专 辑 驱 动 装 置 与 电 源 技 术

富 士 时 报 Vol.C1 No.1 2009
驱 动 装 置 与 电 源 技 术 的 现 状 及 展 望
专
辑
的 推 广 。 在 产 品 领 域 , 富 士 电 机 将 掀 起 由 单 项 产 品 过 渡 到 复
合 商 品 业 务 的 变 革 , 并 通 过 对 应 客 户 定 制 的 标 准 模 块 化 来 发
展 事 业 。 此 外 , 公 司 将 强 化 驱 动 装 置 与 电 源 的 通 用 基 本 技 术 ,
将 有 利 于 以 上 四 个 领 域 的 解 决 方 案 的 技 术 与 主 导 产 品 的 开 发
作 为 企 业 的 重 点 项 目 。
3.3 技 术 开 发 特 征
电 力 电 子 技 术 是 由 元 器 件 、 电 路 、 控 制 三 个 要 素 组 成 的
技 术 领 域 , 通 过 密 切 联 系 并 融 合 这 些 技 术 , 生 产 出 具 有 竞 争
力 的 产 品 。 富 士 电 机 集 团 是 一 家 能 够 使 上 述 三 个 要 素 发 挥 相
乘 增 效 作 用 的 企 业 , 而 电 力 电 子 技 术 也 是 富 士 电 机 集 团 擅 长
的 领 域 。 富 士 电 机 将 利 用 自 身 的 相 乘 效 应 , 通 过 提 高 效 率 来
降 低 产 品 的 耗 电 量 , 并 生 产 出 竞 争 力 强 劲 的 差 别 化 产 品 。
在 未 来 的 一 段 时 期 , 富 士 电 机 计 划 在 电 源 系 统 、 可 变 速
控 制 系 统 、 机 车 船 舶 驱 动 系 统 的 节 能 领 域 以 及 太 阳 能 电 力 调
节 装 置 、 风 力 发 电 双 向 变 流 装 置 、 电 源 稳 定 装 置 、 电 力 贮
藏 等 设 备 的 产 能 ( 产 生 能 源 ) 领 域 开 发 更 多 具 有 强 大 竞 争 力
的 产 品 。 具 体 来 说 , 就 是 使 用 新 器 件 开 发 绿 色 电 力 电 子 技
术 , 同 时 将 一 直 以 来 作 为 研 发 重 点 的 通 用 基 础 技 术 进 行 组 合 ,
并 将 这 些 开 发 的 成 果 应 用 到 绿 色 网 络 数 据 中 心 、 太 阳 能 发 电 、
电 力 贮 藏 、 全 球 机 车 系 统 、 船 舶 驱 动 系 统 、 可 变 速 驱 动 装 置
产 品 上 。
3.4 通 用 基 础 技 术
⑴ 电 力 电 子 平 台
富 士 电 机 通 过 整 合 和 重 组 通 用 基 础 技 术 来 实 现 有 效 运 用
开 发 资 源 , 将 通 用 技 术 作 为 一 种 平 台 并 对 其 加 以 强 化 。 这 一
平 台 的 主 要 的 工 具 为 :
对 电 抗 器 与 变 压 器 进 行 最 佳 设 计 及 极 限 设 计 , 用 最 少
的 材 料 实 现 部 件 的 小 型 化 , 并 且 在 设 计 阶 段 实 现 高 精 度 性
能 预 测 , 缩 短 产 品 开 发 时 间 的 电 磁 器 件 设 计 工 具
对 不 同 用 户 的 要 求 规 格 迅 速 作 出 答 复 、 减 少 设 计 错 误 、
缩 短 设 计 修 改 与 评 估 时 间 的 嵌 入 式 电 源 自 动 设 计 工 具
能 在 短 时 间 内 对 大 规 模 电 力 电 子 配 电 柜 内 部 气 流 分 布
与 半 导 体 模 块 内 部 芯 片 的 发 热 引 起 的 温 度 分 布 进 行 预 测 的
冷 却 设 计 工 具
⑵ 电 力 变 换 技 术
驱 动 装 置 技 术 的 关 键 是 功 率 器 件 与 电 力 变 换 的 电 路 技
术 以 及 在 最 佳 条 件 下 对 这 些 技 术 加 以 运 用 的 控 制 技 术 。 富
士 电 机 的 一 大 优 势 就 是 公 司 拥 有 自 身 的 电 子 器 件 部 门 。 利
用 这 一 优 势 , 公 司 一 直 在 其 产 品 中 加 入 晶 闸 管 、 晶 体 管 、
MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect
Transistor)、IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)
等 变 换 元 件 。 这 些 产 品 包 括 数 十 瓦 级 的 信 息 设 备 的 内 部 电 源 、
十 〜 数 百 kVA 级 别 的 通 用 变 频 器 、 数 MVA 级 别 的 轧 钢 机
