高效智能变频控制器简介

高效智能变频控制器简介
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原哈工大特定消谐式变频器课题组
赵宗恕(Zhao Zongshu)
变频器是使电动机通过调速达到节能的专用设备，应用非常广泛，然而其有一个劣势一直无法克服，即变频器在工作时会产生一种谐波，将电能转换成热能，从而烧毁电机，给工程造成难以挽回的损失。

现在国际通用的是脉宽调制原理变频技术，即“SPWM”技术，不过却大大消耗了能量。

为了解决这一问题，原哈工大电器教研室主任徐会明教授发明了“SHET”特定消谐式变频技术，可以很好的解决变频器谐波烧毁电机问题，且技术先进、节能效率高、造价低、性能优良，经测验可以替代“SPWM”技术。

关键词：特定消谐式变频技术；变频器；谐波
Abstract: Inverter is the special equipment to achieve energy saving through speed regulation motor, application is very extensive, but it has a disadvantage has been unable to overcome, when work, namely the inverter produces a kind of harmonic, converts electrical energy into heat energy, thus burning motor, irreparable damage to engineering. Now international is a principle of pulse width modulation frequency conversion technology, namely the SPWM technique, but it consumes energy greatly. To solve this problem, the former director of the teaching and research office of Harbin institute of electrical hui-ming xu professor invented the "SHET" selective harmonic elimination type frequency conversion technology, can well solve the problem of inverter harmonic burning motor, also advanced technology, energy-saving high efficiency, low cost, good performance, the test can replace the SPWM technology. Key words: Selective harmonic elimination inverter technology; Inverter; Harmonic
【中图分类号】TM921.51 【文献标识码】B 【文章编号】1561-0330（2019）05-0055-03
1引言
变频器是使电动机通过调速达到节能的专用设备。

电动机要想节能，必须降低转速，降低多少转速，就节约多少电能。

我国的电能有63%是被电动机消耗掉的，可见电动机在国民经济中所占的比重相当大。

变频器的应用领域很广，凡是电动机需要调速节能的地方都要用到变频器。

例如：风机、水泵、空调、起重机、抽油机、车床、电动汽车、大型军舰、轮船、潜艇等推进系统都会用到变频器。

2谐波问题
目前国内、国际通用的变频技术是“SPWM”技术，即脉宽调制原理变频技术。

我国目前引进、合作、改进的是这种技术。

变频器在工作时，会产生一种很难消除的谐波。

谐波是一种无用功，会将电能转换成热能，消耗在电动机上，尤其在变频器低频段工作时，会涌出大量谐波，谐波会将电能转化成热能，消耗在电机的绕组、线圈、铁芯、绝缘上，瞬间会烧穿绝缘，将电机烧毁或烧损。

这是变频器自诞生以来的世界难题。

因为现有的
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56 THE WORLD OF INVERTERS
综述
SURVEY LECTURE
比“SPWM ”可多增加行驶里程20%。

（7）同样开关角数可消除的谐波分量多50%~72%，未被消除的残余谐波幅值减少几倍至几十倍。

（8）节能效果达30%～72%，比目前国际、国内通用变频器“SPWM ”技术平均节能20%（SPWM 技术声称可达20%～50%，但实际应用由于谐波的影响，在低频段，不但不节能，还大量耗能甚至烧毁电机）。

（9）应用领域非常广：只要是应用电动机的领域都可以采用高效节能特定消谐式变频器。

除了工业领域应用外，像航天、电动汽车、大型舰船、潜艇的推进技术应用等很多节能领域，都可以让高效节能创新变频器大显身手。

（10）成本：比现有变频器低。

（11）项目技术水平：国际领先。

（12）解决了变频器低频段烧电机的世界难题。

4课题现状及发展前景
●特定消谐式变频技术是国家自然科学基金立项资助项目；（已完成）
●国家自然科学基金优秀应用成果推广项目；（已完成）
●黑龙江省科技厅立项科技攻关项目；（已完成）●已通过黑龙江省科技厅鉴定，技术达到国际领先水平；
●科技部科技型中小企业技术创新基金无偿资助项目。

