关键词：特定消谐式变频技术；变频器；谐波

1  引言

变频器是使电动机通过调速达到节能的专用设备。电动机要想节能，必须降低转速，降低多少转速，就节约多少电能。我国的电能有63%是被电动机消耗掉的，可见电动机在国民经济中所占的比重相当大。变频器的应用领域很广，凡是电动机需要调速节能的地方都要用到变频器。例如：风机、水泵、空调、起重机、抽油机、车床、电动汽车、大型军舰、轮船、潜艇等推进系统都会用到变频器。

2  谐波问题

目前国内、国际通用的变频技术是：“SPWM”技术，即：脉宽调制原理变频技术。我国目前引进、合作、改进的都是这种技术。变频器在工作时，会产生一种很难消除的谐波，谐波是一种无用功，会将电能转换成热能，消耗在电动机上，尤其变频器在低频段工作时，会涌出大量谐波，谐波会将电能转化成热能，消耗在电机的绕组、线圈、铁芯、绝缘上，瞬间会烧穿绝缘，将电机烧毁或烧损。这是变频器自诞生以来的世界难题。因为现有的变频技术，没有抑制谐波的功能，所以导致变频器的效率低下，尤其在低频段工作时耗电尤为突出，不但不节能，反而会大量耗能。为了解决谐波烧损电机的问题，目前都采用在线路里加装与变频器等功率的滤波器或阻抗器，既增加成本，又增加体积。而这些设备，只能抑制部分静态谐波，电动机拖动的负载是动态的，谐波也是动态的，所以，这些设备很难消除动态谐波。为了解决烧电机的世界难题，有的国家把电动机的尺寸和容量加大，称其为变频专用电机，但只是电机承载热量的能力加大,不会烧电机了。而谐波造成的损耗根本没有改变。电机不但不节能，反而因此而加大耗能。

3  “SHET”特定消谐式变频技术的优势

原哈工大电器教研室主任徐会明教授发明的“SHET”特定消谐式变频技术，是目前国际上最先进的变频技术，它不但技术先进，节能效率高，造价低，而且性能优良，是现有“SPWM”变频技术的更新换代技术。

“ SHET”特定消谐式变频技术的优势在于：

（1）技术国际领先：通过计算机解高等方程的解，来确定变频开关角的位置。在改变频率的同时，赋予开关角抑制谐波的功能，解决了烧电机的世界难题。关键技术就是解决了让各国技术人员头痛的谐波的抑制问题。我们通过计算机软件的形式，解决了谐波抑制的问题，解决了烧电机的问题，节能效果尤为突出。而现有“SPWM”变频器的开关角是随机的，没有固定位置，也没有抑制谐波的功能。所以在低频段时，耗能大增，不但不节能还会损耗大量电能。

（2）可用普通电机（节省了目前国内外采用的专用变频电机）使成本、体积，设备、重量大大减少。

（3）输入相同电压，“SHET”特定消谐式变频技术”法比“SPWM”法输出电压提高15%。

（4）输入相同电压，输出功率最大值，“SHET”法比“SPWM”法高出32%（或电动车爬坡能力增加32%）。

（5）用于电动汽车上，蓄电池供给相同负载时,所需蓄电池组数，“SHET”法比“SPWM”法少用蓄电池15%。

（6）用于电动汽车上，相同条件下，“SHET”法比“SPWM”可多增加行驶里程20%。

（7）同样开关角数可消除的谐波分量多50～72%，未被消除的残余谐波幅值减少几倍至几十倍。

（8）节能效果达30%～72%，比目前国际国内通用变频器“SPWM”技术平均节能提高20%（SPWM技术声称可达20%～50%，但实际应用由于谐波的影响，在低频段，不但不节能，还大量耗能甚至烧毁电机）。

（9）应用领域非常广：只要是应用电动机的领域都可以采用高效节能特定消谐式变频器。除了工业领域应用外，像航天、电动汽车，大型舰船、潜艇的推进技术应用等很多节能领域，都可以让高效节能创新变频器大显身手。

（10）成本：比现有变频器低。

（11）项目技术水平：国际领先；

（12）解决了变频器低频段烧电机的世界难题。

4  课题现状及发展前景

●特定消谐式变频技术是国家自然科学基金立项资助项目；（已完成）

●国家自然科学基金优秀应用成果推广项目；（已完成）

●黑龙江省科技厅立项科技攻关项目；（已完成）

●已通过黑龙江省科技厅鉴定，技术达到国际领先水平。

●科技部科技型中小企业技术创新基金无偿资助项目。（已完成）

获国家无偿资助80万元，黑龙江省地方政府配套资金40万元，合计120万元。2007年已完成中试，目前尚需资金，完成控制部分模块的转化工作，争取在半年或一年内，在资金的推动下，实现产业化。用我国自主知识产权国际领先技术，改变我国目前变频器市场被国外技术垄断的状况，实现变频器真正高效节能的领先地位。扬我国威，颂我中华！实现伟大的中国梦！走出国门，打入世界！

市场前景：我国变频器市场每年的销售额约为几百亿元人民币，每年以10%～20%的速度递增。随着国家能源的日益枯竭，电力供求矛盾的加剧，节能节电已成为当务之急。如果将特定消谐式变频器用来改变现有变频器，既能创造巨大的经济效益，又能创造巨大的社会效益，将对我国的节能减排做出突出贡献。

我国目前已成为世界第一大石油进口国，而汽车尾气已成为我国持续雾霾天气的重要原因之一。能源的安全已被提到国家战略高度。国务院节能与新能源汽车产业发展规划（2012-2020年）提出了重点发展电动汽车的规划，国家为此也出台了节能减排的重大举措。发展电动汽车已成为我国汽车工业发展的必然之路。特定消谐式变频器控制器将是电动汽车调速节能的首选。

如果将此具有自主知识产权的技术应用在电动汽车上，在同等条件下，与现有变频技术相比，不但成本降低，而且，行驶里程会延长20%，或电池组数减少15%、或增加爬坡能力增加32%。节能效果突出。必将为我国电动汽车的发展，做出突出的贡献。 而我国的海洋面积广阔，我们的海军也正在跨入现代化的进程。而大型军舰和潜艇的柴电结合推进系统，却还在应用国外或国内的“SPWM”技术构成的变频器进行调速，既增加了很多不必要的设备和成本，又占用了很大的体积和空间，浪费了很多资金。如果应用我们具有自主知识产权的、国际领先的特定消谐式变频技术，将会使我国的海军舰艇，减少推进系统的造价，增加航行里程，实现真正意义上的节能。跨入创新发展、高效节能的新空间。特定消谐式变频器将为我国各领域节能发展，开创一片蓝海；为我国的电动汽车的发展注入新的动力；为我国的军工发展，尤其是海军的发展做出突出贡献。如果将这一先进技术与现有变频器厂合作，将会形成高效节能的更新换代的变频器产品。

“SHET”特定消谐式变频技术”，填补了现有世界变频技术处理谐波功能的空白，解决了多年无法解决的烧电机的世界难题；真正实现了变频器的高效节能；开创了由中国人创新发展的世界领先的变频技术新纪元。随着我国现代化进程的加速，电机应用领域将更加广阔，用我们创新的变频技术“撸起袖子加油干”！定将会为我国的节能事业的快速发展，为我国的经济建设，创造出巨大的经济效益和社会效益；为中华民族的伟大复兴，做出突出贡献！

                                                                                                   原哈工大特定消谐式变频器课题组