電機調速技術的歷史與現(xiàn)狀分析 

20 世紀的大多數(shù)時期為直流傳動調速和交流傳動恒速階段，直至20 世紀末，交直流傳動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，世界先進國家投進了大量的人力和財力往研究高效節(jié)能的交流調速系統(tǒng)，并取得了極大成功。
由交流異步電動機原理可知：從定子傳進轉子的電磁功率Pe = Pm + Ps ，即為機械功率和轉差功率。根據(jù)轉差功率消耗情況，目前異步電動機調速系統(tǒng)的基本類型可分為3 類。 電阻計 | 傳感器 | 氣體分析儀 | 光功率計 | 毒性氣體 | 無紙記錄儀 | 濁度計 | 溫度探頭 | 電源供應器 | 鯉魚鉗 | 一氧化碳檢測器 | 測速儀 | 溶氧計 | 真空表 | 扁嘴鉗 | 剪線鉗 | 電容表
1.1 　轉差功率消耗型調速系統(tǒng)
該調速系統(tǒng)主要通過降低電壓調速、電磁轉差離合器調速和轉子繞阻串電阻調速。主要通過增加轉差功率的消耗來換取轉速的降低， 因而效率較低。
1.2 　轉差功率回饋型調速系統(tǒng)
該調速方法使轉差功率的一部分消耗掉，而大部分則通過變流裝置回饋給電網或轉為機械能。主要采用轉子繞阻串級調速，但新增變流裝置后會消耗一定的功率。
1.3 　轉差功率不變型調速系統(tǒng)
該調速系統(tǒng)的轉差功率消耗基本保持不變，如改變磁極對數(shù)進行調速等. 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(shù)只能進行有級調速，而應用場合有限。最理想的交流調速應采用無級變頻調速。保持每極磁通量為額定值，既可防止磁通太弱，沒有充分利用鐵心造成的浪費，又可防止過分增大磁通使鐵心飽和、導致勵磁電流過大而損壞電機的現(xiàn)象，根據(jù)電機學理論

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

由于傳統(tǒng)的逆變環(huán)節(jié)采用相控方式，調壓、調頻兩極可控，造成電路復雜、本錢高、功率因數(shù)低、輸出諧波分量大；采用SPWM 后，用不控整流，輸進端功率因數(shù)不變，調壓、調頻在同一環(huán)節(jié)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，見圖2。馬鞍山電廠變頻改造采用了這種結構方式。
SPWM是根據(jù)能量等效原理在慣性環(huán)節(jié)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。將正弦波半個波作n等分，則每等分為π/ n ，則對應第i 個直流矩形波窄脈沖寬度為δi ，根據(jù)面積相等的等效原則

當n 較大時 
           
于是    

可見，隨著正弦波幅值的變化，矩形波寬度也會發(fā)生相應變化。根據(jù)數(shù)學分析可知，期看的正弦波分段越多，脈沖寬度越窄，等效性越好。依據(jù)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(shù)字控制是很輕易實現(xiàn)的。馬鞍山電廠使用的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生高質量的SPWM脈沖序列。功放元件采用的是盡緣柵雙極晶體管IGBT，其開關頻率可達20 kHz ，按基頻50Hz 計算，每個周波可分段40 次，從而滿足了波形要求。