功率器件在静止变频技术中的应用

　　我国20 世纪80 年代以前的静止变频技术由于受到电力电子器件技术的影响，一直处于停滞不前的状态，各个行业感应加热用中频电源基本上使用中频变频电机供电。随着20 世纪90 年代初电力电子器件的发展，目前国内中频电机组正呈被淘汰的格局，静止变频设备开始大量使用，特别是在音频、超音频领域，表现更为明显。80 年代、90 年代，国内静止变频基本上采用晶闸管作为功率开关元件，工艺水平基本上以8KC为上限。到2000 年，国内开始出现采用IGBT作为功率开关器件的变频技术，工作频率可达20KC，功率可达300KW。目前国内已出现50KC、100KW 的全固态电源，可以说静止变频技术目前国内处于高速发展的阶段。

　　变频技术的原理是通过改变电机的转速来改变电机的输出功率，从而实现节能、精确控制和安全控制等功能。变频技术的应用主要有：首先，可以用于家用电器，如空调、冰箱、洗衣机等，以实现节能控制；其次，可以用于工业设备，如机床、泵、风机等，以实现精确控制；最后，可以用于安全控制，如电梯、自动门等，以实现安全控制。

　　功率器件在静止变频技术中的应用

　　功率器件在静止变频技术中的应用主要有三个方面：首先，功率器件可以用来控制电机的转速，从而实现变频控制；其次，功率器件可以用来控制电机的功率，从而实现节能控制；最后，功率器件可以用来控制电机的转矩，从而实现精确控制。此外，功率器件还可以用来控制电机的启动和停止，从而实现安全控制。

　　变频调速技术的发展

　　上世纪50 年代末，由于晶闸管（SCR）的研究成功，电力电子器件开始运用于工业生产，可控整流直流调速便成了调速系统中的主力军。但由于直流电机结构复杂，造价比交流电机高，直流电动机在运行中，炭刷接触产生炭粉而易引起环火，须经常维护，而且直流调速系统线路复杂，维修十分不便。因而便促进了世界各国对交流调速技术的开发和研制。

　　20 世纪80年代中期，随着第三代电力电子器件，如门极可关断晶闸管（GTO）、大功率晶体管（GTR）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）等全控型电力电子器件的研制成功，以及电力电子器件从电流驱动型到电压驱动型全控器件等的发展，日本等国已先后研制开发出了功率等级不同的把控制、驱动、检测、保护及功率输出集于一体的变频调速产品，如图1所示。从而使交流变频调速的关键装置———逆变器性能优良，主电路简单，驱动方便，工作可靠。同时随着控制理论、微电子技术和计算机技术的发展，使交流电机变频调速技术取得了突破性进展，并以其优越的调速性能和良好的节能效果逐渐取代了直流调速系统和其他的调速方式，如变极调速、串级调速、滑差电机调速、整流子电机调速等。

　　随着全球能源短缺趋势的加剧以及交流变频技术及变频器产品的性能和功能日趋完善，使其越来越广泛地应用在工业生产的各个领域中。据有关资料介绍，1994 年日本生产100 kW 以下的中小功变频器已达100万台。除日本外，欧美等发达国家目前已形成了较完整的变频器技术产业体系。