王浩

摘 要：由于我國面臨的能源需求供給嚴重不足，促生了節(jié)能環(huán)保概念的誕生。而在大型機械設備運轉(zhuǎn)中，運用大功率的交流電機進行變頻調(diào)控，來達到節(jié)能減排被證明是一種有效的途徑。同時這項技術涉及到了科技發(fā)展水平和國防建設等諸多方面，因此對于此項技術的研究和運用具有十分重要的實際意義。

關鍵詞：大功率 交流電機 變頻調(diào)速技術 應用 節(jié)能減排

中圖分類號：TM32 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）07（a）-0034-02

大功率交流電機的變頻調(diào)速技術的應用范圍十分廣泛，同時其所需要的核心技術具有很高的前瞻性和專業(yè)性。這項技術長期被外國所掌握并壟斷。為了打破這種壟斷，發(fā)展我國自主的交流電機的變頻調(diào)速技術，研發(fā)相應的控制系統(tǒng)，并在實際中推廣開來，推進我國整體科技化水平向前發(fā)展具有重大的現(xiàn)實意義。該文將就此項技術在實際中幾個方面的應用為例，來闡述此項技術的研究和應用對于我國的各方面所具有的重要意義。

1 大功率交流電機變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的組成部分

1.1 交流變頻電機

由于目前國際國內(nèi)對于大功率的交流電機的研究還處于初始階段，因此，大功率交流電機在變頻調(diào)控過程中使用的主要是同步電機[1]。其本身具有動態(tài)性能優(yōu)異、變頻時所具有的容量小、功率因數(shù)較高等特點。因為其承載能力較高，在運用的時候?qū)τ陬A設目標的實現(xiàn)，還是能夠及時有效的完成。

1.2 大功率的電力電子變頻器

隨著科技的不斷向前發(fā)展，電力電子變頻器的功率隨著器件材料的改進也是越來越大，這樣在需要進行的交流電機變頻調(diào)速的操作過程中，所能輸出的功率才能達到系統(tǒng)的要求，以滿足其應用過程中動能的負荷?？梢哉f，在這項技術的應用過程中，這個硬件設備的品質(zhì)決定了其最終技術所能達到的高度和效果[2]。因此，對于相關材料的開發(fā)和整合利用，是滿足日益變化的電器元件的需求的先決條件。

1.3 進行調(diào)速所需要運行的控制系統(tǒng)

由于交流電機的磁場定向控制理論的提出和完善，對于交流電機調(diào)控系統(tǒng)的效能大大提高，最終超過了直流調(diào)速所達到的效果，為其最終成為變頻調(diào)速系統(tǒng)的關鍵部分提供了堅實的基礎[3]。這方面技術由于被掌握在少數(shù)的國家和企業(yè)手中，因此，我國在進行自主化研究和開發(fā)的過程中，能夠借鑒的相關技術和經(jīng)驗比較少，就需要我國在這方面的研究所投入的人力物力資源較大，關注和重視程度也較高，來盡早攻破這個難題，早日開發(fā)出具有我國自主知識產(chǎn)權的操作運行系統(tǒng)。

2 大功率變頻調(diào)控技術在世界范圍內(nèi)相關領域的應用

2.1 軋鋼設備中，大功率變頻調(diào)控技術的使用

大型軋鋼設備由于在生產(chǎn)過程中所具有的精度和通用性都比較高，對于各方面的生產(chǎn)要求，都能得到滿足。因此，對于一個國家的工業(yè)化水平的發(fā)展和進程占有者舉足輕重的作用[4]。由于軋鋼設備的傳動系統(tǒng)所需求的功率很高，對于傳動過程中的過載能力要求很苛刻，這一領域長期被直流電機所占據(jù)，但是直流電機具有的先天缺陷，就導致了無法為其提供穩(wěn)定的功率輸出，造成了資源的浪費和動能的流失，矛盾比較突出。交流電機的出現(xiàn)并得到不斷的完善，最終取代了直流電機的位置，同時以交流電機為主體的大功率交流電機變頻調(diào)速系統(tǒng)完美的解決了軋鋼設備所需要的大功率穩(wěn)定輸出的問題，使得軋鋼設備的發(fā)展和進步明顯，為一個國家工業(yè)化建設起到了促進的作用[5]。

2.2 加熱爐傳動系統(tǒng)中的廣泛運用

冶金領域中，加熱爐的正常運轉(zhuǎn)能夠為社會提供源源不斷的成品，同時對于原料的深加工，也可以帶動相關附屬產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，帶來額外的經(jīng)濟效益。是冶金行業(yè)中不可或缺的設備。但是，由于加熱爐在正常運轉(zhuǎn)過程中，對功率的要求比較嚴格，這樣在生產(chǎn)中才能夠保持連貫性。加熱爐在運行的時候是用熱力來融化鋼坯，進行煉化和雜質(zhì)的剝離，產(chǎn)生的熱能較高，在液態(tài)雜質(zhì)的蒸發(fā)過程中，帶走了大量的熱量動能，造成了資源的浪費。生產(chǎn)過程中，由于功率因素的制約，首先要滿足日常的生產(chǎn)，因此，相關的雜質(zhì)剝離設備就無法安裝和運行。大功率的交流變頻技術在其中除了能夠提供功率的穩(wěn)定輸出外，還可以滿足相關設備在雜質(zhì)的吸出和剝離過程中對于功率的需求。節(jié)約了能源在使用過程中不必要的消耗，和尾氣、廢棄物對于環(huán)境的污染和破壞，對于日常生產(chǎn)和環(huán)境保護起到了促進的作用。

