文| AI 财经 社 麻策 王灿
编| 赵艳秋
“整体风险我们认为是可控的。”TCL华星高级副总裁赵军在9月初的一场媒体沟通会上，谈及中国面板行业是否存在被卡脖子的风险时对AI 财经 社说。
芯片行业在关键技术上遭到美国卡脖子，继而引发了国内对国产面板行业的担忧，毕竟一块屏、一颗芯，是很多电子产品的标配。
图/视觉中国
令赵军做出上述判断的，是中国大陆已成为全球液晶显示行业的核心。在中国大陆地区，到2021年建设完成的、能生产32英寸以上大尺寸液晶的高世代生产线，将达到21条，产线布局占到了全球约三分之二。从产能占比来看，2019年中国大陆占到全球的42%，今年将达到51％，明年则会继续攀升至63%。
“中国半导体显示行业、面板行业已经成为国外在这个领域公司的主要业务来源。他们不会自己卡自己的脖子。”赵军在沟通会上说。
另一方面，一位行业人士告诉AI 财经 社，美国自己并没有发力显示行业，在该领域的影响力相对较小。
但就在几天之前，三星、LG显示断供华为高端手机面板的消息传来，主要原因是两家厂商的高端显示面板驱动芯片使用了美国技术。因此，即便它们均非美国企业，也不可向华为供货。这是一个不好的信号。而国内显示行业的关键设备和先进材料，还依赖日韩供应商。
中国面板行业有无被卡脖子的风险？“就看美国是否通过长臂管辖，限制日韩企业。”一位行业人士对AI 财经 社说。
依赖日韩
国内显示屏行业的一些关键设备和先进材料，依然依赖于海外供应商，集中在日韩。
在大部分手机都采用的OLED显示屏领域， 真空蒸镀机号称“屏幕界的光刻机”。 蒸镀是OLED生产工艺中的核心环节，就像光刻机之于芯片一样，蒸镀机把握着全球OLED行业命脉。京东方前工程师肖颂对AI 财经 社说：“蒸镀机理论上比光刻机还要难。”
而这项心脏技术掌握在日本佳能手中。高端蒸镀机全部来自日本一家名叫Canon Tokki的小工厂。Tokki于2007年被佳能收购。不论是三星显示部门还是国内的华星光电、京东方，想量产稳定可靠的OLED显示屏，都离不开这家企业。 但Tokki蒸镀机的年产能不到10台，单台售价过亿美元，十分昂贵且抢手。
图/视觉中国
“基本被三星买完了，国内很少抢到。”肖颂称。
三星作为Tokki早期客户，曾在2006年后者面临生死存亡的时候，坚持合作帮助它度过了生存危机。后来，双方签订了协议，一度每年生产的设备全部供货给三星。这也让三星在OLED抢占了先机。直到2017年Tokki产能提升后，京东方和华星光电才拿到采购名额。
除了“屏幕界光刻机”之外，做过光刻胶市场调研的行业人士杜锋对AI 财经 社说，京东方号称现在采用的光刻胶有相当一部分是国产自研了。“但其实是日本合成橡胶公司（JSR）给它的专利授权和技术提供。”
他解释道：“简单来说就是，在国内购买普通原料，然后跟日本公司提供的一些占比极低的材料，搅拌混合，在一个无尘车间内把它做成光刻胶。”
光刻胶是面板制造的上游关键原料，相关技术被美日垄断，日本在成品及上游材料方面占支配地位。“没有人家的核心原料，你是肯定做不出来的。”杜锋说， “我们只是完成了一个表面的国产化，但其实还是一个高级的组装工厂。”
除了光刻胶，能够让玻璃导电发光、最终变成屏幕的关键，是ITO靶材技术，同样被日本主导。“ITO是在玻璃上面电镀用的，是一种透明的导电材料。”肖颂告诉AI 财经 社，ITO靶材国内每年大概消耗超过1000吨，大部分特别是高端的部分均为进口。
“现在ITO靶材国内能做，但是在尺寸上突破困难，而且产出效率远赶不上国外。”基于他去年的了解， 国内可以做出的靶材长度不超过800毫米，而日韩企业可以做到3000毫米，差距明显。 资料显示，中国是ITO靶材最大的需求国，需求量占全球的25%。有统计称，2019年之前，国内ITO靶材近9成依靠进口。
而ITO靶材的生产设备“烧结炉”，顶尖的基本上也都来自日本。据称这样一台设备的售价动辄上千万元。而烧结工艺更是各家压箱底、不会售卖的秘方。
此外，面板核心材料偏光片，国内自给率也处于较低水平，仍需大量进口。目前全球偏光片产业也主要由日本日东电工、韩国三星和LG、中国台湾企业奇美材料和明基材料主导。
