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變頻技術(shù)的迅速發(fā)展是建立在電力電子技術(shù)的創(chuàng)新、電力電子器件及材料的開發(fā)及器件制造工藝水平提高基礎(chǔ)之上的，尤其是高壓大容量絕緣柵雙極晶體管IGBT、集成門極換流晶閘管工IGCT器件的成功開發(fā)，使大功率變頻技術(shù)得以迅速發(fā)展，性能日益完善。目前市場(chǎng)上新型變頻器品牌繁多，各有千秋。通過分析發(fā)現(xiàn)，這類變頻器有許多共同點(diǎn)。下面對(duì)變頻器的現(xiàn)狀及其未來的技術(shù)發(fā)展方向進(jìn)行分析介紹。
　　
　　1。變頻器的市場(chǎng)情況：
　　
　　我國(guó)50％～60％的發(fā)電量用于交流電動(dòng)機(jī)，而容量在3kw以上，額定電壓一般為3～10kV的電動(dòng)機(jī)占電動(dòng)機(jī)總裝機(jī)容量的40％～50％。由于我國(guó)中壓變頻技術(shù)仍沒有形成產(chǎn)業(yè)化，落后于國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家，因此這部分電動(dòng)機(jī)在負(fù)載工況變化時(shí)，缺少經(jīng)濟(jì)可靠的調(diào)速手段，每天都在浪費(fèi)著大量的電能，因此國(guó)內(nèi)潛在著巨大的中壓大功率變頻器市場(chǎng)。國(guó)家計(jì)委預(yù)計(jì)在今后十五年內(nèi)，使我國(guó)變頻器總需求的投資額在500億元以上，而其中60％～70％是中壓大功率變頻器。我國(guó)的高壓變頻器市場(chǎng)具有其特殊性，包括：（1）行業(yè)性很強(qiáng)，主要集中在冶金、電力、供水、石油、化工、煤炭等行業(yè)。在工業(yè)用電中石油、煤炭等能源行業(yè)耗電占22.34％；化工占14.73％；冶金占14.18％；機(jī)械建材占10.96％；供水占10.53％。（2）目前全國(guó)各行業(yè)中，只有少數(shù)企業(yè)的高壓電機(jī)使用了調(diào)速方式，市場(chǎng)空白點(diǎn)多。（3）高壓變頻器屬投資類設(shè)備，主要用于節(jié)能和改善生產(chǎn)工藝。用戶是否購(gòu)買此類設(shè)備與政府的政策導(dǎo)向關(guān)系很大。如政府推廣力度較大，市場(chǎng)啟動(dòng)會(huì)快一些，反之則慢。另一方面市場(chǎng)還受國(guó)際、國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)大環(huán)境的影響以及國(guó)內(nèi)某些行業(yè)的整體經(jīng)濟(jì)效益好壞的影響。因此在未來市場(chǎng)發(fā)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(chǎn)品大舉進(jìn)入我國(guó)市場(chǎng)的可能性較大，各方應(yīng)有所準(zhǔn)備。
　　
　　2。變頻器的變頻技術(shù)的現(xiàn)狀
　　
　　交一交變頻是早期變頻的主要形式，適應(yīng)于低轉(zhuǎn)速大容量的電動(dòng)機(jī)負(fù)載。其主電路開關(guān)器件處于自然關(guān)斷狀態(tài)，不存在強(qiáng)迫換流問題，所以第一代電力電子器件—晶閘管就能完全滿足它的要求。由于其技術(shù)成熟，在國(guó)內(nèi)開發(fā)研制也最多，目前在國(guó)內(nèi)仍有一定的市場(chǎng)。交一交變頻在其主接線中需要大量的晶閘管，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維護(hù)工作量較大，并因采用移相控制方式，功率因數(shù)較低，一般僅有0.6～0.7，而且諧波成分大，需要無(wú)功補(bǔ)償和濾波裝置，使得總的造價(jià)提高。
　　
　　交一直一交變頻采用了多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如中一低一中方式，其實(shí)質(zhì)上還是低壓變頻，只不過從電網(wǎng)和電動(dòng)機(jī)兩端來看是高壓。由于其存在著中間低壓環(huán)節(jié)，所以具有電流大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、效率低、可靠性差等缺點(diǎn)。由于其發(fā)展較早，技術(shù)也比較成熟，所以目前仍廣泛應(yīng)用。隨著中壓變頻技術(shù)的發(fā)展，特別是新型大功率可關(guān)斷器件的研制成功，中一低一中方式具有被逐步淘汰的趨勢(shì)。而直接中壓變頻方式，因沒有中間的低壓環(huán)節(jié)，結(jié)構(gòu)上有著廣闊的發(fā)展前景。
　　
