《装备制造技术》2011年第9期
随着现代电力电子技术和微电子技术的迅猛发展，自20世纪60年代起，变频器问世到现在，经过数十年的发展，已经开始逐渐成熟完善起来。尤其是高压大功率变频调速装置，不断成熟。近年来，一些新技术、新材料的出现和应用，研制出了更好的器件或是单元串联，这样就进一步解决了一直以来困扰人们的高压问题。使其应用的领域和范围更加广泛，同时，也使得更为高效、合理地利用能源成为可能。20世纪80年代开始，变频器在西方主要工业国家广泛使用，并随进口设备配套引入中国，至90年代时，在中国得到迅速推广[1~3]。
变频器是利用电力半导体器件的通断作用，将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。电动机是国民经济中主要的耗电大户，高压大功率电动机更为突出，而这些设备大部分都有节能的潜力。大力发展高压大功率变频调速技术，具有深远的意义[4]。
同时，随着社会的发展和人民生活水平的提高，中小功率的变频器又逐渐突显出其不可替代的作用。近年来，我国提出了建设节能型社会，倡导和谐发展。因此，在做好高压大功率变频器应兼顾中小功率变频器的发展，这是我国变频器行业今后发展的一大总体趋势。
1变频器的发展现状
1.1国外变频器现状
国外变频器产业发展历史较长，除日本外，美、英、德、法、意等发达国家，目前也都已形成了较完整的变频器技术产业体系。同时，几乎所有的产品均具有矢量控制功能，完善的工艺水平，也是国外品牌的一大特点。目前西方各国现阶段的发展状况，主要表现在如下方面：
（1）变频调速技术发展较久，具有一定的产业化规模，生产经验、技术水平和产品品质较高；
（2）能够生产1万kW以上的SCR变频器，如美国的A-B公司等，但没有10kV高压产品；
（3）与变频器相关的产业已经初具规模，形成了产业化生产，能够生产诸如IGBT、IGCT、SGCT等变频器中的多种功率器件；
（4）新技术、新工艺不断广泛应用于产品中，促进了高压、高功率、高精度、多功能、智能化变频器的出现，使高压变频器在各个行业中被广泛使用，并取得了显著的经济效益[5]。
1.2国产变频器现状
目前，我国国产变频器的生产，主要是交流380V 的中小型变频器，且大部分产品为低压，而高压大功率则很少，能够研制、生产、并提供服务的高压变频器厂商更少，不过是少数几个具备科研能力或资金实力强的企业。并且在技术方面，更是仅仅少数普遍采用V/F控制方式，对中、高压电机进行的变频调速改造。我国高压变频器的品种和性能，还处于发展的初步阶段，仍需大量从国外进口。这一现状主要表现在以下方面：
变频器的现状及发展趋势
张祥星a，杜慧慧b，张连营c，刘辉a
（西南大学，a.工程技术学院；b.动物科技学院；
c.重庆市洁净能源与先进材料研究院，重庆400715）
摘要：主要介绍了变频器的国内外发展现状、应用以及应用中存在的部分问题，并介绍了未来的发展趋势，为今后我国变频器的发展提供参考依据。
关键词：变频器；控制；干扰；发展趋势
中图分类号：TN773文献标识码：A文章编号：1672-545X（2011）09-0145-03
收稿日期：2011-06-13
基金项目：南方丘陵山区微耕机系列产品及专用节能发动机研究（CSTC，2007AA1001）
作者简介：张祥星（1983—），男，山东邹城人，硕士研究生，农业机械化工程专业，机电一体化方向；杜慧慧（1988-）女，山东泰安人，硕士研究生，微生物学专业，微生物代谢与调控方向；张连营（1986-）男，山东临沂人，博士研究生，能源材料化学专业，电催化及能源工程方向；刘辉（1985—），男，河南漯河人，硕士研究生，农业机械化工程专业，机电一体化方向。
Equipment Manufactring Technology No.9，2011
