當前全球經(jīng)濟發(fā)展過程中，有兩條顯著的相互交織的主線：能源和環(huán)境。能源的緊張不僅制約了相當多發(fā)展中國家的經(jīng)濟增長，也為許多發(fā)達國家?guī)砹讼喈敶蟮膯栴}。能源集中的地方也往往成為全世界所關注的熱點地區(qū)。而能源的開發(fā)與利用又對環(huán)境的保護有著重大影響。全球變暖、酸雨等一系列環(huán)境災難都與能源的開發(fā)與利用有關。
能源工業(yè)作為國民經(jīng)濟的基礎，對于社會、經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高都極為重要。在高速增長的經(jīng)濟環(huán)境下，中國能源工業(yè)面臨經(jīng)濟增長與環(huán)境保護的雙重壓力。有資料表明，受資金、技術、能源價格的影響，中國能源利用效率比發(fā)達國家低很多。90年代中國高耗能產(chǎn)品的耗能量一般比發(fā)達國家高12%~55%左右，90%以上的能源在開采、加工轉(zhuǎn)換、儲運和終端利用過程中損失和浪費。如果進行單位GNP能耗（噸標準煤/千美元）的國家比較（90年代中期），中國分別是瑞士、意大利、日本、法國、德國、英國、美國、加拿大的14.4倍、11.3倍、10.6倍、8.8倍、8.3倍、7.2倍、4.6倍、和4.2倍。1995年，中國火電廠煤耗為412克標準煤/kWh，是國際先進水平的1.27倍。
由此可見，對能源的有效利用在我國已經(jīng)非常迫切。作為能源消耗大戶之一的電機在節(jié)能方面是大有潛力可挖的。我國電機的總裝機容量已達4億千瓦，年耗電量達6000億千瓦時，約占工業(yè)耗電量的80%。我國各類在用電機中，80%以上為0.55~220kW以下的中小型異步電動機。我國在用電機拖動系統(tǒng)的總體裝備水平僅相當于發(fā)達國家50年代水平。因此，在國家十五計劃中，電機系統(tǒng)節(jié)能方面的投入將高達500億元左右。所以變頻調(diào)速系統(tǒng)在我國將有非常巨大的市場需求。
目前，國內(nèi)變頻調(diào)速系統(tǒng)的研究非�；钴S，但是在產(chǎn)業(yè)化方面還不是很理想，市場的大部分還是被國外公司所占據(jù)。因此，為了加快國內(nèi)變頻調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展，就需要對國際變頻調(diào)速技術的發(fā)展趨勢和國內(nèi)的市場需求有一個全面的了解。
2全數(shù)字化控制系統(tǒng)
隨著計算機技術的發(fā)展，無論是生產(chǎn)還是生活這中，人民對數(shù)字化信息的依賴程度越來越高。如果說計算機是大腦，網(wǎng)絡是神經(jīng)，那么電機傳動系統(tǒng)就是骨骼和肌肉。它們之間的完美結(jié)合才是現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向。為了使交流調(diào)速系統(tǒng)與信息系統(tǒng)緊密結(jié)合，同時也為了提高交流調(diào)速系統(tǒng)自身的性能，必須使交流調(diào)速系統(tǒng)實現(xiàn)全數(shù)字化控制。
單片機已經(jīng)在交流調(diào)速系統(tǒng)中得到了廣泛地應用。例如由Intel公司1983年開發(fā)生產(chǎn)的MCS-96系列是目前性能較高的單片機系列之一，適用于高速、高精度的工業(yè)控制。其高檔型：8×196KB、8×196KC、8×196MC等在通用開環(huán)交流調(diào)速系統(tǒng)中的應用較多。