除了日韩，美企在高世代玻璃基板上具有较大话语权。玻璃基板是面板行业的最上游，绝大部分市场份额被美国康宁、日本旭硝子等几个大厂瓜分。
“每一个有京东方工厂的地方，都有康宁工厂。“肖颂告诉AI 财经 社，基本上已经属于配套设施。
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AI 财经 社了解到，京东方和华星光电都形成了较为稳固的玻璃基板供应配套。京东方主要是与美国康宁合作，而华星光电则主要由日本旭硝子提供配套供应。
“康宁世界第一，其它都和它有差距，日韩也不行。”肖颂说。美国康宁参与到中国市场超过35年，在中国的17座城市建立了办公室，也是国内手机厂商外屏主要的供应商。其在中国投资巨大。截至2019年底，康宁在中国的投资规模已超70亿美元。
美国通过康宁在面板行业掌握着一定的话语权。但肖颂分析，美国通过康宁打压中国的可能性几乎为零。中国市场是康宁除北美以外最大的市场，失去中国市场，将给双方都造成无法弥补的损失。
“如果美国刻意打击，还要看日本、韩国是否跟随。单纯美国来说影响不大，美国带来的影响主要是贸易连带。”肖颂称。
而造成国内企业在关键技术上对外依赖的现实原因，一方面，过去大家认为，企业越大，越需要全球化，虽然上游材料设备国产化率在逐步提高，但不到万不得已，还是进口成本低。另一方面，则是国产全链条对核心技术的重视和投入都不够。过去多年，类似关键技术落后于人的呼吁很多，但改观很小。
国内双雄格局
虽然上游材料设备依赖海外，但不可否认，近年来，中国液晶显示面板的生产已经走在了世界最前列，在效率、竞争力、市场响应速度方面，都有着巨大优势。其中，大尺寸液晶面板中国已经处于全球领导地位。到2023年，大尺寸液晶面板中国会达到或超过全球70%的产量。
同时， 日韩企业在加速退出液晶面板业务 ，韩国两大厂商三星和LG均在今年退出，转而聚焦以OLED为代表的新型产业，而OLED显示屏更轻薄、色彩显示更佳。
图/视觉中国
分析人士告诉AI 财经 社，中国大陆面板行业崛起，产能的提升加剧了竞争，令液晶面板价格持续低迷，叠加疫情，负担进一步加重，是韩企退出的重要原因。
不过，肖颂对AI 财经 社称，三星退出液晶面板生产，是因为“其他所有的液晶厂都需要用三星的技术和设备”。“三星在用液晶技术来赚钱，然后发展OLED。”他表示，三星的技术和设备不光局限在面板生产上，面板生产的上游也依靠它。“液晶对三星来说依然有利可图。”
三星和LG显示的退出，令液晶面板的产能进一步向中国大陆集中，多家分析机构对京东方、华星光电持看涨态度。“随着面板双龙头市场占有率的提升，行业周期性显著缩短，面板价格波动将大为放缓，格局长期看好。”信达电子研究认为，此轮面板景气度上行周期将持续1-2年。
8月28日，TCL宣布以约10.8亿美元收购苏州三星电子液晶显示 科技 有限公司60%的股权，以及三星显示有限公司100%股权，从而获得8.5代LCD生产线。
“液晶电视面板出货量最高的还是京东方，但我们并购了那几家产线后，规模基本上差不多了。“TCL华星光电LCD开发中心总经理赵斌告诉AI 财经 社。两家企业分列全球液晶电视面板出货量、出货面积第一和第二位。双雄格局的确立，有利于进一步提升中国大陆面板显示行业的绝对话语权。
“华星更像TCL的配套企业，自给自足的感觉。“肖颂称，京东方在规模上更有优势。
“从现有液晶面板的技术格局来看，双方确实要竞争。”赵斌称，两家是不同的技术流派，华星光电采用的是VA，京东方是IPS，两者均是液晶显示器常见的面板类型，但华星光电更类似三星，京东方更像LG。
双方也会在未来的竞争中，相互渗透。华星光电此前收购中国电子信息产业集团的工厂，该厂技术流派和京东方类似。而京东方此前也期望加入苏州三星厂的竞购。“两方可能会有一个技术融合的过程。”赵斌说。
据AI 财经 社了解，华星的技术路线能为TV面板提供更好的对比度，更快的响应速度，三星、索尼的产品都属于这样的阵营。而京东方是另外一种方式，应用更广。在投资上，京东方更加多元化，华星更加聚焦。
