1、引言

通常，我們把用來驅動1kV以上交流電動機的中、大容量變頻器稱為高壓變頻器。按照國際慣例和我國國家標準，當供電電壓大于或等于10kV時稱高壓，小于10kV時稱中壓。因此，相應額定電壓1～10kV的變頻器應分別稱為中壓變頻器和高壓變頻器。但考慮到在這一電壓范圍內的變頻器有著共同的特征，且我們習慣上也把額定電壓為3kV或6kV的電動機稱為“高壓電機”，因此，為簡化敘述起見，本文也稱之為“高壓變頻器”。

截止2006年底，我國發(fā)電裝機總容量已突破5億kW，為5.08億kW。其中火電裝機約占80%，為4億kW左右。全國年發(fā)電量已突破2萬億kWh。而我國的能源利用率卻平均比發(fā)達國家低20%左右！

全國電動機裝機總容量已達4億多kW，年耗電量達12000億kWh，占全國總用電量的60%，占工業(yè)用電量的80%；其中風機、水泵、壓縮機的裝機總容量已超過2億kW，年耗電量達8000億kWh，占全國總用電量的40%左右。70%以上的風機、水泵、壓縮機應調速運行，而至今僅有約5%左右調速運行。

若按風機、水泵和壓縮機總裝機容量的50%進行調速節(jié)能改造，則可改造容量達1億kW，其中40%為中高壓電機，容量占60%。若按電機平均出力為60%，年運行4000h，平均節(jié)電率為20～30%（平均25%）計算，則年節(jié)電潛力為600億kWh！整個電機系統(tǒng)的節(jié)電潛力約為1000億kWh，改造和更新預計需投入2000～3000億元人民幣。

根據國家節(jié)能計劃，我國每年應節(jié)約和少用能源7000萬噸標準煤，通過基本建設項目及技術改造措施，每年可形成約3000萬噸標準煤的節(jié)能能力，而每形成一噸標準煤的節(jié)能能力需投資2000元（約為開發(fā)等量能源費用的三分之一），則每年需節(jié)能投資600億元，“十五”期間共需3000億元人民幣，“十一五”期間將更多。

由于我國經濟的高速發(fā)展,發(fā)電裝機仍以高速發(fā)展。但電力運行的一些主要指標和裝備指標與發(fā)達國家相比仍有很大差距我國火電機組的平均煤耗為400gkWh,比發(fā)達國家高出約70～100gkWh;發(fā)達國家發(fā)電廠的廠用電率為3.7%～6%,而我國的廠用電率為4.7%～10.5%,加之線損,我國送到用戶的電能要比發(fā)達國家多耗電9.5%,相當于22000MW裝機容量,即22個百萬大廠的年發(fā)電量。因此,我國的節(jié)能形勢十分嚴峻！

2、變頻調速技術的發(fā)展歷史及現狀

變頻調速技術涉及到電力、電子、電工、信息與控制等多個學科領域。隨著電力電子技術、計算機技術和自動控制技術的發(fā)展，以變頻調速為代表的近代交流調速技術有了飛速的發(fā)展。交流變頻調速傳動克服了直流電機的缺點，發(fā)揮了交流電機本身固有的優(yōu)點（結構簡單、堅固耐用、經濟可靠、動態(tài)響應好等），并且很好地解決了交流電機調速性能先天不足的問題。交流變頻調速技術以其卓越的調速性能、顯著的節(jié)電效果以及在國民經濟各領域的廣泛適用性，而被公認為是一種最有前途的交流調速方式，代表了電氣傳動發(fā)展的主流方向。變頻調速技術為節(jié)能降耗、改善控制性能、提高產品的產量和質量提供了至關重要的手段。變頻調速理論已形成較為完整的科學體系，成為一門相對獨立的學科。

20世紀是電力電子變頻技術由誕生到發(fā)展的一個全盛時代。最初的交流變頻調速理論誕生于20世紀20年代，直到60年代，由于電力電子器件的發(fā)展，才促進了變頻調速技術向實用方向發(fā)展。70年代席卷工業(yè)發(fā)達國家的石油危機，促使他們投入大量的人力、物力、財力去研究高效率的變頻器，使變頻調速技術有了很大發(fā)展并得到推廣應用。80年代，變頻調速已產品化，性能也不斷提高，發(fā)揮了交流調速的優(yōu)越性，廣泛地應用于工業(yè)各部門，并且部分取代了直流調速。進入90年代，由于新型電力電子器件如IGBT（絕緣柵雙極型晶體管Insolated Gate Bipolar Transistor）、IGCT（集成門極換流型晶閘管Integrated Gate Commutated Thyristor）等的發(fā)展及性能的提高、計算機技術的發(fā)展，如由16位機發(fā)展到32位機以及DSP（數字信號處理器Digital Signal Processor）的誕生和發(fā)展（如磁場定向矢量控制、直接轉矩控制）等原因，極大地提高了變頻調速的技術性能，促進了變頻調速技術的發(fā)展，使變頻器在調速范圍、驅動能力、調速精度、動態(tài)響應、輸出性能、功率因數、運行效率及使用的方便性等方面大大超過了其它常規(guī)交流調速方式，其性能指標亦已超過了直流調速系統(tǒng)，達到取代直流調速系統(tǒng)的地步。目前，交流變頻調速以其優(yōu)異的性能而深受各行業(yè)的普遍歡迎，在電力、軋鋼、造紙、化工、水泥、煤炭、紡織、鐵路、食品、船舶、機床等傳統(tǒng)工業(yè)的改造中和航天航空等高新技術的發(fā)展應用中無不看到變頻調速技術的蹤影，變頻調速技術取得了顯著的經濟效益。

變頻調速技術的現狀具有以下特點：

（1）在功率器件方面，近年來高電壓、大電流的SCR、GTO、IGBT、IGCT等器件的生產以及并聯、串聯技術的應用，使高電壓、大功率變頻器產品的生產及應用成為現實。
（2）在微電子技術方面，16位、32位高速微處理器以及DSP和ASIC（專用集成電路Application Specific IC）技術的快速發(fā)展，為實現變頻器高精度、多功能化提供了硬件手段。
（3）在控制理論方面，矢量控制、磁通控制、轉矩控制、智能控制等新的控制理論為研制高性能變頻器的發(fā)展提供了相關理論基礎。
（4）在產品化生產方面，基礎工業(yè)和各種制造業(yè)的高速發(fā)展，促進了變頻器相關配套件的社會化、專業(yè)化生產。

3、國內外高壓變頻器的分類、比較和應用情況

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