由于交流電機控制理論不斷發(fā)展，控制策略和控制算法也日益復雜。擴展卡爾曼濾波、FFT、狀態(tài)觀測器、自適應控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡等等均應用到了各種交流電機的矢量控制或直接轉(zhuǎn)矩控制當中。因此，DSP芯片在全數(shù)字化的高性能交流調(diào)速系統(tǒng)中找到施展身手的舞臺。如TI公司的MCS320F240等DSP芯片，以其較高的性能價格比成為了全數(shù)字化交流調(diào)速系統(tǒng)的首選。最近TI公司推出的MCS320F240X系列產(chǎn)品更將價格降低到了單片機的水平。
在交流調(diào)速的全數(shù)字化的過程當中，各種總線也扮演了相當重要的角色。STD總線、工業(yè)PC總線、現(xiàn)場總線以及CAN總線等在交流調(diào)速系統(tǒng)的自動化應用領域起到了重要的作用。
3PWM技術
PWM控制是交流調(diào)速系統(tǒng)的控制核心，任何控制算法的最終實現(xiàn)幾乎都是以各種PWM控制方式完成的。目前已經(jīng)提出并得到實際應用的PWM控制方案就不下十幾種，關于PWM控制技術的文章在很多著名的電力電力國際會議上，如PESC，IECON，EPE年會上已形成專題。尤其是微處理器應用于PWM技術并使之數(shù)字化以后，花樣是不斷翻新，從最初追求電壓波形的正弦，到電流波形的正弦，再到磁通的正弦；從效率最優(yōu)，轉(zhuǎn)矩脈動最少，再到消除噪音等，PWM控制技術的發(fā)展經(jīng)歷了一個不斷創(chuàng)新和不斷完善的過程。到目前為止，還有新的方案不斷提出，進一步證明這項技術的研究方興未艾。
其中，空間矢量PWM技術以其電壓利用率高、控制算法簡單、電流諧波小等特點在交流調(diào)速系統(tǒng)中得到了越來越多的由于。
4高壓大容量交流調(diào)速系統(tǒng)
在小功率交流調(diào)速方面，由于國外產(chǎn)品的規(guī)模效應，使得國內(nèi)廠家在價格上、工藝上和技術上均無法與之抗衡。而在高壓大功率方面，國外公司又為我們留下了趕超的空間。首先，國外的電網(wǎng)電壓等級一般為3000V，而我國的電網(wǎng)電壓等級為6000V和10000V；其次，高壓大功率交流調(diào)速系統(tǒng)無法進行大規(guī)模的批量生產(chǎn)，而國外的勞動力成本，特別是具有一定專業(yè)知識的勞動力成本較高。
目前，研究較多的大功率逆變電路有：（1）多電平電壓型逆變器，（2）變壓器耦合的多脈沖逆變器，（3）交交變頻器，（4）雙饋交流變頻調(diào)速系統(tǒng)。
（1）多電平電壓型逆變器
日本長岡科技大學的A.Nabae等人于1980年在IAS年會上首次提出三電平逆變器，又稱中點箝位式（NeutralPointClamped）逆變器。它的出現(xiàn)為高壓大容量電壓型逆變器的研制開辟了一條新思路。
多電平電壓型逆變器與普通雙電平逆變器相比具有以下優(yōu)點：
•更適合大容量、高電壓的場合。
•可產(chǎn)生M層梯形輸出電壓，對階梯波再作調(diào)制可以得到很好近似的正弦波，理論上提高電平數(shù)可接近純正弦波型、諧波含量很小。
•電磁干擾（EMI）問題大大減輕，因為開關元件一次動作的dv/dt通常只有傳統(tǒng)雙電平的1/（M-1）。
•效率高，消除同樣諧波，雙電平采用PWM控制法開關頻率高、損耗大，而多電平逆變器可用較低頻率進行開關動作、開關頻率低、損耗小，效率提高。
（2）變壓器耦合的多脈沖逆變器
變壓器耦合的多脈沖逆變器的三電平電路中，要獲得更多電平只須將每相所串聯(lián)的單元逆變橋數(shù)目同等增加即可。其優(yōu)點為：
不存在電壓均衡問題。無需箝位二極管或電容，適于調(diào)速控制；
模塊化程度好，維修方便；
對相同電平數(shù)而言，所需器件數(shù)目最少；
無箝位二極管或電容的限制，可實現(xiàn)更多電平，上更高電壓，實現(xiàn)更低諧波；
控制方法相對簡單，可分別對每一級進行PWM控制，然后進行波形重組。