下一代技术竞赛开启
大尺寸LCD面板已成为中国厂商的天下，但一位京东方LCD产线员工对AI 财经 社表达了悲观情绪：“要废了。”他加入京东方超过5年， 近来愈发感受到“LCD没有前景了”。
OLED取代液晶，似乎已是大势所趋。三星凭借先发优势已经拿下OLED市场超80%的份额。中国企业尚需时间追赶。
这是来自一线工人的直观感受。但企业的管理者们有着截然不同的看法。TCL赵斌认为，下一代显示技术4-5年就会比较成熟，但产品商业化可能要等到十年以后，“这十年间应该还是LCD占主流”。
但下一代显示技术——印刷OLED和Micro LED竞赛早已提前打响。目前，国内参与新技术研发及生产的企业，一类是京东方、华星光电为代表的面板企业，另一类是传统LED芯片厂商。液晶取代CRT，液晶电视市场迎来了几十年的蓬勃发展。而目前液晶显示技术已经达到发展瓶颈。业内认为，印刷OLED、Micro/Mini LED等创新显示技术才是显示行业的未来。
OLED面板主要有两种制造工艺，一种是前文提到的蒸镀工艺，另一种就是喷墨打印，也就是印刷OLED。后者被认为能极大提高有机材料利用率，降低成本，也更适合量产。
华星光电在2015年就开展了印刷OLED的布局，2016年建了国内首条针对G4.5代试验线，今年跟日本TJP合作，利用其在日本的产线进行OLED量产屏的开发。
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据赵军介绍，在2022年到2023年间，华星将会投建第一条8.5代线的印刷OLED工厂。“如果能实现的话，相信是世界第一条高世代柔性印刷OLED产线。”赵军称。
而Micro LED被认为是显示技术的”终极形态”，其直接由像素点产生颜色，从而提高了色彩表现。媒体报道，华星已经实现了mini背光产品的样板出库，预计明年产出。mini LED被认为是向Micro LED的过渡产品。
京东方对印刷OLED也有持续投入，在合肥的实验线上进行技术、工艺、量产效率、成本对比评估。但据京东方EVP、显示与传感器件事业群CEO高文宝回复投资者提问中提到，京东方尚没有确定最终的技术路线，暂时也没有相关的产能建设计划。在Mini LED技术方面，京东方也在研发，预计今年4季度量产出货。
分析师预计，中国面板企业未来的规模效应将带来盈利的快速增长，有了资金支持，中国在更先进的microLED面板技术上将有机会赶上韩国面板企业。
（应采访对象要求，文中肖颂、杜锋为化名）
随着我国电力技术和科技的快速发展，电力变频器广泛的应用于工业生产以及人类日常生活中。这是我为大家整理的变频器应用技术论文参考 范文 ，仅供参考!变频器应用技术论文参考范文篇一：《变频器节能技术应用与研究》
【摘 要】本文根据水泵、风机轴功率与转速的平方成正比的特点，阐述变频调速节能原理，提出泵与风机应采用变频技术，已降低成本，延长设备使用寿命，提高经济效益。
【关键词】变频器节能水泵风机
0 引言
锅炉是比较常见的用于集中供热设备，通常情况下，由于气温和负荷的变化，需对锅炉燃烧情况进行调节，传统的调节方式其原理是依靠增加系统的阻力，水泵采用调节阀门来控制流量，风机采用调节风门挡板开度的大小来控制风量。但在运行中调节阀门、挡板的方式，不论供热需求大小，水泵、风机都要满负荷运转，拖动水泵、风机的电动机的轴功率并不会改变，电动机消耗的能量也并没有减少，而实际生产所需要的流量一般都比设计的最大流量小很多，因而普遍存在着“大马拉小车”现象。锅炉这样的运行方式不仅损失了能量，而且增大了设备损耗，导致设备使用寿命缩短，维护、维修费用高。把变频调速技术应用于水泵(或风机)的控制，代替阀门(或挡板)控制就能在控制过程中不增加管路阻力，提高系统的效率。变频调速能够根据负荷的变化使电动机自动、平滑地增速或减速，实现电动机无级变速。变频调速范围宽、精度高，是电动机最理想的调速方式。如果将水泵、风机的非调速电动机改造为变频调速电动机，其耗电量就能随负荷变化，从而节约大量电能。
