变频调速系统的发展现状与前景展望 

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前言

    当前全球经济发展过程中，有两条显著的相互交织的主线：能源和环境。能源的紧张不
仅制约了相当多发展中国家的经济增长，也为许多发达国家带来了相当大的问题。能源集
中的地方也往往成为全世界所关注的热点地区。而能源的开发与利用又对环境的保护有着

 

重大影响。全球变暖、酸雨等一系列环境灾难都与能源的开发与利用有关。

    能源工业作为国民经济的基础，对于社会、经济的发展和人民生活水平的提高都极为重
要。在高速增长的经济环境下，中国能源工业面临经济增长与环境保护的双重压力。有资
料表明，受资金、技术、能源价格的影响，中国能源利用效率比发达国家低很多。90 年代
中国高耗能产品的耗能量一般比发达国家高 12%-55%左右，90%以上的能源在开采、加工
转换、储运和终端利用过程中损失和浪费。如果进行单位 GNP 能耗（吨标准煤/千美元）的
国家比较（90 年代中期），中国分别是瑞士、意大利、日本、法国、德国、英国、美国、加拿
大的 14.4 倍、11.3 倍、10.6 倍、8.8 倍、8.3 倍、7.2 倍、4.6 倍、和 4.2 倍。1995 年，中国火电厂煤
耗为 412 克标准煤/kWh，是国际先进水平的 1.27

 

倍。

    由此可见，对能源的有效利用在我国已经非常迫切。作为能源消耗大户之一的电机在节
能方面是大有潜力可挖的。我国电机的总装机容量已达 4 亿千瓦，年耗电量达 6000 亿千
瓦时，约占工业耗电量的 80%。我国各类在用电机中，80%以上为 0.55-220kW 以下的中小
型异步电动机。我国在用电机拖动系统的总体装备水平仅相当于发达国家 50 年代水平。因
此，在国家十五计划中，电机系统节能方面的投入将高达 500 亿元左右，所以变频调速

 

系统在我国将有非常巨大的市场需求。

    目前，国内变频调速系统的研究非常活跃，但是在产业化方面还不是很理想，市场的
大部分还是被国外公司所占据。因此，为了加快国内变频调速系统的发展，就需要对国际

 

变频调速技术的发展趋势和国内的市场需求有一个全面的了解。

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全数字化控制系统

    随着计算机技术的发展，无论是生产还是生活当中，人民对数字化信息的依赖程度越
来越高。如果说计算机是大脑，网络是神经，那么电机传动系统就是骨骼和肌肉。它们之
间的完美结合才是现代产业发展方向。为了使交流调速系统与信息系统紧密结合，同时也

 

为了提高交流调速系统自身的性能，必须使交流调速系统实现全数字化控制。

    单片机已经在交流调速系统中得到了广泛地应用。例如由 Intel 公司 1983 年开发生产的
MCS - 96 系列是目前性能较高的单片机系列之一，适用于高速、高精度的工业控制。其高
档型：8×196KB、8×196KC、8×196MC

 

等在通用开环交流调速系统中的应用较多。

    由于交流电机控制理论不断发展，控制策略和控制算法也日益复杂。扩展卡尔曼滤波 、
FFT、状态观测器、自适应控制、人工神经网络等等均应用到了各种交流电机的矢量控制或
直接转矩控制当中。因此，DSP 芯片在全数字化的高性能交流调速系统中找到施展身手的
舞台。如 TI 公司的 MCS320F240 等 DSP 芯片，以其较高的性能价格比成为了全数字化交