0 导言
在工业出产及国计民生中电机的运用十分广泛，电机的传动办法一般分为直流电机传动及沟通电机传动。曩昔因为沟通电机完成调速较困难或某些调速办法低效不行抱负，因而长期以来在调速范畴大多选用直流电机，而沟通电动机的长处在调速范畴中未能得到发挥。沟通电动机的调速办法一般有以下三种。
1)变极调速是经过改动电动机定子绕组的接线办法以改动电机极数完成调速，这种调速办法是有级调速，不能滑润调速，并且只适用于鼠笼电动机。
2)改动电机转差率调速其中有经过改动电机转子回路的电阻进行调速，此种调速办法功率不高，且不经济。其次是选用滑差调速电机进行调速，调速规模宽且能滑润调速，但这种调速设备结构杂乱(一般由异步电机、滑差离合器和操控设备三部分组成)，滑差调速电机是在主电机转速稳定不变的状况下调理励磁完成调速的，即使输出转速很低，而主电机仍运转在额外转速，因而耗电较多，别的励磁和滑差部分也有功率问题和耗费问题。较好的转差率调速办法是串级调速。
3)变频调速经过改动电机定子的供电频率，以改动电机的同步转速到达调速的意图，其调速功用优胜，调速规模宽，能完成无级调速。
现在我国出产现场所运用的沟通电动机大多为非调速型，其耗能十分惊人。如选用变频调速，则可节省很多动力。这对进步经济效益具有十分重要的含义。
1 变频调速技能的开展
上世纪50 时代末，因为晶闸管(SCR)的研讨成功，电力电子器材开端运用于工业出产，可控整流直流调速便成了调速体系中的主力军。但因为直流电机结构杂乱，造价比沟通电机高，直流电动机在运转中，炭刷触摸发生炭粉而易引起环火，须常常维护，并且直流调速体系线路杂乱，修理十分不便利。因而便促进了世界各国对沟通调速技能的开发和研发。
20 世纪80时代中期，跟着第三代电力电子器材，如门极可关断晶闸管(GTO)、大功率晶体管(GTR)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等全控型电力电子器材的研发成功，以及电力电子器材从电流驱动型到电压驱动型全控器材等的开展，日本等国已先后研发开发出了功率等级不同的把操控、驱动、检测、维护及功率输出集于一体的变频调速产品，如图1所示。然后使沟通变频调速的要害设备———逆变器功用优秀，主电路简略，驱动便利，作业牢靠。一起跟着操控理论、微电子技能和核算机技能的开展，使沟通电机变频调速技能取得了突破性开展，并以其优胜的调速功用和杰出的节能作用逐步替代了直流调速体系和其他的调速办法，如变极调速、串级调速、滑差电机调速、整流子电机调速等。
跟着全球动力缺少趋势的加重以及沟通变频技能及变频器产品的功用和功用日趋完善，使其越来越广泛地运用在工业出产的各个范畴中。据有关材料介绍，1994 年日本出产100 kW 以下的中小功变频器已达100万台。除日本外，欧美等发达国家现在已形成了较完好的变频器技能产业体系。
2 变频调速技能的原理及特色
1)变频调速技能的原理是把工频50 Hz 的沟通电转换成三相频率和电压可调的沟通电，经过改动沟通电动机定子绕组的供电频率，在改动频率的一起也改动电压，然后到达调理电动机转速的意图(即VVVF技能)。现在的变频器体系还选用微机操控技能，它可依据电动机负载的改变完成主动、滑润地增速或减速。
2)沟通变频调速体系一般由三相沟通异步电动机、变频器及操控器组成，它与直流调速体系比较具有以下显着长处：
(1)异步电动机比直流电动机结构简略，重量轻，价格低，它没有换向器，运转牢靠;
(2)操控电路比直流调速体系简略，易于维护;
(3)变频调速体系调速规模宽，能滑润调速，其调速静态精度及动态质量好，并且节能显着，是现在世界公认的沟通电动机的最抱负、最有出路的调速技能，因而在世界上获得了广泛的运用。
3 变频牵引技能在国外的运用状况
跟着变频技能的开展，使电力牵引体系有了很大的改变，其牵引与调速体系由开始的变阻调速开展到斩波器调速，从而开展到运用沟通三相异步牵引电动机选用调压变频调速(VVVF)的牵引技能。现在世界上德、日等发达国家研发的地铁和轻轨车辆简直悉数选用沟通变频调速牵引技能。