1 变频器应用在水泵、风机的节能原理
图1为水泵(风机)的H-Q关系曲线。图1中，曲线R2为水泵(风机)在给定转速下满负荷时，阀门(挡板)全开运行时阻力特征曲线曲线 R1为部分负荷时，阀门(挡板)部分开启时的阻力特性曲线曲线H(n1)和H(n2)表示不同转速时的Q=f(H)曲线。采用阀门(挡板)控制时，流(风)量从Q2减小到Q1，阻力曲线从R2移到R1，扬程(风压)从HA移到HB。采用调速控制时，H(n2)移到H(n1)，流(风)量从Q2减小到Q1，扬程(风压)从HA移到HC。
图1 水泵(风机)的H-Q关系曲线
图2为水泵(风机)的P-Q的关系曲线。由图2可以看出，流(风)量Q1时，采用阀门(挡板)控制的功率为PB。采用变频调速控制的功率为 PC。ΔP=PB-PC就是节省的功率。
图2 为水泵(风机)的P-Q的关系曲线
如果不计风机的效率η，则采用阀门(挡板)时的功率消耗在图中由面积OHBBQ1所代表，而采用调速控制时的功率消耗由面积OHCCQ1所代表，后者较前者面积相差为HCHBBC，即采用调速控制流(风)量比采用阀门(挡板)控制可节约能量。
2 水泵、风机的节能计算和分析
通常转速n与频率f成正比，若将电动机的运行频率由原来的50Hz降至40Hz时，其实际转速则降为额定转速的80%，即实际转速nsn和额定转速nn：nsn=(■)nn=0.4nn。设K为电机过载系数，则电动机额定功率Pn=Kn■■。因此电动机运行在40Hz时，实际功率为：
Psn=Kn■■=K(0.4nn)3=0.064Kn■■=0.064Pn
节能率 =■=■=■=93.6%
表1 电动机节能率
供热公司胜利锅炉房将电动机改为变频调速，其中：
表2 补水泵电动机在定速和变速不同情况下测出的数据
根据表2的数据，一个采暖期按190天计算，工业电费单价为0.37元/kWh。加装变频器后补水泵电动机节约电费：
(11-1.73)×24×190×0.37=15640.344元
表3 鼓风机电动机在定速和变速不同情况下测出的数据
根据表3的数据，胜利车间有5台鼓风机电动机。一个采暖期按190天计算，工业电费单价为0.37元/kWh。加装变频器后鼓风机电动机节约电费：
(18.5-3.95)×24×190×0.37×5=122743.8元
表4 引风机电动机在定速和变速不同情况下测出的数据
根据表4的数据，胜利车间有5台鼓风机电动机。一个采暖期按190天计算，工业电费单价为0.37元/kWh。加装变频器后引风机电动机节约电费：
(37-32.9)×24×190×0.37×5=34587.6元
综上所述，胜利车间安装变频后，一个保温期合计节约电费：
15640.344+122743.8+34587.6=172971.744元
节能效果明显。
通过上述分析和实际应用，锅炉水泵、风机采用变频调速后具有以下优点。
(1)水泵、风机的电动机工作电流下降，温升明显下降，同时减少了机械磨损，维修工作量大大减少。
(2)保护功能可靠，消除了电动机因过载或单相运行而烧坏的现象，延长了使用寿命，能长期稳定运行。
(3)电动机实现软起动，实现平滑地无级调速，精度高，调速范围宽(0-100%)。频率变化范围大(O-50Hz)。效率可高达(90%-95%)以上。减小了对电网的冲击。
(4)安装容易，调试方便， *** 作简便，维护量小。
(5)节能省电，燃煤效率提高。
(6)变频器可采用软件与计算机可编程控制器联机控制的功能，容易实现生产过程的自动控制。
3 结束语
引进变频器可以实现能源的有效利用，避免过多的能源消耗。使用变频器节能主要是通过改变电动机的转速实现流量和压力的控制，来降低管道阻力，减少了阀门半开的能源损失。其次变频状态下的水泵(风机)运行转速明显低于工频电源之下，这样能尽量减少由于摩擦带来的电力损耗。最后变频技术是一种先进的现代自动化技术，自动化的运行能增加电力运行的可靠性，节省人力投入，从而实现了成本的节约。
【参考文献】
[1]赵斌，莫桂强.变频调速器在锅炉风机节能改造中的应用[J].广西电力.