（1）国外各大品牌的产品，加快了占领国内市场
的步伐并将产品本地化，但我国目前变频器市场较大，仍有巨大的发展潜力；
（2）多数企业不具有足够资金进行科研和规模化生产，生产工艺相对落后，产品的技术含量低，品质有待提高，但总体上价格低廉；
（3）国内高压变频器尚未形成一套完备的标准，产品差异性大，需要进一步完备、完善高压变频器的标准，同时，国产高压变频器的功率等级较低，一般不超过3500kW；
（4）高压变频器周边产业少，不够发达，约束了高压变频器的发展速度，很多变频器中的主要功率器件，无法自行生产，如：驱动电路，电解电容等；
（5）自主研发能力在逐步提高，与发达国家的技术差距在缩小，自主创新的技术和产品也逐步得到应用；
（6）已经研制出具有瞬时掉电再恢复、故障再恢复等性能的变频器，同时正在研发能够进行四象限运行的高压变频器[6]。
2变频技术的发展现状
变频技术发展至今，总结起来从控制的角度而言，先后经历了这样4个阶段：矢量控制、磁通控制、转矩控制、智能（PWM）控制等这4个阶段。
20世纪80年代后半期开始，欧美发达国家的VVVF（Variable Voltage Variable Frequency）变频器，投入市场并广泛应用，使变频器技术又达到一个新的水平[7]。
智能控制，是随社会的发展，为了解决工程和技术问题的中实践问题产生和发展起来的，随着自动化程度的提高和普及，受控对象越来越复杂，对许多不易获得数学模型或模型复杂的过程，经常采用手动控制，这样可以获得更好的控制效果。由此，产生了在自动控制技术中借鉴熟练人员经验的想法，通过计算机控制技术来实现这一可能。
计算机在逻辑推理、判断、识别、决策、学习等方面的功能，可以参照熟练操作人员和专家的经验与方法进行控制的工作。智能控制技术的发展，给交流调速系统的控制策略带来了新思想、新方法，这也使得交流传动系统的智能控制，成为当前的一个研究热点[4~8]。3变频器的应用
3.1变频调速
变频器最早应用于调速系统，这也是变频器产生的最初目的。目前，这一技术已经成熟，尤其是在西方发达国家。西方工业发达国家由于发展较早，变频器调速技术业已形成产业化，具有相当规模和实力。
变频调速，目的就是利用变频器实现对电机的调速，来达到各种工作状态的控制的要求；它是通过改变电机定子的供电频率，来改变同步转速而实现调速的。由电机转速的数学公式可知，电机的实际转速，取决于电机定子的旋转磁场
n=t×f/p
其中，对于某一电机来说，旋转磁场转速完全取决于供电频率，t为时间常数，p为电机的极对数，f 为供电电源频率。对于某选定电机，p保持不变，若供电频率f发生改变，则转速n会随之发生改变，使公式中各量达到平衡，从而实现调速的目的[9~10]。
变频调速的优点，是使得原来的机械调速转变成纯电气化的智能调速，这种调速方式不但降低了成本，而且保持了原来的机械性能。变频调速的具体特点有：
（1）可实现高效、高精度无级调速，调速比可达到20:1，符合传动机械的要求；
（2）能够软启、软停，可以避免启动时产生的冲击电流对电网造成一定的破坏，启动功耗小，寿命长，可靠性高；
（3）不受电源频率的影响，可以实现多种控制，如：开环、闭环手动/自动控制；
（4）提高了电机的使用效率，功率因数随转速功率的增大而增大；
（5）内部的微控制器，可以实现一机多控，具有良好的经济效益；
（6）为电机提供了多种保护功能，有利于电机的安全运行[11]。
3.2高效节能
随着社会的发展，能源危机日趋明显，并制约着国民经济的发展和人民生活水平的提高，是国民经济发展的基础性工业。但受资金、技术、能源价格的影响，中国能源利用效率比发达国家低很多。
据调查显示，针对注塑机采用变频调速，且不改变注塑机原来的结构，控制油泵几个过程的压力或