例如，依据有关材料报道的德国选用BR120型沟通变频牵引电力机车实验的成果表明，这种功用的机车比直流牵引车辆具有以下显着的长处：
1)在相同粘重时牵引力进步30%;
2)功率因数高(cos渍可到达1)，电网利用率进步30%;
3)因为它选用电力电子器材替代了有触点元件，修理费可下降50%;
4)无故障运转超越40万km;
5)节能显着，选用GTO变频器的沟通电牵引设备比相同容量运用斩波调速的直流牵引设备功率可进步6%～7%。
据有关材料报道，一辆5 600 kW 的机车每小时可节电392 kW，若按年运转3 000 h 核算，则每年节电可达117.6万kW。
世界上在沟通牵引处于领先水平的日本和德国，根本都是选用PWM(交- 直- 交)型GTO-VVVF逆变器(简称GTO 变频器)和异步牵引电动机配套组成变频牵引体系。
日本在1990年后出产的GTO 变频器容量就到达了4 500 V/3 000 A。日本于1991年11月核算发布的一切日本沟通变频调速车的主要参数根本上都是选用由日立、东芝、三菱电机、富士电机和东瀛公司制作的GTO变频器。东瀛公司从1986年到1990年底止，就已为23种车型供给了GTO变频器。
近年来，德、日等国家新研发的地铁和轻轨列车，简直悉数选用沟通变频牵引技能;而用于沟通牵引体系的新式三点式逆变器，在德国和日本则已有运用。1993年德国就已经有成千台用此计划构成的IGBT 三点式逆变器用于轻轨电车上。IGBT 器材与可关断器材GTO 比较有较多长处。IGBT 为电压驱动，其开关频率高，抗干扰和贯穿短路维护能力强，损耗小，功用好及作业牢靠，尽管IGBT耐压不如GTO高，但选用新式的三点式电压型逆变器，则可用耐电压等级低一半的器材，并且还有效地削减了谐波电流，按捺了电磁噪声。因而，现在高压大电流的GTO 和IGBT模块构成的变压变频设备和微机技能在机车车辆上的运用已取得了很大的开展。
4 变频技能在我国城市交通车辆上的运用依据有关材料报道，广州本田公司已用200台变频电车替代了152 台电阻式操控的旧电车和48台斩波操控电车。在实践的营运路线上，分别对各种电车进行了耗电测定，其丈量成果如表1所列。
丈量成果表明，新式车耗电量为电阻式操控车的72.6%。依据他们对200台新式变频车与200台旧车一年的耗电量比较核算，新式车的耗电约削减24%。由此可见选用变频技能的车辆节电作用十分显着。因而，我国电子工业部在电子工业早在“九五”规划中就将以变频牵引设备为代表的节能技能列为开展的要点。
我国于1996年研发成功了AC4000型沟通牵引电力机车。现在DC 750 V体系下的地铁车辆每台牵引电机功率为90~160 kW，因而选用600～1 000 A/1 200V IBGT构成的三点式逆变器牵引体系，已能到达所需的容量。我国本来规划的广州地铁和上海地铁准备用直流斩波调速车，后考虑到与世界先进水平、节省动力及经济合理性等要素，终究确认了挑选三相沟通异步牵引机变频调速的传动计划。
5 结语
我国地铁车辆电力牵引体系从变阻调速到斩波器调速，从而开展到运用三相异步电动机的变频牵引技能。在DC 750 V体系下运转的地铁中，选用老练的、批量出产的、价廉的耐压1 200 V的IGBT器材构成三点式逆变器，完成地铁车辆沟通传动计划，造价也不贵，并且关于城市轨道交通DC 750 V体系中地铁或轻轨车辆上所选用的沟通传动所需的电气设备，我国已完全可以自已规划和制作，然后使我国铁路机车工业跨入了研发开展绿色交通车辆的世界先进队伍。
近年来，变频器产品已在世界、国内工业出产和国计民生中得到了广泛的运用。低压电动机变频调速产品现在运用已十分遍及和老练，高压电动机变频调速也在被人们重视和逐步运用。沟通变频器已成为对工业出产进行技能改造和对产品、设备更新换代的抱负调速设备。
