【正文】 壓器和其他外附電機(jī)，更不需要建配電室或變壓器室，既可降低系統(tǒng)成本，又減少了系統(tǒng)安裝費(fèi)用。60年代末期，我過一些單位開始進(jìn)行晶閘管串級(jí)調(diào)速的試驗(yàn)，70年代后期，西安整流器廠首先推出了系列產(chǎn)品，以后其它廠家也相繼推出了系列產(chǎn)品。轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速是將轉(zhuǎn)子的部分功率（即電轉(zhuǎn)差功率）反饋給電動(dòng)機(jī)定子調(diào)節(jié)繞組，轉(zhuǎn)子反饋給調(diào)節(jié)繞組的功率越多，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械輸出功率越少，轉(zhuǎn)速就越低。改變極對(duì)數(shù)是用改變定子繞組的接線方式完成的。轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速與變頻調(diào)速相比具有以下優(yōu)勢(shì)：① 轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速的控制在轉(zhuǎn)子側(cè)，轉(zhuǎn)子電壓較低，因此，不受三相電源電壓的限制，易于控制實(shí)現(xiàn)高壓電機(jī)的調(diào)速。而作為節(jié)能減排重點(diǎn)工程，電機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行效率要提高23個(gè)百分點(diǎn)。電機(jī)系統(tǒng)，除了電機(jī)，還有變頻調(diào)速系統(tǒng)、被拖動(dòng)裝置、傳動(dòng)系統(tǒng)等構(gòu)成，任何一個(gè)環(huán)節(jié)的不匹配都將導(dǎo)致整體效率的偏低。② 電力及石油行業(yè)。公司質(zhì)量體系通ISO9001：2000認(rèn)證。主要從事鐵路機(jī)車車輛和城市軌道交通車輛及相關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造，在我國(guó)軌道交通裝備行業(yè)中具有重要的行業(yè)地位和行業(yè)影響力。集羅茨鼓風(fēng)機(jī)、羅茨真空泵、離心鼓風(fēng)機(jī)、工業(yè)泵、磨機(jī)、氣力輸送設(shè)備、電氣控制設(shè)備等機(jī)械產(chǎn)品研發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、制造于一體的現(xiàn)代化企業(yè)。.專業(yè)研發(fā)生產(chǎn)高低壓變頻器、高壓調(diào)速裝置、電機(jī)軟起動(dòng)、控制與保護(hù)開關(guān)電器等成套配電設(shè)備的高科技企業(yè)。中國(guó)南車股份有限公司是經(jīng)國(guó)務(wù)院國(guó)有資產(chǎn)監(jiān)督管理委員會(huì)批準(zhǔn)，由中國(guó)南車集團(tuán)公司聯(lián)合北京鐵工經(jīng)貿(mào)公司共同發(fā)起設(shè)立，設(shè)立時(shí)總股本70億股。據(jù)國(guó)家經(jīng)貿(mào)委節(jié)能司信息中心統(tǒng)計(jì)，高壓交流調(diào)速節(jié)能的市場(chǎng)600億元。（五）具有代表性的行業(yè)及采用調(diào)速節(jié)電的需求① 市改供水行業(yè)。（四）前景預(yù)測(cè)216。在國(guó)家政策的有力推動(dòng)下，電機(jī)系統(tǒng)在節(jié)能產(chǎn)品推廣、節(jié)能技術(shù)研發(fā)、節(jié)能技改項(xiàng)目的實(shí)施等方面取得了長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，電機(jī)產(chǎn)業(yè)在產(chǎn)業(yè)規(guī)模、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)水平和市場(chǎng)化程度等方面均得到了大幅度提升。變頻調(diào)速變頻調(diào)速是通過改變電動(dòng)機(jī)定子供電頻率來改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)速的，是無附加轉(zhuǎn)差損耗的高效調(diào)速方式。斬波控制更為可貴的是使控制可靠性大為改善，諸如瞬時(shí)停電、過壓保護(hù)等難以解決的問題都可以通過斬波開關(guān)順利得以解決。調(diào)節(jié)繞組在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下，產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，用來接受從轉(zhuǎn)子益處的電轉(zhuǎn)差功率，調(diào)節(jié)繞組本身工作在發(fā)電狀態(tài)，把這部分功率通過電磁感應(yīng)傳輸給定子，傳輸方向恰好與電動(dòng)狀態(tài)相反，因此抵消了定子的部分有功功率，使電機(jī)自電網(wǎng)的輸入功率得以改變，從而改變轉(zhuǎn)子的機(jī)械輸出功率。