隨著現(xiàn)代電力電子技術及計算機控制技術的迅速發(fā)展，促進了電氣傳動的技術革命。交流調(diào)速取代直流調(diào)速，計算機數(shù)字控制取代模擬控制已成為發(fā)展趨勢。交流電機變頻調(diào)速是當今節(jié)約電能，改善生產(chǎn)工藝流程，提高產(chǎn)品質(zhì)量，以及改善運行環(huán)境的一種主要手段。變頻調(diào)速以其高效率，高功率因數(shù)，以及優(yōu)異的調(diào)速和啟制動性能等諸多優(yōu)點而被國內(nèi)外公認為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。
以前的高壓變頻器，由可控硅整流，可控硅逆變等器件構成，缺點很多，諧波大，對電網(wǎng)和電機都有影響。近年來，發(fā)展起來的一些新型器件將改變這一現(xiàn)狀，如IGBT、IGCT、SGCT等等。由它們構成的高壓變頻器，性能優(yōu)異，可以實現(xiàn)PWM逆變，甚至是PWM整流。不僅具有諧波小，功率因數(shù)也有很大程度的提高。目前，在國內(nèi)有大量的低壓變頻器廠商，其大部分為AC380V的中小功率產(chǎn)品，而在高壓大功率變頻器方面，卻為數(shù)不多。能夠研制、生產(chǎn)、并提供服務的高壓變頻器廠商，僅有少數(shù)的具備科研能力或資金實力的個別企業(yè)。國內(nèi)僅有少部分的中、高壓電機進行了變頻調(diào)速改造，且普通采用V/f控制方式。高壓變頻器的品種和性能還處于發(fā)展階段，每年市場仍需大量進口。這些狀況主要表現(xiàn)在如下幾個方面：
①國外各大品牌的產(chǎn)品正加緊占領國內(nèi)市場，并加快了本地化的步伐。
②具有研發(fā)能力和產(chǎn)業(yè)化規(guī)模的企業(yè)少。
③國產(chǎn)高壓變頻器的功率等級較低，目前不超過3500KW。
④國內(nèi)高壓變頻器的技術標準還有待規(guī)范。
⑤與高壓變頻器相配套的產(chǎn)業(yè)很不發(fā)達。
⑥生產(chǎn)工藝落后，勉強滿足變頻器產(chǎn)品的技術要求，但是價格低廉。
⑦變頻器中使用的功率半導體，驅(qū)動電路，電解電容等關鍵器件完全依賴進口。
⑧與發(fā)達國家的技術差距在縮小，具有自主知識產(chǎn)權的產(chǎn)品正應用在國民經(jīng)濟中?！ ?/p>
⑨已經(jīng)研制出具有瞬時掉電再恢復、故障再恢復等功能的變頻器。
⑩能夠進行四象限運行的高壓變頻器尚在研究與開發(fā)中。
國外各大品牌的變頻器生產(chǎn)商，均形成了系列化的產(chǎn)品，其控制系統(tǒng)也已實現(xiàn)全數(shù)字化。幾乎所有的產(chǎn)品均具有矢量控制功能，完善的工藝水平也是國外品牌的一大特點。目前，在發(fā)達國家，只要有電機的場合，就會同時有變頻器的存在。其現(xiàn)階段發(fā)展情況主要表現(xiàn)如下：
①技術開發(fā)起步早，并具有相當大的產(chǎn)業(yè)化規(guī)模。
②能夠提供特大功率的變頻器，目前已超過10000KW。
③變頻調(diào)速產(chǎn)品的技術標準比較完備。
④與變頻器相關的配套產(chǎn)業(yè)及行業(yè)初具規(guī)模。
⑤能夠生產(chǎn)變頻器中的功率器件，如IGBT、IGCT、SGCT等。
⑥高壓變頻器在各個行業(yè)中被廣泛應用，并取得了顯著的經(jīng)濟效益。
⑦產(chǎn)品國際化，當?shù)鼗觿 ?/p>
⑧新技術，新工藝層出不窮，并被大量的、快速的應用于產(chǎn)品中。
⑨目前，沒有10KV產(chǎn)品。
交流變頻調(diào)速技術是強弱電混合，機電一體的綜合技術，既要處理巨大電能的轉換（整流、逆變），又要處理信息的收集、變換和傳輸，因此它必定會分成功率和控制兩大部分。前者要解決與高壓大電流有關的技術問題，后者要解決的軟硬件控制問題。因此，未來高壓變頻調(diào)速技術也將在這兩方面得到發(fā)展，其主要表現(xiàn)為：
①高壓變頻器將朝著大功率，小型化，輕型化的方向發(fā)展。
②高壓變頻器將向著直接器件高壓和多重疊加（器件串聯(lián)和單元串聯(lián)）兩個方向發(fā)展。
③更高電壓、更大電流的新型電力半導體器件將應用在高壓變頻器中。
④現(xiàn)階段，IGBT、IGCT、SGCT仍將扮演著主要的角色，SCR、GTO將會退出變頻器市場。
⑤無速度傳感器的矢量控制、磁通控制和直接轉矩控制等技術的應用將趨于成熟。
⑥全面實現(xiàn)數(shù)字化和自動化：參數(shù)自設定技術；過程自優(yōu)化技術；故障自診斷技術。
