電機調速技術(shù)的歷史與現狀分析 

20 世紀的大多數時(shí)期為直流傳動(dòng)調速和交流傳動(dòng)恒速階段，直至20 世紀末，交直流傳動(dòng)按調速分工的格式才被打破，主要原因是直流電機換向器受容量限制(極限容量與轉速乘積應小于106 kW/ r·min - 1) ，為此，世界先進(jìn)國家投進(jìn)了大量的人力和財力往研究高效節能的交流調速系統，并取得了極大成功。
由交流異步電動(dòng)機原理可知：從定子傳進(jìn)轉子的電磁功率Pe = Pm + Ps ，即為機械功率和轉差功率。根據轉差功率消耗情況，目前異步電動(dòng)機調速系統的基本類(lèi)型可分為3 類(lèi)。 電阻計 | 傳感器 | 氣體分析儀 | 光功率計 | 毒性氣體 | 無(wú)紙記錄儀 | 濁度計 | 溫度探頭 | 電源供應器 | 鯉魚(yú)鉗 | 一氧化碳檢測器 | 測速儀 | 溶氧計 | 真空表 | 扁嘴鉗 | 剪線(xiàn)鉗 | 電容表
1.1 　轉差功率消耗型調速系統
該調速系統主要通過(guò)降低電壓調速、電磁轉差離合器調速和轉子繞阻串電阻調速。主要通過(guò)增加轉差功率的消耗來(lái)?yè)Q取轉速的降低， 因而效率較低。
1.2 　轉差功率回饋型調速系統
該調速方法使轉差功率的一部分消耗掉，而大部分則通過(guò)變流裝置回饋給電網(wǎng)或轉為機械能。主要采用轉子繞阻串級調速，但新增變流裝置后會(huì )消耗一定的功率。
1.3 　轉差功率不變型調速系統
該調速系統的轉差功率消耗基本保持不變，如改變磁極對數進(jìn)行調速等. 由于轉差功率消耗基本不變，因此，效率最高. 但改變磁極對數只能進(jìn)行有級調速，而應用場(chǎng)合有限。最理想的交流調速應采用無(wú)級變頻調速。保持每極磁通量為額定值，既可防止磁通太弱，沒(méi)有充分利用鐵心造成的浪費，又可防止過(guò)分增大磁通使鐵心飽和、導致勵磁電流過(guò)大而損壞電機的現象，根據電機學(xué)理論

要保持Φm 不變，且E 接近電動(dòng)機電源電壓，可近似要求V/ f = 常數，這就能滿(mǎn)足Φm 不變。我們將此稱(chēng)為恒壓頻比控制，也稱(chēng)變壓變頻控制，即VVVF 型(Variable Voltage Variable Frequency) 。

由于傳統的逆變環(huán)節采用相控方式，調壓、調頻兩極可控，造成電路復雜、本錢(qián)高、功率因數低、輸出諧波分量大；采用SPWM 后，用不控整流，輸進(jìn)端功率因數不變，調壓、調頻在同一環(huán)節完成，可以較好地抑制和減少輸出諧波，使輸出波形接近正弦波，這是當前變頻裝置中較為理想的結構形式，見(jiàn)圖2。馬鞍山電廠(chǎng)變頻改造采用了這種結構方式。
SPWM是根據能量等效原理在慣性環(huán)節中不同外形的窄脈沖能量作用近似相同，將正弦波用若干等幅不等寬的窄方波等效，見(jiàn)圖3。
設正弦波電壓U1 = UMsinωt，直流矩形波電壓U = Us/ 2。將正弦波半個(gè)波作n等分，則每等分為π/ n ，則對應第i 個(gè)直流矩形波窄脈沖寬度為δi ，根據面積相等的等效原則

當n 較大時(shí) 
           
于是    

可見(jiàn)，隨著(zhù)正弦波幅值的變化，矩形波寬度也會(huì )發(fā)生相應變化。根據數學(xué)分析可知，期看的正弦波分段越多，脈沖寬度越窄，等效性越好。依據上述原理，可以用計算方法求得SPWM 脈沖波形的寬度，而且采用數字控制是很輕易實(shí)現的。馬鞍山電廠(chǎng)使用的LB 系列變壓變頻器，控制元件采用的就是Intel 公司的16 位微處理器芯片N87C196mc ，在軟件控制下可直接產(chǎn)生高質(zhì)量的SPWM脈沖序列。功放元件采用的是盡緣柵雙極晶體管IGBT，其開(kāi)關(guān)頻率可達20 kHz ，按基頻50Hz 計算，每個(gè)周波可分段40 次，從而滿(mǎn)足了波形要求。