由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電流為非正弦波形，其高次諧波成分不產(chǎn)生有效功率，而且逆變器的逆變換向也要從電網(wǎng)中吸取滯后的無功功率，因此，該系統(tǒng)的功率因素較低。另一部分為轉(zhuǎn)子側(cè)二極管整流產(chǎn)生的諧波。在有源逆變器兩端并聯(lián)一個(gè)斬波器，由斬波器來完成功率控制圖12 轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速控制系統(tǒng)示意圖電抗器斬波開關(guān)頻敏變阻器整流電抗器快速熔斷器逆變當(dāng)電路工作時(shí)，逆變器的逆變角恒處于最小βmin不變，只負(fù)責(zé)頻率變換。若采用IGBT逆變器，則無7次諧波。 轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)的效率假設(shè)轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)與普通電機(jī)相同，即輸出功率也為，則在相同轉(zhuǎn)差率下，轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差功率也相同為，這個(gè)功率扣除逆變回路各部分損耗后，不是經(jīng)逆變變壓器傳輸回電網(wǎng)，而是直接反饋回轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)的調(diào)節(jié)繞組。如前所述，調(diào)節(jié)繞組作為附加電源，在低同步轉(zhuǎn)速時(shí)吸收轉(zhuǎn)差功率而使其處于發(fā)電狀態(tài)。轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速電機(jī)和普通繞線電機(jī)具有相同的規(guī)格和安裝尺寸。采用高效先進(jìn)的調(diào)速手段正是行之有效的解決途徑。轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速電機(jī)是近十幾年來出線的一種新型的繞線電動(dòng)機(jī)，是專為內(nèi)反饋交流調(diào)速裝置而設(shè)計(jì)的特種繞線電機(jī)。 轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)的功率關(guān)系轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)不同于普通的電動(dòng)機(jī)，他的轉(zhuǎn)差功率通過調(diào)節(jié)繞組直接反饋回主繞組，不僅沒有使轉(zhuǎn)差功率形成熱損耗，反而減少了主繞組從電網(wǎng)吸收的功率，電機(jī)調(diào)速流程圖如下所示：從圖中可以看出，轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速電機(jī)主繞組從電網(wǎng)的吸收功率，即主繞組的有功功率等于調(diào)節(jié)繞組和轉(zhuǎn)子繞組上各種損耗功率之和。這主要是轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速電機(jī)的定子結(jié)構(gòu)上調(diào)節(jié)繞組的存在，省去了串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)中的逆變變壓器，相應(yīng)地省去了逆變變壓器的原邊損耗和激磁損耗。克服移相功率控制的缺點(diǎn)，從公式上看只能控制電流I調(diào)，簡(jiǎn)單的辦法就是在直流回路采用斬波控制。諧波影響小轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速系統(tǒng)的諧波由兩部分組成。通常，晶閘管的逆變角β的變化范圍在25176。90年代中期以后，隨著電力電子技術(shù)和控制策略的發(fā)展，新的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制策略被不斷提出，用IGBT構(gòu)成 PWM整流器代替原有的晶閘管（或可控硅）逆變器，它結(jié)合PWM整流技術(shù)和串級(jí)調(diào)速技術(shù)，在保留串級(jí)調(diào)速優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，又利用了PWM整流器的優(yōu)點(diǎn)，不僅可以使逆變器側(cè)電流近似正弦，減小諧波，提高功率因素，甚至還可以向電網(wǎng)提供容性無功，用于補(bǔ)償串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)產(chǎn)生的無功，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的功率因數(shù)，也克服了原有系統(tǒng)存在逆變顛覆的缺點(diǎn)。其中關(guān)鍵技術(shù)就是斬波電流控制，傳統(tǒng)的變流控制采用移相控制方法，致使產(chǎn)生大量的感性無功功率和次諧波電流。其原因是存在嚴(yán)重的耦合損失和轉(zhuǎn)差損失。目前斬波式內(nèi)反饋產(chǎn)品分別包容從220~2500kW，電壓等級(jí)3~10kV的電機(jī)調(diào)速，同時(shí)形成了原理、設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)、工藝、生產(chǎn)流程、檢驗(yàn)、測(cè)試等較為完整的技術(shù)體系。