　　變頻器的逆變器普遍采用大功率場(chǎng)效應(yīng)管MOSET、大功率晶體管GTR、可關(guān)斷晶閘管GTO等的自關(guān)斷元件，其中GTR應(yīng)用最為普遍。但是在調(diào)制策略發(fā)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(guān)頻率，為此，GTR滿足不了這個(gè)要求，于是開發(fā)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(jié)合在一起的電壓型雙極／M05復(fù)合器件，IGBT具有輸入阻抗高、開關(guān)速度快、元件損耗小、驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單、驅(qū)動(dòng)功率小、極限溫度高、熱阻小、飽和壓降和電阻低、電流容量大、抗浪涌能力強(qiáng)、安全區(qū)寬、并聯(lián)容易、穩(wěn)定可靠及模塊化等一系列優(yōu)點(diǎn)，是一種極理想的開關(guān)元件。目前，電流2400A、電壓3300V、開關(guān)頻率40kHz的IGBT已在小、中、大功率范圍內(nèi)使用。IGBT不僅用于500V以下低壓變頻器，還可以用于IOOOV以上高壓變頻器以驅(qū)動(dòng)高壓電動(dòng)機(jī)。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。由于IGBT具有性能特好的優(yōu)勢(shì)，預(yù)計(jì)近十年內(nèi)不會(huì)被新開發(fā)的元件所取代。
　　
　　變頻器的技術(shù)發(fā)展動(dòng)向
　　
　　1。單元串聯(lián)多電平技術(shù)
　　
　　單元串聯(lián)多電平形式在諧波、效率和功率因數(shù)等方面存在著優(yōu)勢(shì)，在不要求四象限運(yùn)行時(shí)有著較廣泛的應(yīng)用前景。其中三電平控制具有許多優(yōu)點(diǎn)，包括：（1）采用三電平拓?fù)淠苡行У亟鉀Q電力電子器件耐壓不高的問題，適用于高電壓大功率。（2）三電平拓?fù)鋯蝹�(gè)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(jí)電壓階梯波減少了du／dt，使得對(duì)電機(jī)繞組絕緣沖擊減小。（4）三電平PWM方法把第一組諧波分布帶移至2倍開關(guān)頻率的頻帶區(qū)，利用電機(jī)繞組電感能較好地抑制高次諧波對(duì)電機(jī)的影響。采用三電平PWM方法，每個(gè)功率單元的IGBT開關(guān)頻率為600Hz，若每相5個(gè)功率單元串聯(lián)時(shí)，等效的輸出相電壓開關(guān)頻率為6kHz，可以降低開關(guān)損耗，提高變頻器效率，這種變頻器可適用于任何普通的高壓電動(dòng)機(jī)，且不必降額使用。雖然采用這種主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)會(huì)使器件的數(shù)量增加，但由于驅(qū)動(dòng)功率下降，開關(guān)頻率較低且不必采用均壓電路，使系統(tǒng)在效率方面仍有較大的優(yōu)勢(shì)，一般可達(dá)97％。并且，由于采用模塊化結(jié)構(gòu)，所有功率單元可以互換，維修也比較方便。（5）三電平拓?fù)淠墚a(chǎn)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(shù)
　　
　　在電力電子技術(shù)及應(yīng)用裝置向高頻化發(fā)展的今天，系統(tǒng)中特別是連接線的寄生參數(shù)產(chǎn)生巨大的電應(yīng)力，己成為威脅電力電子裝置可靠性的重要因素。從直流儲(chǔ)能電容至逆變器的器件之間的直流母線上的寄生電感在通常的硬開關(guān)逆變器中，由于瞬時(shí)切換時(shí)的過電壓，會(huì)使器件過熱，甚至有時(shí)使逆變器失控并超過器件的額定安全工作區(qū)而損壞，限制了開關(guān)工作頻率的提高。功率母線按其結(jié)構(gòu)包括：
　　
　　（1）電纜絞線是最常用的傳統(tǒng)功率母線，價(jià)廉簡(jiǎn)易，但在IGBT逆變器中，由于電纜線的自感大，與圓截面導(dǎo)線相比，扁平母線的自感只有圓導(dǎo)線的1／3一1／2，而所占的體積只有它的1／10一1／2。
　　
　　（2）印刷電路板母線主要用于小電流逆變器，但當(dāng)母線直流電流達(dá)到150A時(shí)，要求電路板的復(fù)銅層很厚，造價(jià)太高，另外用來連接多層導(dǎo)線板的穿孔不但占據(jù)較大的空間，而且會(huì)影響整機(jī)的可靠性。
　　
　　（3）裸銅板母線（平面并行母線）是一種工業(yè)上廣泛應(yīng)用的IGBT模塊饋電系統(tǒng)的傳統(tǒng)母線形式，其缺點(diǎn)是并行母線的互感較大。
　　
　　（4）支架式母線如果將正直流母線銅板放置在負(fù)直流母線板上方，中間用一層薄絕緣材料隔開的方法來制作母線，由于磁場(chǎng)的相互抵消，可以最大限度地降低互感，但其工藝復(fù)雜，不宜規(guī)模化生產(chǎn)。
　　
　　基于上述幾種功率母線都存在著不同的缺點(diǎn)，為此開發(fā)出了迭層功率母線。
國(guó)星光電副董事長(zhǎng)余彬海認(rèn)為，佛山LED照明需要一個(gè)樣板工程，能夠集中展示LED最前沿的產(chǎn)品。據(jù)悉，佛山照明燈具協(xié)會(huì)去年曾贊助佛山祖廟改造LED照明，但這項(xiàng)工程公益性太濃，對(duì)于企業(yè)的商業(yè)推廣價(jià)值并不高。

