，专家系统和各种各样的自优化、自诊断技术等。 （1）实现高水平的控制

基于电动机和机械模型的控制策略，有矢量控制、磁场控制、直接转矩控制等；基于现代理论的控制策略，有滑模变结构技术、模型参考自适应技术等；基于智能控制思想的控制策略，有模糊控制、神经元网络、专家系统和各种各样的自优化、自诊断技术等。

（2）开发清洁电能的变流器

所谓清洁电能变流器是指变流器的功率因数为1，网侧和负载侧有尽可能低的谐波分量，以减少对电网的公害和电动机的转矩脉动。对中小容量变流器，提高开关频率的PWM控制是有效的。对大容量变流器，在常规的开关频率下，可改变电路结构和控制方式，实现清洁电能的变换。 （3）缩小装置的尺寸

紧凑型变流器要求功率和控制元件具有高的集成度，其中包括智能化的功率模块、紧凑型的光耦合器、高频率的开关电源，以及采用新型电工材料制造的小体积变压器、电抗器和电容器。功率器件冷却方式的改变(如水冷、蒸发冷却和热管)对缩小装置的尺寸也很有效。 （4）高速度的数字控制

以32位高速微处理器为基础的数字控制模板有足够的能力实现各种控制算法，Windows操作系统的引入可自由设计，图形编程的控制技术也有很大的发展。 （5）模拟与计算机辅助设计(CAD)技术

电机模拟器、负载模拟器，以及各种CAD软件的引入，对变频器的设计和测试提供了强有力的支持。采用先进的电力电子大功率器件和多种拓扑电路和PWM调制策略，

通过高速数字信号处理器DSP控制等数字控制技术和系统控制技术 2.关键技术

高低压变频调速技术。 五、主要技术指标：

低压变频器：电压（线电压）范围为交流1kV以下、输入侧频率为50Hz或60Hz，负载侧频率达600 Hz。

高压变频器：电压（线电压）范围为交流1～35 kV、输入侧频率为50 Hz或60 Hz、负载侧频率至600 Hz。 六、技术应用情况：

变频器在冶金行业的应用主要有板材和线材的轧机、卷取机、风机、料浆泵等。2006年我国冶金行业的中低压变频器市场约7亿元，其中中压产品的市场容量约1.5亿元左右。

电力行业也是变频器产品重要的应用领域之一。 2006年我国电力行业中低压变频器的市场容量约5亿元。

中压变频器在煤炭行业应用最多，以2006年国内中压变频器8.9亿元的市场容量来看，其中约有4亿元是集中在煤炭行业；另外低压变频器在煤炭行业也有3亿左右的市场容量。2006年煤炭行业中低压变频器的市场总容量约7亿元。 石化行业是一个国家经济发展的动脉。2006年石化行业的变频器市场容量约为4亿元，其中中压变频器约3000万元左右，其余大部分是低压变频器。

变频器在塑胶行业主要应用在各类加工机械中，包括注塑机、挤出机、中空成型机等。注塑机用电量最大的是与其配套的油泵电机，占注塑机用电量的80％以上。2006年塑胶行业的变频器市场容量约3亿元，主要是低压变频器。

变频器产品在我国食品饮料行业主要应用于生产设施、传输设备和包装设备，以小功率变频器产品为主。2006年食品饮料行业的变频器市场容量约3亿元，主要是低压变频器。

变频器产品在市政行业的市场机会主要来自新项目。据我国“十一五”规划，在未来的5至10年内，市政特别是水处理领域的发展速度将十分可观。2006年变频器在市政行业的市场容量约3亿元，其中低压变频器约为2.2亿元，中压变频器约8000万元。 七、典型用户及投资效益：

天津电传所研制的6kV、500kW样机中压变频调速装置，于2003年12月在天津市引滦工程指挥部宝坻尔王庄抽水泵站投入工业运行。投入运行以来，已累计安全运行。

用户反映，该系统投入运行以来工作稳定可靠，用该装置拖动水泵电动机起动平稳、电流冲击小，系统操作简单。 研制的中压变频调速装置，其价格约（60万元人民币）为进口同类装置的70%左右，由于节能，用户购买中压变频器的投资一般可以在14~16个月内收回 ( 按照年平均1 / 3时间工作在70%额定速度、2 / 3时间工作在全速、连续工作计算 )。在实现产业化后，其价格将达到目前进口同类产品的50%~60%，对于用户具有更好的性能价格比，预计用户购买中压变频器的投资一般可以在10~14个月内收回。 八、推广前景及节能潜力：

目前，我国高压变频器行业以30%的速度发展，但由于行业的基数小，市场还没有形成规模。但随着近两年我国低压变频器市场逐渐进入稳定阶段，变频器生产企业的市场竞争开始转移向高压变频器领域。 作为输变电行业中的一个重要的部件——变频器，特别是高压变频器，可用于高电压和大功率变压器，其节能效应将更加明显。电动机系统节能工程是国家启动的“十一五”国家十大重点节能工程之一，节能空间巨大。