摘要　　介紹了變頻技術(shù)的發(fā)展、特點，同時闡述了變頻牽引技術(shù)在國際國內(nèi)的應用

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　　在工業(yè)生產(chǎn)及國計民生中電機的使用十分廣泛，電機的傳動方式一般分為直流電機傳動及交流電機傳動。過去由于交流電機實現(xiàn)調(diào)速較困難或某些調(diào)速方式低效不夠理想，因而長期以來在調(diào)速領(lǐng)域大多采用直流電機，而交流電動機的優(yōu)點在調(diào)速領(lǐng)域中未能得到發(fā)揮。交流電動機的調(diào)速方式一般有以下三種。

　�。保┳儤O調(diào)速是通過改變電動機定子繞組的接線方式以改變電機極數(shù)實現(xiàn)調(diào)速，這種調(diào)速方法是有級調(diào)速，不能平滑調(diào)速，而且只適用于鼠籠電動機。

　　２）改變電機轉(zhuǎn)差率調(diào)速其中有通過改變電機轉(zhuǎn)子回路的電阻進行調(diào)速，此種調(diào)速方式效率不高，且不經(jīng)濟。其次是采用滑差調(diào)速電機進行調(diào)速，調(diào)速范圍寬且能平滑調(diào)速，但這種調(diào)速裝置結(jié)構(gòu)復雜（一般由異步電機、滑差離合器和控制裝置三部分組成），滑差調(diào)速電機是在主電機轉(zhuǎn)速恒定不變的情況下調(diào)節(jié)勵磁實現(xiàn)調(diào)速的，即便輸出轉(zhuǎn)速很低，而主電機仍運行在額定轉(zhuǎn)速，因此耗電較多，另外勵磁和滑差部分也有效率問題和消耗問題。較好的轉(zhuǎn)差率調(diào)速方式是串級調(diào)速。

　�。常┳冾l調(diào)速通過改變電機定子的供電頻率，以改變電機的同步轉(zhuǎn)速達到調(diào)速的目的，其調(diào)速性能優(yōu)越，調(diào)速范圍寬，能實現(xiàn)無級調(diào)速。

　　目前我國生產(chǎn)現(xiàn)場所使用的交流電動機大多為非調(diào)速型，其耗能十分驚人。如采用變頻調(diào)速，則可節(jié)約大量能源。這對提高經(jīng)濟效益具有十分重要的意義。

　　１　變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展

　　上世紀５０　年代末，由于晶閘管（ｓｃｒ）的研究成功，電力電子器件開始運用于工業(yè)生產(chǎn)，可控整流直流調(diào)速便成了調(diào)速系統(tǒng)中的主力軍。但由于直流電機結(jié)構(gòu)復雜，造價比交流電機高，直流電動機在運行中，炭刷接觸產(chǎn)生炭粉而易引起環(huán)火，須經(jīng)常維護，而且直流調(diào)速系統(tǒng)線路復雜，維修十分不便。因而便促進了世界各國對交流調(diào)速技術(shù)的開發(fā)和研制。

　　２０　世紀８０年代中期，隨著第三代電力電子器件，如門極可關(guān)斷晶閘管（ｇｔｏ）、大功率晶體管（ｇｔｒ）、絕緣柵雙極型晶體管（ｉｇｂｔ）等全控型電力電子器件的研制成功，以及電力電子器件從電流驅(qū)動型到電壓驅(qū)動型全控器件等的發(fā)展，日本等國已先后研制開發(fā)出了功率等級不同的把控制、驅(qū)動、檢測、保護及功率輸出集于一體的變頻調(diào)速產(chǎn)品，如圖１所示。從而使交流變頻調(diào)速的關(guān)鍵裝置———逆變器性能優(yōu)良，主電路簡單，驅(qū)動方便，工作可靠。同時隨著控制理論、微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，使交流電機變頻調(diào)速技術(shù)取得了突破性進展，并以其優(yōu)越的調(diào)速性能和良好的節(jié)能效果逐漸取代了直流調(diào)速系統(tǒng)和其他的調(diào)速方式，如變極調(diào)速、串級調(diào)速、滑差電機調(diào)速、整流子電機調(diào)速等。

　　隨著全球能源短缺趨勢的加劇以及交流變頻技術(shù)及變頻器產(chǎn)品的性能和功能日趨完善，使其越來越廣泛地應用在工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域中。據(jù)有關(guān)資料介紹，１９９４　年日本生產(chǎn)１００�。耄鳌∫韵碌闹行」ψ冾l器已達１００萬臺。除日本外，歐美等發(fā)達國家目前已形成了較完整的變頻器技術(shù)產(chǎn)業(yè)體系。

　�。病∽冾l調(diào)速技術(shù)的原理及特點

　�。保┳冾l調(diào)速技術(shù)的原理是把工頻５０�。瑁〉慕涣麟娹D(zhuǎn)換成三相頻率和電壓可調(diào)的交流電，通過改變交流電動機定子繞組的供電頻率，在改變頻率的同時也改變電壓，從而達到調(diào)節(jié)電動機轉(zhuǎn)速的目的（即ｖｖｖｆ技術(shù)）。目前的變頻器系統(tǒng)還采用微機控制技術(shù)，它可根據(jù)電動機負載的變化實現(xiàn)自動、平滑地增速或減速。

　　２）交流變頻調(diào)速系統(tǒng)一般由三相交流異步電動機、變頻器及控制器組成，它與直流調(diào)速系統(tǒng)相比具有以下顯著優(yōu)點：

　�。ǎ保┊惒诫妱訖C比直流電動機結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，價格低，它沒有換向器，運行可靠；

　�。ǎ玻┛刂齐娐繁戎绷髡{(diào)速系統(tǒng)簡單，易于維護；

　　（３）變頻調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速范圍寬，能平滑調(diào)速，其調(diào)速靜態(tài)精度及動態(tài)品質(zhì)好，而且節(jié)能顯著，是目前世界公認的交流電動機的最理想、最有前途的調(diào)速技術(shù)，因而在國際上獲得了廣泛的應用。

　�。场∽冾l牽引技術(shù)在國外的應用情況

　　隨著變頻技術(shù)的發(fā)展，使電力牽引系統(tǒng)有了很大的變化，其牽引與調(diào)速系統(tǒng)由最初的變阻調(diào)速發(fā)展到斬波器調(diào)速，進而發(fā)展到應用交流三相異步牽引電動機采用調(diào)壓變頻調(diào)速（ｖｖｖｆ）的牽引技術(shù)。目前世界上德、日等發(fā)達國家研制的地鐵和輕軌車輛幾乎全部采用交流變頻調(diào)速牽引技術(shù)。

　　例如，根據(jù)有關(guān)資料報導的德國采用ｂｒ１２０型交流變頻牽引電力機車試驗的結(jié)果表明，這種性能的機車比直流牽引車輛具有以下顯著的優(yōu)點：

　　１）在相同粘重時牽引力提高３０％；

　�。玻┕β室驍�(shù)高（ｃｏｓ漬可達到１），電網(wǎng)利用率提高３０％；

　　３）由