[2]吴民强.泵与风机节能技术问答[M].北京：中国电力出版社，1998.
[3]梁学造，蔡泽发.异步电动机的降损节能 方法 [Z].湖南省电力工业局.
变频器应用技术论文参考范文篇二：《变频器技术改造实践与应用》
【摘要】介绍了锅炉风机电机以及补水泵、循环泵电机等设备变频器技术改造实例及应用，并对变频器调速改造中应注意的一些技术问题进行了论述。
【关键词】自动化控制变频器技术改造
1 锅炉风机电机应用变频器调速控制
以DHL141.57/150/90AⅡ热水锅炉为例，每台锅炉配置引风机和鼓风机各六台，各电机主要技术参数如下：
型号 容量(KW) 电压(V) 额定电流(A)
引风机 Y280S4 75 380 139.7
鼓风机 Y200L4 30 380 57
在进行变频器改造以前，各风机在正常情况下的运行数据统计如下：
平均电流 最大电流 最小电流
引风机 142 145 139
鼓风机 59 63 57
首先选择在1#5#炉的鼓、引风机上进行改造尝试，并考虑到风机电机功率设计时配置，选择相匹配功率的变频器来控制电机，变频器的型号为ABB ACS51001157A4(引风机)、ZXBP30(鼓风机)，电压等级为380V，通过一段时间的运行测试，引风机工频电流由原来的平均140(A)下降到现在的平均95―110(A)，鼓风机工频电流由原来的平均57(A)下降到现在的平均30(A)节能效果相当显著，并且变频器技术性能完全满足锅炉运行工艺的要求(主要是风压、风量、加减风的速率等)，电机在启动、运行调节、控制 *** 作等方面都得到极大的改善。变频调速由安装在锅炉 *** 作台上的启动、停机、转速调整开关进行远程控制，并可同DCS系统接口，通过DCS实现变频器的调速控制，变频调速装置还提供报警指示、故障指示、待机状态、运行状态、连锁保护等保护信息以及转速给定值和风机实际转速值等必要指示，以便 *** 作人员进行 *** 作控制。
2 补水泵、循环泵电机应用变频器进行调节控制
以2台补水泵、4台循环泵实际应用为例，其电动机的技术参数分别为：
序号 型号 功率 额定电流 流量
补水泵 1#泵 Y180M4 18.5 35.9 25
2#泵 Y180M4 18.5 35.9 25
循环泵 1#泵 Y315M14 132 237 630
2#泵 Y315M14 132 237 630
3#泵 Y315M14 132 237 630
4#泵 Y2315M4 132 240.4 630
正常补水时泵出力太大，紧急补水时一台泵又不能满足耗水需要，同时启动时出力又太大，连续供水补水效率高，效果也好。补水泵改用变频器调节补水，不仅仅在于考虑它对电机的节能效益，更重要的是从生产设备运行安全角度考虑，变频器选用富士FRN132P11S―4CX，电压等级为380V。
为充分利用变频器，采用1台变频器来实现两台电机的调速控制2台补水泵均可实现变速、定速两种方式运行，变频器在同一时间只能作一台电机的变频电源，所以每台电机启动、停止必须相互闭锁，用逻辑电路控制，保证可靠切换，出口采用双投闸刀切换2台补水泵工作时，其中一台由工频供电作定速运行，另一台由变频器供电作变速运行，同一台电机的变速、定速运行由交流接触器相互闭锁，即在变速运行时，定速合不上，如下图中，1C1与1C2及2C1与2C2不允许同时合上为确保工艺控制安全、可靠，变频器及两台电机的控制、保护、测量单元全部集中在就地控制柜内，控制调节通过屏蔽信号电缆引接到控制室
图1 补水泵电机变频器接线，虚框内为改造增加部分3 变频器调速改造中应注意的一些技术问题