　　LED企業(yè)稱照明行業(yè)需要顛覆

　　這一合作設(shè)想源自當(dāng)前LED企業(yè)商業(yè)模式所處的困境。“LED從根基上已經(jīng)動(dòng)搖了傳統(tǒng)照明，過程很迅速，但也有很大的缺陷：LED至今仍停留在替代傳統(tǒng)照明的思維上。”佛山藍(lán)箭電子LED事業(yè)部經(jīng)理雒繼軍表示，LED不僅節(jié)能，更可以裝飾，但現(xiàn)在還是以替代為主，無(wú)論是政府項(xiàng)目、商場(chǎng)改造還是家居使用，都是用來替代傳統(tǒng)照明。而實(shí)際上LED更大的潛力、能量還沒有發(fā)揮出來。

　　此前，依靠EMC模式，一些LED企業(yè)大廠從政府工程中分到不少蛋糕，但在商業(yè)和家用市場(chǎng)，LED企業(yè)一直沒有找到合適的商業(yè)模式。

　　廣東昭信董事副總經(jīng)理萬(wàn)小承說，LED行業(yè)一直在不遺余力地向大眾推廣LED的節(jié)能效應(yīng)，但從實(shí)際效果看，普通消費(fèi)者并沒有認(rèn)同LED的環(huán)保理念。“為什么很多家居照明還不會(huì)去使用？實(shí)際上消費(fèi)者很精明，在他們的賬本中，照明電費(fèi)所占比例太小，所以LED節(jié)能的效益與整個(gè)家庭支出對(duì)比就不明顯了，這是普通家庭很難認(rèn)同LED的重要原因。”

