1.變頻器的市場情況：

　　

　　我國50%～60%的發電量用於交流電動機
，而容量在3kw以上，額定電壓一般為3～10kV的電動機占電動機總裝機容量的40%～50%。由(you)於(yu)我(wo)國(guo)中(zhong)壓(ya)變(bian)頻(pin)技(ji)術(shu)仍(reng)沒(mei)有(you)形(xing)成(cheng)產(chan)業(ye)化(hua)，落(luo)後(hou)於(yu)國(guo)外(wai)發(fa)達(da)國(guo)家(jia)
，因(yin)此(ci)這(zhe)部(bu)分(fen)電(dian)動(dong)機(ji)在(zai)負(fu)載(zai)工(gong)況(kuang)變(bian)化(hua)時(shi)，缺(que)少(shao)經(jing)濟(ji)可(ke)靠(kao)的(de)調(tiao)速(su)手(shou)段(duan)，每(mei)天(tian)都(dou)在(zai)浪(lang)費(fei)著(zhe)大(da)量(liang)的(de)電(dian)能(neng)，因(yin)此(ci)國(guo)內(nei)潛(qian)在(zai)著(zhe)巨(ju)大(da)的(de)中(zhong)壓(ya)大(da)功(gong)率(lv)變(bian)頻(pin)器(qi)市(shi)場(chang)。國(guo)家(jia)計(ji)委(wei)預(yu)計(ji)在(zai)今(jin)後(hou)十(shi)五(wu)年(nian)內(nei)，使(shi)我(wo)國(guo)變(bian)頻(pin)器(qi)總(zong)需(xu)求(qiu)的(de)投(tou)資(zi)額(e)在(zai)500億元以上
，而其中60%～70%是中壓大功率變頻器。我國的高壓變頻器市場具有其特殊性，包括：(1)行業性很強，主要集中在冶金、電力

、供水、石油、化工、煤炭等行業。在工業用電中石油、煤炭等能源行業耗電占22.34%；化工占14.73%；冶金占14.18%；機械建材占10.96%；供水占10.53%。(2)目前全國各行業中，隻有少數企業的高壓電機使用了調速方式

，市場空白點多。(3)高gao壓ya變bian頻pin器qi屬shu投tou資zi類lei設she備bei，主zhu要yao用yong於yu節jie能neng和he改gai善shan生sheng產chan工gong藝yi。用yong戶hu是shi否fou購gou買mai此ci類lei設she備bei與yu政zheng府fu的de政zheng策ce導dao向xiang關guan係xi很hen大da。如ru政zheng府fu推tui廣guang力li度du較jiao大da，市shi場chang啟qi動dong會hui快kuai一yi些xie

，反fan之zhi則ze慢man。另ling一yi方fang麵mian市shi場chang還hai受shou國guo際ji、國內經濟大環境的影響以及國內某些行業的整體經濟效益好壞的影響。因此在未來市場發展過程中仍存在著一些不確定的因素。(4)海外公司的知名品牌產品大舉進入我國市場的可能性較大，各方應有所準備。

　　

　　2.變頻器的變頻技術的現狀

　　

