大量的煤和石油未经深加工就燃烧,不仅热量利用率低,而且对环境造成严重污染。目前,汽车尾气的过量排放造成了全球温室效应,也是北京空气污染的主要原因之一。解决城市环境污染和交通拥堵的重要途径是发展高速公共交通(地铁、城市轻轨)和电动汽车,而高速电气化列车是实现城际快速交通的首选。他们的核心技术是80年代以来随着微电子技术迅速发展起来的一项新技术——现代电力电子和交流电机驱动技术。此外,大中型交流电机调速系统应广泛应用于轧钢、造纸、水泥制造、矿井提升、船舶螺旋桨等工业和民用领域。这时应用交流调速系统不仅可以达到节能的目的,而且可以使整个系统达到最佳性能,改善工艺条件,大大提高生产效率和产品质量。
从现有数据和市场上的大容量调速产品可以看出,全世界交流电机调速系统的硬件、软件和外围设备的年总销售额为48.5亿美元。欧洲、中东和非洲合计占39%,日本占27%,北美占21%,亚洲占12%,最后拉丁美洲占1%。从系统功率的销售分布来看,小功率调速系统仍然占据市场主导地位,1 ~ 4 kW调速系统占总销量的21%,5 ~ 40 kW系统占总销量的26%。然而,随着以IGBT和IGCT为代表的新型复合器件的耐压、电流和开关性能的快速提高,大容量交流电机调速技术必将得到快速发展和长足进步,其市场前景非常令人振奋。
在高性能、大容量交流电机驱动技术的研究和应用方面,国外远远领先于我们。大量MV A级高压变频器产品投入市场,应用于电力机车、船舶电力推进、轧钢、造纸、供水系统。交流电机变频调速技术及其产品已成为一些工业化国家的主导产业。目前,我国大中型交流调速系统的发展起步较晚,许多必要的场合被国外产品占领。
因此,开发性能可靠、价格低廉的高性能交流电机变频调速系统,并尽快将其批量生产,将促进国民经济的发展,实现经济增长方式的转变,降低单位。
能源消费,打破西方国家在这一领域的垄断地位,将具有重要的战略和现实意义。
由于功率器件和拓扑发展的突破,大容量交流电机调速技术的发展呈现出全新的面貌,蕴含着巨大的发展机遇。
传统的大功率逆变电路体积大、性能差、对电网谐波多,限制了其应用领域。而新型多电平逆变器由于其良好的动态性能,对电网和电机产生的谐波少,电压较高,越来越受到重视。PWM技术应用于多电平逆变器时,产生了一些改进方案,对高性能、大容量逆变器的应用起到了重要作用。
目前我国电机调速技术的特点主要是低压小容量调速对象,高压高效变频调速装置主要靠进口。面对节能和工艺改进的迫切需求和巨大的市场前景,国内高压大功率变频器产品的生产基本上刚刚起步。然而,困难与希望并存,挑战与机遇并存。在世界范围内,所有有能力生产和开发新型大功率变频调速装置的大型电气公司都是世界知名的。因为他们在电力电子技术的发展上一直按部就班,形成了从功率半导体器件到整机生产的一整套产业链条。市场的惯性和企业本身庞大的组织结构,使其无法立即转向新产品。中国是一个新兴的发展中国家。
发展中国家虽然在旧技术上有一些投资,但投资相对较少,负担也不大,可以马上转向最新技术的开发利用,借鉴别人的经验,跨过自己已经走过的路。