2.3 交通運輸業(yè)中，主要是船舶的廣泛應用

由于船舶，尤其是大型的遠洋貨輪在國際貨物運輸中成為了主要載體，因此提高遠洋船舶在實際中的運輸效率就成為了主要的難題[6]。船舶本身對于功率要求比較大，因為經(jīng)常需要做變向機動，瞬間的功率輸出較高。在機組的運行中，保證功率的變頻輸出就是重中之重。由于船舶長期漂泊于海上，海況較差、環(huán)境濕度等變化明顯、氣候跨度比較大等特點，這就要求其為機組配備的交流電機變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，要具有這較好的適應性和可靠性，畢竟，在茫茫大海上，動力是生存的至關重要的因素。交流電機變頻調(diào)速技術使得船舶在動力方面沒有了后顧之憂，只要進行簡單的維護，就可以保證長時間、高負荷運轉(zhuǎn)，同時在機動時又能滿足功率的需求，在船舶運輸行業(yè)中發(fā)揮著不可估量的作用。

不難從以上幾個方面看出，交流電機變頻技術在諸多領域中的地位和作用。因此，掌握具有自主知識產(chǎn)權的變頻調(diào)節(jié)技術，推動國家戰(zhàn)略安全和經(jīng)濟發(fā)展都有著不可忽視的作用。此項技術長期的被壟斷，就要求我們從基礎開始，逐步的探索出具有我國特色，適應我國需要的創(chuàng)新理念，來應用到實際中，打破壟斷主義對我國發(fā)展需求的枷鎖[7]。

3 我國在交流電機變頻調(diào)速技術領域所取得的顯著成果

3.1 研究出獨特的具有自主知識產(chǎn)權的水冷式變頻器的模塊結構

隨著計算機技術的不斷發(fā)展與更新，我國對這方面的研究也在充分運用其出色的運算能力來建立相關模塊結構和系統(tǒng)。在參考了世界上比較先進的設備構成后，設計出了一套獨特的具有我國自主知識產(chǎn)權的模塊結構。該結構中，采取了相當廣泛的設計思路和理念，充分的發(fā)揮了主觀能動性，合理的利用了現(xiàn)有資料和結構空間，采取了多項措施來改進水路結構，解決了其水冷的過程中發(fā)生的密封性問題。同時采用模塊化設計，大大簡化了工藝和流程，規(guī)范了相關部件的規(guī)格，極大的壓縮了交流電機變頻器的空間，有效的對其小型化、精確化、功率密度進行了優(yōu)化，達到和超過了世界總體水平。endprint

3.2 研發(fā)了多核心數(shù)字化控制系統(tǒng)

實際中，脈沖信號由光纖進行傳導，最終到達功率模塊，在控制系統(tǒng)與高壓柜之間實現(xiàn)了安全隔離和數(shù)據(jù)信號的有效傳輸，同時多核心的運用，使其在出現(xiàn)不同級別的問題時能夠自主運算，得出問題相對應的等級，通過顯示屏體現(xiàn)在操作者面前，使得操作者能夠?qū)ο到y(tǒng)產(chǎn)生的軟件問題和硬件問題進行及時的維護和修復，各系統(tǒng)之間的實時通訊，極大的加強了相關系統(tǒng)的互聯(lián)性，極大的促進了我國在交流電機變頻調(diào)控領域內(nèi)的發(fā)展，取得了長足的進步[8]。

3.3 掌握和建立了一套具有我國特色的變頻器試驗標準

由于經(jīng)濟全球一體化進程的加快，使得我國在這方面都能夠得到更多的相關資料方面的幫助，在充分借鑒和參考了國外大功率變頻器相關理論和經(jīng)驗數(shù)據(jù)，對其標準化建立規(guī)則的深入研究并做總結后，得出了我國自主的變頻器實驗標準，填補了該領域的空白，為其日后發(fā)展提供了基石。

4 結語

綜上所述，大功率的交流電機變頻調(diào)控技術的興起和應用，在諸多領域內(nèi)都起到了十分重要的作用。在我國由于開展研究和應用的時間尚短，同時國外對相關技術的壟斷現(xiàn)象比較嚴重，就導致了我國只能采取摸著石頭過河，邊探索邊發(fā)展的模式。因此，在面對探索的過程中暴漏出來的問題，新障礙的產(chǎn)生，要保持一個平和的心態(tài)去應對，做到不氣餒、不焦躁，在科學研究的領域里，沒有一步登天的可能。只有自身端正態(tài)度，擺好心態(tài)，相信在變頻調(diào)控技術中，取得成就只是時間早晚的問題。

參考文獻

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[2] 李崇堅.大功率交流電機變頻調(diào)速技術的研究[J].電力電子，2010（1）：11-16.

[3] 李崇堅.中電壓大功率交流變頻調(diào)速技術在軋鋼設備中的應用[J].電力電子，2003（1）：25-32.

[4] 鄭麗.交流變頻調(diào)速在加熱爐傳動系統(tǒng)的應用研究[D].天津大學，2012.

[5] 李崇堅.大功率交流變頻調(diào)速技術在軋機傳動裝備中的應用[C]//中國科學技術協(xié)會.節(jié)能環(huán)保和諧發(fā)展—— 2007中國科協(xié)年會論文集（一）.中國科學技術協(xié)會.2007：7.

[6] 肖樂明.交流電機變頻調(diào)速技術在船舶的應用[J].航海技術，2007（2）：51-53.

[7] 王建峰，秦慶國，李永軍，等.淺談交流電機的變頻調(diào)速[J].科技創(chuàng)新與應用，2012（13）：96.

[8] 李澤明.淺析交流電機變頻調(diào)速技術的節(jié)能效果及應用[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟，2012（11）：147-148.endprint