　　交jiao一yi交jiao變bian頻pin是shi早zao期qi變bian頻pin的de主zhu要yao形xing式shi，適shi應ying於yu低di轉zhuan速su大da容rong量liang的de電dian動dong機ji負fu載zai。其qi主zhu電dian路lu開kai關guan器qi件jian處chu於yu自zi然ran關guan斷duan狀zhuang態tai，不bu存cun在zai強qiang迫po換huan流liu問wen題ti，所suo以yi第di一yi代dai電dian力li電dian子zi器qi件jian—晶(jing)閘(zha)管(guan)就(jiu)能(neng)完(wan)全(quan)滿(man)足(zu)它(ta)的(de)要(yao)求(qiu)。由(you)於(yu)其(qi)技(ji)術(shu)成(cheng)熟(shu)，在(zai)國(guo)內(nei)開(kai)發(fa)研(yan)製(zhi)也(ye)最(zui)多(duo)，目(mu)前(qian)在(zai)國(guo)內(nei)仍(reng)有(you)一(yi)定(ding)的(de)市(shi)場(chang)。交(jiao)一(yi)交(jiao)變(bian)頻(pin)在(zai)其(qi)主(zhu)接(jie)線(xian)中(zhong)需(xu)要(yao)大(da)量(liang)的(de)晶(jing)閘(zha)管(guan)，結(jie)構(gou)複(fu)雜(za)
，維(wei)護(hu)工(gong)作(zuo)量(liang)較(jiao)大(da)
，並(bing)因(yin)采(cai)用(yong)移(yi)相(xiang)控(kong)製(zhi)方(fang)式(shi)

，功(gong)率(lv)因(yin)數(shu)較(jiao)低(di)，一(yi)般(ban)僅(jin)有(you)0.6～0.7
，而且諧波成分大，需要無功補償和濾波裝置，使得總的造價提高。

　　

　　交(jiao)一(yi)直(zhi)一(yi)交(jiao)變(bian)頻(pin)采(cai)用(yong)了(le)多(duo)種(zhong)拓(tuo)撲(pu)結(jie)構(gou)，如(ru)中(zhong)一(yi)低(di)一(yi)中(zhong)方(fang)式(shi)，其(qi)實(shi)質(zhi)上(shang)還(hai)是(shi)低(di)壓(ya)變(bian)頻(pin)，隻(zhi)不(bu)過(guo)從(cong)電(dian)網(wang)和(he)電(dian)動(dong)機(ji)兩(liang)端(duan)來(lai)看(kan)是(shi)高(gao)壓(ya)。由(you)於(yu)其(qi)存(cun)在(zai)著(zhe)中(zhong)間(jian)低(di)壓(ya)環(huan)節(jie)

，所(suo)以(yi)具(ju)有(you)電(dian)流(liu)大(da)、結構複雜、效率低
、可(ke)靠(kao)性(xing)差(cha)等(deng)缺(que)點(dian)。由(you)於(yu)其(qi)發(fa)展(zhan)較(jiao)早(zao)，技(ji)術(shu)也(ye)比(bi)較(jiao)成(cheng)熟(shu)，所(suo)以(yi)目(mu)前(qian)仍(reng)廣(guang)泛(fan)應(ying)用(yong)。隨(sui)著(zhe)中(zhong)壓(ya)變(bian)頻(pin)技(ji)術(shu)的(de)發(fa)展(zhan)，特(te)別(bie)是(shi)新(xin)型(xing)大(da)功(gong)率(lv)可(ke)關(guan)斷(duan)器(qi)件(jian)的(de)研(yan)製(zhi)成(cheng)功(gong)，中(zhong)一(yi)低(di)一(yi)中(zhong)方(fang)式(shi)具(ju)有(you)被(bei)逐(zhu)步(bu)淘(tao)汰(tai)的(de)趨(qu)勢(shi)。而(er)直(zhi)接(jie)中(zhong)壓(ya)變(bian)頻(pin)方(fang)式(shi)
，因(yin)沒(mei)有(you)中(zhong)間(jian)的(de)低(di)壓(ya)環(huan)節(jie)，結(jie)構(gou)上(shang)有(you)著(zhe)廣(guang)闊(kuo)的(de)發(fa)展(zhan)前(qian)景(jing)。

　　

　　變頻器的逆變器普遍采用大功率場效應管MOSET、大功率晶體管GTR
、可關斷晶閘管GTO等的自關斷元件，其中GTR應用最為普遍。但是在調製策略發展和要求逆變器輸出諧波分量更小的情況下，必須提高開關頻率
，為此，GTR滿足不了這個要求
，於是開發出了一種新元件IGBT。IGBT的全稱是絕緣柵雙極晶體管