锅炉的安全运行是全队动力的根本保证，虽然变频调速装置是可靠的，但一旦出现问题，必须确保锅炉安全供热，所以，必须实现工频――变频运行的切换系统(旁路系统)，在生产过程中，采用手工切换如能满足设备运行工艺要求，建议尽量不要选用自动旁路，对一般的小功率电机，采用双投闸刀方式作为手动、自动切换手段也是比较理想的方法。
对于大惯量负荷的电机(如锅炉引风机)，在变频改造后，要注意风机可能存在扭曲共振现象，运行中，一旦发生共振，将严重损坏风机和拖动电机。所以，必须计算或测量风机――电机连接轴系扭振临界转速以及采取相应的技术 措施 (如设置频率跳跃功能避开共振点、软连接及机座加震动吸收橡胶等)。
采用变频调速控制后，如果变频器长时间运行在1/2工频以下，随着电机转速的下降，电机散热能力也下降，同时电机发热量也随之减少。所以电机的本身温度其实是下降的，仍旧能够正常运行而不至温度过高。
变频器不能由输出口反向送电，在电气回路设计中必须注意，如在补水泵和循环泵变频器改造接线图中，要求1C1与1C2及2C1与2C2不允许同时合上，不仅要求在电气二次回路中实现电气的连锁，同时要求在机械上实现机构互锁，以确保变频器的运行安全。
低压变频器，由于体积较小，在改造中的安装地点选择比较容易些。选择变频器室位置，既要考虑离电机设备不能太远，又要考虑周围环境对变频器运行可能造成的影响。变频器的安装和运行环境要求较高，为了使变频器能长期稳定和可靠运行，对安装变频器室的室内环境温度要求最好控制在0-40℃之间，如果温度超过允许值，应考虑配备相应的空调设备。同时，室内不应有较大灰尘、腐蚀或爆炸性气体、导电粉尘等。
要保证变频器柜体和厂房大地的可靠连接，保证人员和设备安全。为防止信号干扰，控制系统最好埋设独立的接地系统，对接地电阻的要求不大于4Ω。到变频器的信号线，必须采用屏蔽电缆，屏蔽线的一端要求可靠接地。
随着电力电子技术的发展，变频器的各项技术性能也得到拓宽和提高，在热电行业中，风机水泵类负荷较多，充分应用变频器进行节能改造已经逐渐被大家所接受。对于目前低压变频器，投资较低、效益高，一年左右就可以收回投资而被广泛应用。随着目前国产变频器的迅速发展，使得变频器的性能价格比大大提高，为利用变频器进行节能技术改造提供了更加广阔的前景。
参考文献：
[1]王占奎.变频调速应用百例.北京：科学出版社出版，1999.4
[2]吴忠智，吴加林.变频器应用手册.北京：机械工业出版社，2002.7
变频器应用技术论文参考范文篇三：《浅议变频调速技术的应用》
摘要：调速和起制动性能、高效率、高功率因数的节电效果、适用范围广等优点,而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。随着工业自动化程度的不断提高和能源全球性短缺,变频器越来越广泛地应用在冶金、机械、石油、化工、纺织、造纸、食品等各个行业以及风机、水泵等节能场合,并取得了显著的经济效益。近年来高电压、大电流的SCR,GTO,IGBT,IG-GT以及智能模块IPM(IntelligentPowerModule)等器件的生产以及并联、串联技术的发展应用,使高电压、大功率变频器产品的生产及应用成为现实。
关键词：变频器，控制技术，应用
电力电子技术诞生至今已近50年,他对人类的文明起了巨大的作用.近10年来,随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展,电气传动技术面临着一场历史革命,即交流调速取代直流调速和计算机数字控制技术取代模拟控制技术已成为发展趋势。交流电机变频调速技术是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段。变频调速以其有益的
