大功率交流电机变频调速技术的研究

大功率交流电机变频调速技术的研究李崇坚(冶金自动化研究设计院，北京 10 7 ) 0 0 1

[摘要]论述了我国大功率交交 ( C—A ) A C变频调速技术的研究和国产化装备的研制工程，丰富并完善了大

功率交流调速理论，形成了自主创新的核心技术，解决了大功率交流调速装备的多项关键技术，动国产交推流调速装备步入国际先进行列，立足工程，得显著的经济效益和社会效益；取并介绍了我国第一套7 5MV . A三电平 IC G T交直交 ( C—D A C—A变频调速系统的研制，变频器结构紧凑、能良好、行可靠，到国际 C)该性运达

先进水平。 [关键词]大功率交流电机； 交流调速；交交变频；交直交变频

[中图分类号] T 2[ M3文献标识码] A[ 文章编号] 10 0 9—14 (0 9 0 0 3— 6 7 2 20 )5— 0 1 0

1前言交流电机变频调速是电力电子及电气传动学科的高新技术，功率交流电机变频调速是国家重大大技术装备的关键设备，是当前节能减排的重点推也广技术。交流电机变频调速不仅具有直流调速同样

大功率交流调速技术复杂，备容量大，及电装涉力电子、自动控制和电机等多个学科领域，该技术被少数国外大公司垄断，国家重点工程和重大装备中的大型交流调速系统长期依赖进口。为此，国家把

大功率交流调速装备国产化列为重大技术装备攻关项目。

优越的调速性能，有单机不受限制、积小、量还体重轻、动惯量小、转动态响应好、护简单、维节约能源等

2大功率交流调速系统的组成和技术难点大功率交流电机变频调速系统由交流变频电机、电力电子变频器、速控制系统三大部分组成。调2 1交流变频电机 .

许多优于直流传动的特点。该技术一出现就受到国 内外电工行业的极大关注。随着电力电子技术、微电子技术以及现代控制理论的发展，功率交流电大机变频调速得到长足的发展，在国民经济各领域并广泛应用。例如在国防与交通领域，功率交流变大频调速是大型舰船电力推进、高速机车牵引、悬浮磁列车的核心设备。在能源工业中，用交流调速来采

交流电

机分异步电机和同步电机，于同步电由

机具有功率因数高、变频容量小、态性能好等显著动优点，国际上 20 0k以上大功率变频调速多趋向 0 W于同步电机。 但是国内外学术界对同步电机调速理论的研究不多，变频同步电机的运行机理不清楚，特别是电机变频状态的阻尼绕组理论模糊，些学者提出同步一

驱动矿井提升机，西气东输、水北调的油、、输南气水送大型压缩机。尤其是交流变频调速可以节能 3 0%以上，为当前节能减排，成国家十大节能工程电机系统节能的重点推广技术。随着钢铁行业飞速发展，统的直流电机调速已不能满足轧钢机向大传

电机只设半阻尼，至不设阻尼绕组。同时我国钢甚铁厂从国外引进的装备多次出现电机阻尼绕组烧坏

型化、高速化发展，采用交流调速取代直流调速已成为趋势。【收稿日期] 2 0 0 9一O l一0 5

事故，变频同步电机调速理论有待于深入研究。

[作者简介]李崇坚( 92一)男， 15,广西合浦县人，冶金自动化研究设计院总工程师，教授级高级工程师，主要从事电力电子及电气传动研究；E—m i:lj a t . o a i@ ri Cr l e ime n

20 0 9年第 1 1卷第 5期

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2 2电力电子变频器 .

下，在交流调速理论与工程关键技术上取得创新。

大功率电力电子变频器面临的主要问题是大功

率、高电压、大电流、高效率和高可靠性，而变频器技术主要取决于电力电子器件的发展。目前，瓦级兆大功率变频器主要器件是晶闸管、控器件绝缘栅场双极晶体管 IB、成门极换向晶闸管 IC。通 G T集 GT过器件或者变频器串联可以提高输出电压，用并采联可以扩大电流，而提高系统的输出功率。按照从变换过程中有无中间直流环节，以把变频器分为可交交变频和交直交变频调速系统。 电力电子变频器产生的谐波、功冲击会对电无网产生污染公害，谐波治理是近年来“色电能”绿的图 1交交变频调速系统Fi . AC— AC a ib e s e d s se g1 - v ra l p e y t m

重要课题。谐波问题是所有变频器的共同问题，

尤其在大功率变频调速系统中更为突出。谐波会污染电网，及同一电网上的其他用电设备，至影响电殃甚

3 1深入研究了阻尼绕组理论，决了电机绕组烧 .解

毁的难题，带动国产变频同步电机研制成功针对国际上变频同步电机阻尼绕组存在的模糊

力系统的正常运行；波还会干扰通讯和控制系统，谐 严重时会使通讯中断，系统瘫痪。因此，大功率变频器的谐波与无功的计算，工程设计与谐波治理就成为该技术推广应用的难题。2 3调速控制系统 .

认识，深入研究了同步电机阻尼绕组理论，出同步提电机磁场定向控制存在动态过程磁链与转矩控制不

解耦的缺陷，阻尼绕组可以抵消动态过程的电枢反应，善磁链与转矩解耦控制特性，快电流响应，改加维持磁链恒定，抑制负载角振荡，高了同步电机的提

交流电机磁场定向控制理论于 2 0世纪 7代 0年出现，随后又提出交流电机直接转矩控制，这些调速

过载能力。阻尼绕组对高动态性能要求的轧机传动起重要作用。

理论的完善和实用化使交流电机调速系统的技术性能大大提高，到并超过了直流 …… 此处隐藏：8533字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……