，是一種把MOSET與GTR巧妙結合在一起的電壓型雙極/M05複合器件，IGBT具有輸入阻抗高、開關速度快、元件損耗小
、驅動電路簡單、驅動功率小、極限溫度高、熱阻小、飽和壓降和電阻低
、電流容量大
、抗浪湧能力強、安全區寬、並聯容易、穩定可靠及模塊化等一係列優點，是一種極理想的開關元件。目前
，電流2400A、電壓3300V
、開關頻率40kHz的IGBT已在小、中、大功率範圍內使用。IGBT不僅用於500V以下低壓變頻器，還可以用於IOOOV以上高壓變頻器以驅動高壓電動機。此類中壓


、高壓變頻器采用多電平逆變器輸出高壓，也可用變壓器降壓～低壓變頻器一變壓器升壓的方式。由於IGBT具有性能特好的優勢，預計近十年內不會被新開發的元件所取代。

　　

　　變頻器的技術發展動向

　　

　　1.單元串聯多電平技術

　　

　　單元串聯多電平形式在諧波
、效率和功率因數等方麵存在著優勢
，在不要求四象限運行時有著較廣泛的應用前景。其中三電平控製具有許多優點，包括：(1)采用三電平拓撲能有效地解決電力電子器件耐壓不高的問題，適用於高電壓大功率。(2)三電平拓撲單個橋能輸出三種電平( ud/2、-ud/2
、0)
，線(相)電壓有更多的階梯來模擬正弦波，使輸出波形失真度減少，諧波大大減少。(3)多級電壓階梯波減少了du/dt，使得對電機繞組絕緣衝擊減小。(4)三電平PWM方法把第一組諧波分布帶移至2倍開關頻率的頻帶區，利用電機繞組電感能較好地抑製高次諧波對電機的影響。采用三電平PWM方法，每個功率單元的IGBT開關頻率為600Hz，若每相5個功率單元串聯時，等效的輸出相電壓開關頻率為6kHz，可(ke)以(yi)降(jiang)低(di)開(kai)關(guan)損(sun)耗(hao)，提(ti)高(gao)變(bian)頻(pin)器(qi)效(xiao)率(lv)，這(zhe)種(zhong)變(bian)頻(pin)器(qi)可(ke)適(shi)用(yong)於(yu)任(ren)何(he)普(pu)通(tong)的(de)高(gao)壓(ya)電(dian)動(dong)機(ji)
，且(qie)不(bu)必(bi)降(jiang)額(e)使(shi)用(yong)。雖(sui)然(ran)采(cai)用(yong)這(zhe)種(zhong)主(zhu)電(dian)路(lu)拓(tuo)撲(pu)結(jie)構(gou)會(hui)使(shi)器(qi)件(jian)的(de)數(shu)量(liang)增(zeng)加(jia)
，但(dan)由(you)於(yu)驅(qu)動(dong)功(gong)率(lv)下(xia)降(jiang)，開(kai)關(guan)頻(pin)率(lv)較(jiao)低(di)且(qie)不(bu)必(bi)采(cai)用(yong)均(jun)壓(ya)電(dian)路(lu)，使(shi)係(xi)統(tong)在(zai)效(xiao)率(lv)方(fang)麵(mian)仍(reng)有(you)較(jiao)大(da)的(de)優(you)勢(shi)，一(yi)般(ban)可(ke)達(da)97%。並且，由於采用模塊化結構，所有功率單元可以互換，維修也比較方便。(5)三電平拓撲能產生3*3*3=27種空間電壓矢量，可以帶來諧波消除算法的自由度
，可以得到很好的輸出波形。

　　

　　2.功率母線技術

　　

