隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的迅速發(fā)展，促進(jìn)了電氣傳動(dòng)的技術(shù)革命。交流調(diào)速取代直流調(diào)速，計(jì)算機(jī)數(shù)字控制取代模擬控制已成為發(fā)展趨勢。交流電機(jī)變頻調(diào)速是當(dāng)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(yùn)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(dòng)性能等諸多優(yōu)點(diǎn)而被國內(nèi)外公認(rèn)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(gòu)成，缺點(diǎn)很多，諧波大，對電網(wǎng)和電機(jī)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(gòu)成的高壓變頻器，性能優(yōu)異，可以實(shí)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(wù)的高壓變頻器廠商，僅有少數(shù)的具備科研能力或資金實(shí)力的個(gè)別企業(yè)。國內(nèi)僅有少部分的中、高壓電機(jī)進(jìn)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(jìn)口。這些狀況主要表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：
①國外各大品牌的產(chǎn)品正加緊占領(lǐng)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(shù)標(biāo)準(zhǔn)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(dá)。
⑥生產(chǎn)工藝落后，勉強(qiáng)滿足變頻器產(chǎn)品的技術(shù)要求，但是價(jià)格低廉。
⑦變頻器中使用的功率半導(dǎo)體，驅(qū)動(dòng)電路，電解電容等關(guān)鍵器件完全依賴進(jìn)口。
⑧與發(fā)達(dá)國家的技術(shù)差距在縮小，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品正應(yīng)用在國民經(jīng)濟(jì)中?！ ?/p>
⑨已經(jīng)研制出具有瞬時(shí)掉電再恢復(fù)、故障再恢復(fù)等功能的變頻器。
⑩能夠進(jìn)行四象限運(yùn)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(shí)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(diǎn)。目前，在發(fā)達(dá)國家，只要有電機(jī)的場合，就會(huì)同時(shí)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(shù)開發(fā)起步早，并具有相當(dāng)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(shù)標(biāo)準(zhǔn)比較完備。
④與變頻器相關(guān)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(gè)行業(yè)中被廣泛應(yīng)用，并取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
⑦產(chǎn)品國際化，當(dāng)?shù)鼗觿 ?/p>
⑧新技術(shù)，新工藝層出不窮，并被大量的、快速的應(yīng)用于產(chǎn)品中。
⑨目前，沒有10KV產(chǎn)品。
交流變頻調(diào)速技術(shù)是強(qiáng)弱電混合，機(jī)電一體的綜合技術(shù)，既要處理巨大電能的轉(zhuǎn)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(huì)分成功率和控制兩大部分。前者要解決與高壓大電流有關(guān)的技術(shù)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(shù)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(gè)方向發(fā)展。
③更高電壓、更大電流的新型電力半導(dǎo)體器件將應(yīng)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(huì)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(zhuǎn)矩控制等技術(shù)的應(yīng)用將趨于成熟。
⑥全面實(shí)現(xiàn)數(shù)字化和自動(dòng)化：參數(shù)自設(shè)定技術(shù)；過程自優(yōu)化技術(shù)；故障自診斷技術(shù)。
⑦應(yīng)用32位MCU、DSP及ASIC等器件，實(shí)現(xiàn)變頻器的高精度，多功能。
⑧相關(guān)配套行業(yè)正朝著專業(yè)化，規(guī)?；l(fā)展，社會(huì)分工將更加明顯。