用 变 频 器 、 数 百 MVA 级 别 的 铝 电 解 整 流 器 等 等 。 富 士 电 机
根 据 这 些 产 品 的 用 途 , 为 其 研 发 了 具 有 特 色 的 变 换 电 路 技 术 。
在 大 容 量 变 换 器 技 术 方 面 , 富 士 电 机 推 出 了 将 3.3 kV
IGBT 元 件 进 行 串 联 并 实 现 多 电 平 控 制 的 7.5 MVA 工 业 用
高 压 变 频 器 ( 图 2), 并 计 划 将 这 一 技 术 运 用 到 大 容 量 变 频 装
置 与 闪 变 补 偿 装 置 上 。 在 不 间 断 电 源 装 置 方 面 , 富 士 电 机 通
图 2 3.3 kV IGBT 串 联 变 频 器
过 将 该 机 型 通 用 的 功 率 单 元 并 联 连 接 实 现 机 型 系 列 化 和 大 容
量 化 。
此 外 , 在 小 容 量 变 换 器 方 面 , 为 实 现 信 息 设 备 内 部 电 源
的 高 功 率 密 度 化 , 富 士 电 机 实 现 了 利 用 多 层 电 路 板 配 线 组 成
绝 缘 变 压 器 线 圈 的 技 术 的 运 用 , 以 及 利 用 多 层 电 路 板 配 线 实
现 半 导 体 器 件 的 散 热 功 能 的 技 术 的 运 用 。
⑶ 控 制 技 术
即 使 在 低 速 运 行 状 态 下 , 也 能 使 永 磁 电 机 稳 定 运 转 的 无
磁 极 传 感 器 的 控 制 技 术 已 实 际 运 用 到 铁 路 车 辆 上 。 通 过 采 用
磁 通 量 观 测 器 , 富 士 电 机 实 现 了 磁 极 位 置 的 高 精 度 测 定 。 且
这 一 观 测 器 对 噪 音 与 电 动 机 类 型 无 特 别 要 求 。
另 外 , 富 士 电 机 将 高 频 度 观 测 器 与 低 频 度 观 测 器 进 行 组
合 , 开 发 出 多 速 率 观 测 器 , 从 而 实 现 防 振 动 控 制 。 这 一 控 制
技 术 可 运 用 于 搬 运 机 械 与 机 床 领 域 。 这 一 技 术 将 有 助 于 缩 短
起 重 机 自 动 化 设 备 的 操 作 时 间 。
⑷ 电 机 技 术
永 磁 电 机 通 过 在 转 子 内 部 配 置 永 久 磁 铁 , 大 幅 降 低 电 机
内 部 损 耗 , 实 现 电 机 的 高 效 率 及 小 型 化 , 是 一 种 能 够 满 足 节
能 与 环 保 要 求 的 产 品 。 富 士 电 机 将 永 磁 电 机 与 变 频 器 等 设 备
构 成 的 节 能 系 统 作 为 驱 动 装 置 事 业 的 核 心 产 品 以 推 进 其 技 术
发 展 。 富 士 电 机 构 筑 了 该 公 司 的 关 键 项 目 — 永 磁 电 机 设 计
平 台 , 这 一 平 台 用 以 实 现 电 动 机 的 最 佳 设 计 、 性 能 预 测 , 并
能 将 需 要 的 磁 性 材 料 减 少 到 最 低 程 度 , 将 磁 石 的 最 大 耐 退 消
磁 量 设 计 时 间 缩 减 到 最 短 。 目 前 , 工 厂 设 计 部 门 正 使 用 这 一
平 台 。
⑸ 服 务 相 关 技 术
远 程 监 视 技 术
为 通 过 控 制 电 脑 实 现 国 外 远 程 监 视 这 一 技 术 , 富 士 电
机 早 在 1975 年 就 开 始 研 发 远 程 监 视 功 能 , 其 对 象 和 范
围 已 经 扩 大 到 分 散 型 控 制 装 置 (DCS)、 不 间 断 电 源 装 置
(UPS)、 发 电 装 置 、 一 部 分 变 频 器 与 燃 料 电 池 等 。
富 士 电 机 研 发 出 了 新 型 的 远 程 监 视 模 块 , 并 将 其 作 为
通 用 基 础 模 块 安 装 到 相 关 设 备 上 。 这 一 模 块 的 诞 生 意 味 着
以 往 只 具 有 “ 掌 握 产 品 状 态 ” 功 能 的 产 品 将 同 时 具 有 “ 掌
握 工 厂 ( 设 备 ) 状 态 ” 功 能 , 也 就 是 说 设 备 能 通 过 搜 集 相
关 运 行 数 据 来 掌 握 运 行 状 况 。 通 过 该 模 块 , 我 们 可 以 完 善
设 备 的 预 知 维 护 , 并 提 高 交 货 测 试 的 效 率 , 以 及 交 货 后 进
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