　　在(zai)電(dian)力(li)電(dian)子(zi)技(ji)術(shu)及(ji)應(ying)用(yong)裝(zhuang)置(zhi)向(xiang)高(gao)頻(pin)化(hua)發(fa)展(zhan)的(de)今(jin)天(tian)，係(xi)統(tong)中(zhong)特(te)別(bie)是(shi)連(lian)接(jie)線(xian)的(de)寄(ji)生(sheng)參(can)數(shu)產(chan)生(sheng)巨(ju)大(da)的(de)電(dian)應(ying)力(li)，己(ji)成(cheng)為(wei)威(wei)脅(xie)電(dian)力(li)電(dian)子(zi)裝(zhuang)置(zhi)可(ke)靠(kao)性(xing)的(de)重(zhong)要(yao)因(yin)素(su)。從(cong)直(zhi)流(liu)儲(chu)能(neng)電(dian)容(rong)至(zhi)逆(ni)變(bian)器(qi)的(de)器(qi)件(jian)之(zhi)間(jian)的(de)直(zhi)流(liu)母(mu)線(xian)上(shang)的(de)寄(ji)生(sheng)電(dian)感(gan)在(zai)通(tong)常(chang)的(de)硬(ying)開(kai)關(guan)逆(ni)變(bian)器(qi)中(zhong)，由(you)於(yu)瞬(shun)時(shi)切(qie)換(huan)時(shi)的(de)過(guo)電(dian)壓(ya)，會(hui)使(shi)器(qi)件(jian)過(guo)熱(re)
，甚(shen)至(zhi)有(you)時(shi)使(shi)逆(ni)變(bian)器(qi)失(shi)控(kong)並(bing)超(chao)過(guo)器(qi)件(jian)的(de)額(e)定(ding)安(an)全(quan)工(gong)作(zuo)區(qu)而(er)損(sun)壞(huai)，限(xian)製(zhi)了(le)開(kai)關(guan)工(gong)作(zuo)頻(pin)率(lv)的(de)提(ti)高(gao)。功(gong)率(lv)母(mu)線(xian)按(an)其(qi)結(jie)構(gou)包(bao)括(kuo)：

　　

　　(1)電纜絞線是最常用的傳統功率母線，價廉簡易，但在IGBT逆變器中，由於電纜線的自感大
，與圓截麵導線相比，扁平母線的自感隻有圓導線的1/3一1/2
，而所占的體積隻有它的1/10一1/2。

　　

　　(2)印刷電路板母線主要用於小電流逆變器，但當母線直流電流達到150A時，要求電路板的複銅層很厚
，造價太高，另外用來連接多層導線板的穿孔不但占據較大的空間
，而且會影響整機的可靠性。

　　

　　(3)裸銅板母線(平麵並行母線)是一種工業上廣泛應用的IGBT模塊饋電係統的傳統母線形式，其缺點是並行母線的互感較大。

　　

　　(4)支(zhi)架(jia)式(shi)母(mu)線(xian)如(ru)果(guo)將(jiang)正(zheng)直(zhi)流(liu)母(mu)線(xian)銅(tong)板(ban)放(fang)置(zhi)在(zai)負(fu)直(zhi)流(liu)母(mu)線(xian)板(ban)上(shang)方(fang)
，中(zhong)間(jian)用(yong)一(yi)層(ceng)薄(bo)絕(jue)緣(yuan)材(cai)料(liao)隔(ge)開(kai)的(de)方(fang)法(fa)來(lai)製(zhi)作(zuo)母(mu)線(xian)
，由(you)於(yu)磁(ci)場(chang)的(de)相(xiang)互(hu)抵(di)消(xiao)，可(ke)以(yi)最(zui)大(da)限(xian)度(du)地(di)降(jiang)低(di)互(hu)感(gan)
，但(dan)其(qi)工(gong)藝(yi)複(fu)雜(za)
，不(bu)宜(yi)規(gui)模(mo)化(hua)生(sheng)產(chan)。

　　

　　基於上述幾種功率母線都存在著不同的缺點
，為此開發出了迭層功率母線。