目前，大功率高壓異步電動(dòng)機(jī)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(diǎn)是可以回收轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子繞線式異步電機(jī)，必須更換電機(jī)：不能實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，啟動(dòng)過程非常復(fù)雜；啟動(dòng)電流大；調(diào)速范圍有限；響應(yīng)慢，不易實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制；功率因數(shù)和效率低，并隨著轉(zhuǎn)速的調(diào)低急劇下降；很難實(shí)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(dòng)化程度和實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制無益；同時(shí)因控制裝置比較復(fù)雜、諧波污染大對電網(wǎng)有較大干擾；進(jìn)一步限制了它的使用，屬落后技術(shù)。
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(chǔ)上發(fā)展起來的，它在普通繞線電動(dòng)機(jī)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(jī)，將該電動(dòng)機(jī)部分轉(zhuǎn)子能量取出以改變電動(dòng)機(jī)用以產(chǎn)生拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使主繞組從電網(wǎng)吸收的能量下降來實(shí)現(xiàn)節(jié)能。優(yōu)點(diǎn)：具有串級調(diào)速的全部優(yōu)點(diǎn)，體積小。缺點(diǎn)：需更換專用電機(jī)，滑環(huán)處理不當(dāng)容易出現(xiàn)事故；雖采用頻敏變阻器啟動(dòng)，但啟動(dòng)電流仍很大（3-4Ie）,對電機(jī)和電網(wǎng)的沖擊很大，啟動(dòng)復(fù)雜；調(diào)速范圍很??；輸入功率因數(shù)和效率低；電機(jī)側(cè)由于可控硅的逆變衍生出大量的高次諧波，對電機(jī)的絕緣造成老化，引起電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、附加發(fā)熱和噪聲污染，所以電纜要求加粗使用；電機(jī)喘振現(xiàn)象無法消除。仍屬于落后技術(shù)。
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(zhuǎn)約5%-10%，低速轉(zhuǎn)差損耗大，最高可達(dá)額定功率的15%，因效率與轉(zhuǎn)速成正比，低速時(shí)效率極低，精度低、線性度差、響應(yīng)慢、啟動(dòng)電流大、裝置大，必須加裝在設(shè)備和電機(jī)之間，不適合改造；無法軟啟動(dòng)，耦合器故障時(shí)，無法切換運(yùn)行，維護(hù)復(fù)雜、費(fèi)用大，不能滿足提高裝置整體自動(dòng)化水平的需要。
4．高壓變頻調(diào)速—由于應(yīng)用了先進(jìn)的電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)和高壓電氣、電機(jī)拖動(dòng)等綜合性領(lǐng)域的學(xué)科技術(shù)，因此具有其他調(diào)速方式無法比擬的優(yōu)點(diǎn)：
（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(shí)顯示電壓、電流、頻率、電機(jī)轉(zhuǎn)速，可非常直觀地顯示電機(jī)在任何時(shí)間的實(shí)時(shí)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(jī)等各種儀表連接，并可以與原設(shè)備控制回路相連接，構(gòu)成部分閉環(huán)系統(tǒng)，如與原DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和聯(lián)鎖控制。
（4）具有電力電子保護(hù)和工業(yè)電氣保護(hù)功能，保證變頻器和電機(jī)在正常運(yùn)行和故障時(shí)安全可靠。
（5）電機(jī)可實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)、軟制動(dòng)；啟動(dòng)電流小，小于電機(jī)的額定電流；電機(jī)啟動(dòng)的時(shí)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(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。
（7）減少配件損耗，延長設(shè)備使用壽命，提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率。
電動(dòng)機(jī)是公認(rèn)的耗電大戶，其占整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)用電量的6成以上，對它進(jìn)行節(jié)能改造，潛力巨大。十一五規(guī)劃中，建設(shè)節(jié)約型社會(huì)是今后發(fā)展的一項(xiàng)重要內(nèi)容。有效地利用能源、節(jié)約能源是建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的具體體現(xiàn)。建設(shè)節(jié)約型社會(huì)是全人類的事業(yè)，高效地利用能源，是本世紀(jì)必須要解決的問題。關(guān)注高壓變頻器的發(fā)展?fàn)顩r，就是關(guān)注節(jié)能事業(yè)的發(fā)展。要建設(shè)節(jié)約型社會(huì)，是我們必須要做的工作內(nèi)容。大力推廣變頻調(diào)速技術(shù)是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的必要手段，它也是交流電動(dòng)機(jī)節(jié)能改造的工作重點(diǎn)。