我國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)在未來數(shù)年將迎來快速增長(zhǎng)階段，而這將帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)市場(chǎng)規(guī)模迅速增長(zhǎng)。圖48 電機(jī)節(jié)能服務(wù)下盈利性提升情況估算圖49 國(guó)家有關(guān)電機(jī)節(jié)能的主要政策情況資料來源：公開資料整理從生產(chǎn)角度講，每套調(diào)速系統(tǒng)（包括電動(dòng)機(jī)和調(diào)速控制裝置）節(jié)電效率高達(dá)50%~60%，按每年運(yùn)行6000h，每年可以節(jié)約電費(fèi)67440元，2年就可以收回成本。大中型汽輪發(fā)電機(jī)、同步調(diào)相機(jī)、水輪發(fā)電機(jī)、水輪機(jī)、交流發(fā)電機(jī)、交流電動(dòng)機(jī)、直流電機(jī)，以及電氣成套裝置、加速器配套件、家用電器、電力電容器、電子元件等。專業(yè)開發(fā)生產(chǎn)SN6100系列高壓內(nèi)饋高頻斬波調(diào)速裝置SN(G)5100系列異步電機(jī)變頻調(diào)速器與高低壓電機(jī)軟起動(dòng)器裝置及高低壓配電設(shè)備，廣泛用于電廠、水廠、石油、化工、天然氣、水泥廠、冶金、鋼鐵等企業(yè)的大功率繞線式及鼠籠式電機(jī)、水泵、風(fēng)機(jī)的節(jié)能、電機(jī)軟起動(dòng)配電等設(shè)備上。廣東華拿東方能源有限公司2005年,在廣州科學(xué)城成立，是經(jīng)國(guó)家認(rèn)定的專業(yè)致力于DFC型交流電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)變頻調(diào)速設(shè)備及HNHV、HNLV型高、中、低壓變頻設(shè)備的研發(fā)、產(chǎn)銷及服務(wù)的守合同、重信用高新技術(shù)企業(yè)。保定華仿科技有限公司是在原華北電力大學(xué)仿真控制技術(shù)工程公司（成立于1993年）的基礎(chǔ)上于2002年7月改制而成。專業(yè)研發(fā)與生產(chǎn)交流電機(jī)、交流電動(dòng)機(jī)、高壓電機(jī)、高壓電動(dòng)機(jī)、低壓電機(jī)、小電機(jī)、三相異步電動(dòng)機(jī)、異步電動(dòng)機(jī)、直流電機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)、電機(jī)配件、電機(jī)冷卻器等及電機(jī)維修、電機(jī)修理、電機(jī)雙速改造服務(wù)。隨著電廠和各行業(yè)節(jié)能改造的進(jìn)行，利用電機(jī)調(diào)速節(jié)能已成為輔機(jī)節(jié)能改造的重點(diǎn)。 高壓變頻滲透率不高，未來發(fā)展空間大。圖41 電機(jī)節(jié)能服務(wù)下盈利性提升情況估算圖42 國(guó)家有關(guān)電機(jī)節(jié)能的主要政策情況資料來源：公開資料整理（二）產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀目前我國(guó)電機(jī)裝機(jī)總?cè)萘恳堰_(dá)4億多kW，年耗電量達(dá)12000億kWh，占全國(guó)總用電量的60%，占工業(yè)用電量的80%，其中風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)的裝機(jī)總?cè)萘恳殉^2億kW，年耗電量達(dá)8000億kWh，占全國(guó)總用電量的40%左右，因此電機(jī)上的節(jié)能要求極大，也是節(jié)能效果最能體現(xiàn)的地方。③ 由于定轉(zhuǎn)子的隔離作用，轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速對(duì)電網(wǎng)的諧波影響，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于變頻調(diào)速對(duì)電網(wǎng)的諧波影響。多速電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行可靠，運(yùn)行效率高，控制線路簡(jiǎn)單，容易維護(hù)，對(duì)電網(wǎng)無干擾，初始投資低。眾所周知，電力電子裝置會(huì)產(chǎn)生大量的諧波污染，如何以為經(jīng)濟(jì)的手段來抑制諧波造成的危害，是電力電子裝置的設(shè)計(jì)者必須考慮的事情。國(guó)內(nèi)最先是由屈維謙提出內(nèi)反饋串級(jí)調(diào)速方案的，時(shí)間是在80年代后期。這是因?yàn)檫@種調(diào)速方法是在繞線式電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子回路實(shí)現(xiàn)的，被控制的是電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率部分，而轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差功率只有軸功率的25~40%左右，