调速和起制动性能、高效率、高功率因数的节电效果、适用范围广等优点,而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。
1.变频调速技术的现状
电气传动控制系统通常由电动机、控制装置和信息装置三部分组成。电气传动可分为调速和不调速两大类,调速又分为交流调速和直流调速两种方式。不调速电动机直接由电网供电。但是,随着电力电子技术的发展,原本不调速的机械越来越多地改用调速传动以节约电能,改善产品质量,提高产量。以我国为例,60%的发电量是通过电动机消耗的。因此,调速传动有着巨大的节能潜力,变频调速是交流调速的基础和主干内容,变频调速技术的出现使频率变为可以充分利用的资源。近年来。变频调速技术已成为交流调速中最活跃、发展最快的技术。
1.1国外现状
采用变频的方法,实现对电机转速的控制,大约已有40年的历史,但变频调速技术的高速发展,则是近十年的事情,主要是由下面几个因素决定:
1.1.1市场有大量需求
随着工业自动化程度的不断提高和能源全球性短缺,变频器越来越广泛地应用在冶金、机械、石油、化工、纺织、造纸、食品等各个行业以及风机、水泵等节能场合,并取得了显著的经济效益。
1.1.2功率器件发展迅速
变频调速技术是建立在电力电子技术基础之上的。近年来高电压、大电流的SCR,GTO,IGBT,IG-GT以及智能模块IPM(Intelligent Power Module)等器件的生产以及并联、串联技术的发展应用,使高电压、大功率变频器产品的生产及应用成为现实。在大功率交—交变频(循环交流器)调速技术方面,法国阿尔斯通已能提供单机容量达30000kW的电器传动设备用于船舶推进系统。在大功率无换向器电机变频调速技术方面,意大利ABB公司提供了单机容量为60000kW的设备用于抽水蓄能电站在中功率变频调速技术方面,德国西门子公司Simovert A电流型晶闸管变频调速设备单机容量为10-2600kVA和Simovert PGTOPWM变频调速设备单机容量为100-900kVA,其控制系统已实现全数字化,用于电机风车,风机,水泵传动在小功率变频调速技术方面,日本富士BJT变频器最大单机容量可达700kVA,IGBT变频器已形成系列产品,其控制系统也已实现全数字化。
IPM投入应用比IGBT约晚二年,由于IPM包含了1GBT芯片及外围的驱动和保护电路,有的甚至还把光耦也集成于一体,是一种更为适用的集成型功率器件。目前,在模块额定电流10-600A范围内,通用变频器均有采用IPM的趋向。IPM除了在工业变频器中被大量采用之外,经济型的IPM在近年内也开始在一些民用品,如家用空调变频器,冰箱变频器,洗衣机变频器中得到应用。IPM也在向更高的水平发展,日本三菱电机最近开发的专用智能模块ASIPM将不需要外接光耦,通过内部自举电路可单电源供电,并采用了低电感的封装技术,在实现系统小型化、专用化、高性能、低成本方面又推近了一步。
1.1.3控制理论和微电子技术的支持
在现代自动化控制领域中,以现代控制论为基础,融入模糊控制、专家控制、神经控制等新的控制理论,为高性能变频调速提供了理论基础16位、32位高速微处理器以及信号处理器(DSP)和专用集成电路(ASIC)技术的快速发展,则为实现变频调速的高精度、多功能提供了硬件手段。
1.2国内现状
从整体上看我国电气传动系统制造技术水平较国际先进水平差距10-15年。在大功率交-交,无换向器电动机等变频技术方面,国内只有少数科研单位有能力制造,但在数字化及系统可靠性方面与国外还有相当差距。而这方面产品在诸如抽水蓄能电站机组启动及运行、大容量风机、压缩机和轧机传动、矿井卷扬机方面有很大需求。在中小频率技术方面,国内学者做了大量变频理论的基础研究。早在80年代,已成功引入矢量控制的理论,针对交流电机具有多变量、强耦合、非线性的特点,采用了线性解耦和非线性解耦的方法,探讨交流电机变频调速的控制策略。