　　“所有傳統(tǒng)照明企業(yè)都要革自己的命，這是行業(yè)的共識(shí)。就像手機(jī)從打電話功能演變成如今的智能系統(tǒng)，未來照明也要從功能化向智能化轉(zhuǎn)變。”廣東昭信董事副總經(jīng)理萬(wàn)小承表示，LED需要顛覆傳統(tǒng)照明來發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)，比如結(jié)合智能化控制等，打造光的藝術(shù)、照明的藝術(shù)、生活的藝術(shù)。

　　但他坦言，要顛覆傳統(tǒng)照明，企業(yè)目前還不敢“大手筆”。“短期內(nèi)，LED企業(yè)需要傳統(tǒng)形態(tài)的照明產(chǎn)品作為過渡橋梁。”

　　歐司朗把LED定義為電子產(chǎn)品，并沒有劃入照明產(chǎn)品序列，其所有的工藝跟傳統(tǒng)都不一樣。歐司朗廣州分公司業(yè)務(wù)發(fā)展經(jīng)理林俏玲表示，歐司朗的概念設(shè)計(jì)中，未來照明會(huì)是“沒有燈具的照明”。

　　“LED不能停留在比拼壽命、節(jié)能的階段，就如同手機(jī)一樣，過去是功能性競(jìng)爭(zhēng)，現(xiàn)在已快速發(fā)展至智能化競(jìng)爭(zhēng)。”雪萊特光電市場(chǎng)經(jīng)理魏志權(quán)告訴記者，該公司的第一代LED產(chǎn)品是全球最薄的LED臺(tái)燈，第二代產(chǎn)品是球泡燈，兩代都屬于替代型產(chǎn)品。而目前正在研發(fā)的第三代產(chǎn)品，思路上會(huì)發(fā)生變化，更加注重設(shè)計(jì)，比如健康照明、控制藍(lán)光溢出、控制頻閃等，再加上智能化技術(shù)，與過去的產(chǎn)品有很大不同。

　　創(chuàng)意園或成LED“試驗(yàn)場(chǎng)”？

　　“我會(huì)投幾百萬(wàn)、上千萬(wàn)來做這個(gè)事情，我的商業(yè)模式需要有意思的燈光，燈光是園區(qū)改造和吸引力見效最快的方式之一。”丘代倫說，其不介意創(chuàng)意園成為佛山LED照明的試驗(yàn)場(chǎng)，希望能夠有更大膽的方案。

　　該園區(qū)采購(gòu)部負(fù)責(zé)人表示，創(chuàng)意園一直在尋找合作方，改善園區(qū)夜晚的燈光表現(xiàn)，但一直找不到合適的方案。

　　但丘代倫強(qiáng)調(diào)，創(chuàng)意園采購(gòu)的不是燈泡，也不是燈具，“是燈光解決方案”。

　　國(guó)星光電副董事長(zhǎng)余彬海認(rèn)同這個(gè)模式。他稱，通用照明、景觀亮化、裝飾照明的融合會(huì)產(chǎn)生新的商機(jī)，而這種融合本身又需要新的技術(shù)模式、商業(yè)模式支撐。

　　去年底佛山祖廟正式啟用LED照明，這項(xiàng)工程就是由佛山照明燈具協(xié)會(huì)承擔(dān)，產(chǎn)品由歐司朗照明提供。此外，包括佛山福利院、南海福利院都獲得過該協(xié)會(huì)的LED捐贈(zèng)，但這類公益性項(xiàng)目對(duì)于企業(yè)的商業(yè)推廣效果并不明顯。

　　“佛山LED照明需要一個(gè)樣板工程，能夠集中展示LED最前沿的產(chǎn)品。”余彬海認(rèn)為。

　　萬(wàn)小承稱，LED產(chǎn)業(yè)一定是協(xié)同創(chuàng)新、跨界整合。“不僅僅是散熱等技術(shù)上的問題，還包括工業(yè)設(shè)計(jì)、燈光設(shè)計(jì)，協(xié)同創(chuàng)新才是燈光的系統(tǒng)解決方案”。