⑦應用32位MCU、DSP及ASIC等器件，實現(xiàn)變頻器的高精度，多功能。
⑧相關配套行業(yè)正朝著專業(yè)化，規(guī)?；l(fā)展，社會分工將更加明顯。
目前，大功率高壓異步電動機的主要調(diào)速方式有以下幾種：串級調(diào)速、內(nèi)反饋串級調(diào)速、液力耦合器調(diào)速及變頻調(diào)速等。
1.串級調(diào)速—優(yōu)點是可以回收轉差功率，所以調(diào)速效率比較高，但存在的問題也很多：它不適合于現(xiàn)有的轉子繞線式異步電機，必須更換電機：不能實現(xiàn)軟啟動，啟動過程非常復雜；啟動電流大；調(diào)速范圍有限；響應慢，不易實現(xiàn)閉環(huán)控制；功率因數(shù)和效率低，并隨著轉速的調(diào)低急劇下降；很難實現(xiàn)同PLC和DCS等控制系統(tǒng)的配合，對提高裝置的整體自動化程度和實現(xiàn)優(yōu)化控制無益；同時因控制裝置比較復雜、諧波污染大對電網(wǎng)有較大干擾；進一步限制了它的使用，屬落后技術。
2．內(nèi)反饋串級調(diào)速—內(nèi)反饋串級調(diào)速是在串級調(diào)速基礎上發(fā)展起來的，它在普通繞線電動機的定子繞組（稱主繞組）同槽放置一套繞組（稱調(diào)節(jié)繞組）而制造成的內(nèi)反饋串級調(diào)速電機，將該電動機部分轉子能量取出以改變電動機用以產(chǎn)生拖動轉矩，使主繞組從電網(wǎng)吸收的能量下降來實現(xiàn)節(jié)能。優(yōu)點：具有串級調(diào)速的全部優(yōu)點，體積小。缺點：需更換專用電機，滑環(huán)處理不當容易出現(xiàn)事故；雖采用頻敏變阻器啟動，但啟動電流仍很大（3-4Ie）,對電機和電網(wǎng)的沖擊很大，啟動復雜；調(diào)速范圍很?。惠斎牍β室驍?shù)和效率低；電機側由于可控硅的逆變衍生出大量的高次諧波，對電機的絕緣造成老化，引起電機的轉矩脈動、附加發(fā)熱和噪聲污染，所以電纜要求加粗使用；電機喘振現(xiàn)象無法消除。仍屬于落后技術。
3．液力耦合器調(diào)速—屬低效調(diào)速方式，調(diào)速范圍有限，高速丟轉約5%-10%，低速轉差損耗大，最高可達額定功率的15%，因效率與轉速成正比，低速時效率極低，精度低、線性度差、響應慢、啟動電流大、裝置大，必須加裝在設備和電機之間，不適合改造；無法軟啟動，耦合器故障時，無法切換運行，維護復雜、費用大，不能滿足提高裝置整體自動化水平的需要。
4．高壓變頻調(diào)速—由于應用了先進的電力電子技術、計算機控制技術、現(xiàn)代通信技術和高壓電氣、電機拖動等綜合性領域的學科技術，因此具有其他調(diào)速方式無法比擬的優(yōu)點：
（1）變頻器采用液晶顯示數(shù)字界面，調(diào)整觸摸式面板，可隨時顯示電壓、電流、頻率、電機轉速，可非常直觀地顯示電機在任何時間的實時狀態(tài)。
（2）精確的頻率分辨率和高的調(diào)速精度，完全可以滿足各種生產(chǎn)工藝工況的需要。
（3）高壓變頻器具有國際通用的外部接口，可以同可編程控制器（PLC）和工控機等各種儀表連接，并可以與原設備控制回路相連接，構成部分閉環(huán)系統(tǒng)，如與原DCS系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和聯(lián)鎖控制。
（4）具有電力電子保護和工業(yè)電氣保護功能，保證變頻器和電機在正常運行和故障時安全可靠。
（5）電機可實現(xiàn)軟啟動、軟制動；啟動電流小，小于電機的額定電流；電機啟動的時間可連續(xù)可調(diào)，減少了對電網(wǎng)的影響。
（6）具有就地和異地操作功能，另可通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)遠程監(jiān)控功能。
（7）減少配件損耗，延長設備使用壽命，提高勞動生產(chǎn)效率。
電動機是公認的耗電大戶，其占整個國民經(jīng)濟用電量的6成以上，對它進行節(jié)能改造，潛力巨大。十一五規(guī)劃中，建設節(jié)約型社會是今后發(fā)展的一項重要內(nèi)容。有效地利用能源、節(jié)約能源是建設節(jié)約型社會的具體體現(xiàn)。建設節(jié)約型社會是全人類的事業(yè)，高效地利用能源，是本世紀必須要解決的問題。關注高壓變頻器的發(fā)展狀況，就是關注節(jié)能事業(yè)的發(fā)展。要建設節(jié)約型社會，是我們必須要做的工作內(nèi)容。大力推廣變頻調(diào)速技術是實現(xiàn)這一目標的必要手段，它也是交流電動機節(jié)能改造的工作重點。