（已完成）
获国家无偿资助80万元，黑龙江省地方政府配套资金40万元，合计120万元。

2007年已完成中试，目前尚需资金，完成控制部分模块的转化工作，争取在半年或一年内，在资金的推动下，实现产业化。

用我国自主知识产权国际领先技术，改变我国目前变频器市场被国外技术垄断的状况，实现变频器真正高效节能的领先地位。

扬我国威，颂我中华！实现伟大的中国梦！走出国门，打入世界！
市场前景：我国变频器市场每年的销售额约为几百亿元人民币，每年以10%～20%的速度递增。

随着国家能源的日益枯竭，电力供求矛盾的加剧，节能节电已成为当务之急。

如果将特定消谐式变频器用来改变现有
变频技术，没有抑制谐波的功能，所以导致变频器的效率低下，尤其在低频段工作时耗电尤为突出，不但不节能，反而会大量耗能。

为了解决谐波烧损电机的问题，目前都采用在线路里加装与变频器等功率的滤波器或阻抗器，既增加成本，又增加体积。

而这些设备，只能抑制部分静态谐波，电动机拖动的负载是动态的，谐波也是动态的，所以，这些设备很难消除动态谐波。

为了解决烧电机的世界难题，有的国家把电动机的尺寸和容量加大，称其为变频专用电机，但只是电机承载热量的能力加大，不会烧电机了。

而谐波造成的损耗根本没有改变。

电机不但不节能，反而因此而加大耗能。

3“SHET”特定消谐式变频技术的优势
原哈工大电器教研室主任徐会明教授发明的“SHET ”特定消谐式变频技术，是目前国际上最先进的变频技术，它不但技术先进、节能效率高、造价低，而且性能优良，是现有“SPWM ”变频技术的更新换代技术。

“SHET ”特定消谐式变频技术的优势在于：（1）技术国际领先：通过计算机解高等方程的解，来确定变频开关角的位置。

在改变频率的同时，赋予开关角抑制谐波的功能，解决了烧电机的世界难题。

关键技术就是解决了让各国技术人员头痛的谐波的抑制问题。

我们通过计算机软件的形式，解决了谐波抑制的问题，解决了烧电机的问题，节能效果尤为突出。

而现有“SPWM ”变频器的开关角是随机的，没有固定位置，也没有抑制谐波的功能。

所以在低频段时，耗能大增，不但不节能还会损耗大量电能。

（2）可用普通电机（节省了目前国内外采用的专用变频电机）使成本、体积、设备、重量大大减少。

（3）输入相同电压，“SHET ”特定消谐式变频技术”法比“SPWM ”法输出电压提高15%。

（4）输入相同电压，输出功率最大值，“SHET ”法比“SPWM ”法高出32%（或电动车爬坡能力增加32%）。

（5）用于电动汽车上，蓄电池供给相同负载时，所需蓄电池组数，“SHET ”法比“SPWM ”法少用蓄电池15%。

（6）用于电动汽车上，相同条件下，“SHET ”法
变频器，既能创造巨大的经济效益，又能创造巨大的社会效益，将对我国的节能减排做出突出贡献。

我国目前已成为世界第一大石油进口国，而汽车尾气已成为我国持续雾霾天气的重要原因之一。

能源的安全已被提到国家战略高度。

国务院节能与新能源汽车产业发展规划（2012-2020年）提出了重点发展电动汽车的规划，国家为此也出台了节能减排的重大举措。

发展电动汽车已成为我国汽车工业发展的必然之路。

特定消谐式变频器控制器将是电动汽车调速节能的首选。

如果将此具有自主知识产权的技术应用在电动汽车上，在同等条件下，与现有变频技术相比，不但成本降低，而且，行驶里程会延长20%，或电池组数减少15%、或增加爬坡能力增加32%。

节能效果突出。

必将为我国电动汽车的发展做出突出的贡献。

而我国的海洋面积广阔，我们的海军也正在跨入现代化的进程。

而大型军舰和潜艇的柴电结合推进系统，却还在应用国外或国内的“SPWM”技术构成的变频器进行调速，既增加了很多不必要的设备和成本，又占用了很大的体积和空间，浪费了很多资金。

如果应用我们具有自主知识产权、国际领先的特定消谐式变频技术，将会使我国的海军舰艇减少推进系统的造价，增加航行里程，实现真正意义上的节能，跨入创新发展、高效节能的新空间。

特定消谐式变频器将为我国各领域节能发展，开创一片蓝海；为我国的电动汽车的发展注入新的动力；为我国的军工发展，尤其是海军的发展做出突出贡献。

如果将这一先进技术与现有变频器厂合作，将会形成高效节能的更新换代的变频器产品。

“SHET”特定消谐式变频技术”，填补了现有世界变频技术处理谐波功能的空白，解决了多年无法解决的烧电机的世界难题；真正实现了变频器的高效节能；开创了由中国人创新发展的世界领先的变频技术新纪元。

随着我国现代化进程的加速，电机应用领域将更加广阔，用我们创新的变频技术“撸起袖子加油干”！定将会为我国的节能事业的快速发展，为我国的经济建设，创造出巨大的经济效益和社会效益，为中华民族的伟大复兴，做出突出贡献！
图11 电机输出转矩随时间变化波形
作者简介：
刘钰（1993年-） 女 硕士研究生 大连交通大学电气信息学院 研究方向为电力牵引与传动控制
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