进入90年代,随着高性能单片机和数字信号处理的使用,国内学者紧跟国外最新控制策略,针对交流电机感应特点,采用高次谐波注入SPWM和空间磁通矢量PWM等方法,控制算法采用模糊控制,神经网络理论对感应电机转子电阻、磁链和转矩进行在线观测,在实现无速度传感器交流变频调速系统的研究上作了有益的基础研究。在新型电力电子器件应用方面,由于GTR,GTO,IGBT,IPM等全控制器件的使用,使得中小功率的变流主电路大大简化,大功率SCR,GTO,IG-BT,IGCT等器件的并联、串联技术应用,使高电压、大电流变频器产品的生产及应用成为现实。在控制器件方面,实现了从16位单片机到32位DSP的应用。国内学者一直致力于变频调速新型控制策略的研究,但由于半导体功率器件和DSP等器件依赖进口,使得变频器的制造成本较高,无法形成产业化,与国外的知名品牌相抗衡。国内几乎所有的产品都是普通的V/f控制,仅有少量的样机采用矢量控制,品种与质量还不能满足市场需要,每年需大量进口高性能的变频器。
因此,国内交流变频调速技术产业状况表现如下:(1)变频器控制策略的基础研究与国外差距不大。(2)变频器的整机技术落后,国内虽有很多单位投入了一定的人力、物力,但由于力量分散,并没形成一定的技术和生产规模。(3)变频器产品所用半导体功率器件的制造业几乎是空白。(4)相关配套产业及行业落后。(5)产销量少,可靠性及工艺水平不高。
2.变频调速技术未来发展的方向
变频调速技术主要向着两个方向发展:一是实现高功率因数、高效率、无谐波干扰,研制具有良好电磁兼容性能的“绿色电器”二是向变频器应用的深度和广度发展。随着变流器应用领域深度和广度的不断开拓,变频调速技术将越来越清楚地展示它在一个国家国民经济中的重要性。可以预料,现代控制理论和人工智能技术在变频调速技术的应用和推广,将赋予它更强的生命力和更高的技术含量。其发展方向具有如下几项:(1)实现高水平的控制(2)开发清洁电能的变流器(3)缩小装置的尺寸(4)高速度的数字控制(5)模拟与计算机辅助设计(CAD)技术。论文检测。
3变频调速技术的应用
纵观我国变频调速技术的应用,总的说来走的是一个由试验到实用,由零星到大范围,由辅助系统到生产装置,由单纯考虑节能到全面改善工艺水平,由手动控制到自动控制,由低压中小容量到高压大容量,一句话,由低级到高级的过程。论文检测。我国是一个能耗大国,60%的发电量被电动机消耗掉,据有关资料统计,我国大约有风机、水泵、空气压缩机4200万台,装机容量约1.1亿万千瓦,然而实际工作效率只有40%-60%,损耗电能占总发电量的40%,已有 经验 表明,应用变频调速技术,节电率一般可达10%-30%,有的甚至高达40%,节能潜力巨大。
有关资料表明,我国火力发电厂有八种泵与风机配套电动机的总容量为12829MW,年总用电量为450。2亿千瓦小时。还有总容量约为3913MW的泵与风机需要进行节能改造,完成改造后,估计年节电量可达25。论文检测。69亿千瓦小时冶金企业也是我国的能耗大户,单位产品能耗高出日本3倍,法国4。9倍,印度1。9倍,冶金企业使用的风机泵类非常多,实施变频改造,不仅可以大幅度节约电能,还可改善产品质量。
参考文献
[1]何庆华,陈道兵. 变频器常见故障的处理及日常维护[J]. 变频器世界, 2009, (04) .
[2]龙卓珉,罗雪莲. 矩阵式变频调速系统抗干扰设计[J]. 变频器世界, 2009, (04) .
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