[01463665]变频空调驱动器先进技术的研究与产业化

1、课题来源与背景 课题来源于“上海交通大学”相关课题组与“儒竞艾默生环境优化技术（上海）有限公司”长期全面和深入的技术交流与项目合作,双方先后签署多项技术开发合同和技术服务合同。 节能和智能创造是21世纪的主流,而电子技术与产品是实现节能和智能制造的主要技术与手段之一。课题背景是本世纪初电力电子变换技术、电气传动变频节能技术刚刚起步和快速发展的大时代前提,课题的开展就是致力于改善房间环境、提供舒空间适度,为提高生活水平和工作效率做出贡献。 儒竞艾默生环境优化技术（上海）有限公司成立于2014年05月,是由儒竞集团和美国艾默生集团成立的中外合资公司,从事商用及家用供暖、制冷的变频空调驱动控制器、工业伺服电机及其驱动器的设计、研发、加工、制造、销售,并提供相关服务和解决方案。凭借美国艾默生集团的强大资源和上海儒竞电子科技有限公司（成立于2003年07月）在中国市场的地位,儒竞艾默生公司已在“暖通、通风、制冷和冷冻（HVAC＆R）”领域中,拥有权威技术架构与创新领先地位,公司产品均获得了UL、VDE、3C和CE等证书,系统全面地进军到全球市场。目前儒竞艾默生的变频空调驱动控制器大部分出口欧美,2017年产值超过5亿人民币,儒竞自动化的伺服驱动器主要销售国内,年产值超过5千万人民币。 2、研究目的与意义 日趋严重的能源问题和环境问题大大促进了空调行业以及相关政策的迅速发展,全直流变频空调得到了广泛的关注、研发和推广应用。经过多年的自主研发,2017年我国变频空调的零售量占比已达到57.9%,变频空调已成为目前空调市场的主流产品。国产大品牌品牌变频空调结构占比均在60 - 70%之间,而日本变频空调产品占比分别为77 - 84%,个别品牌甚至达到 90%。 研究目的与意义是根本上解决商用及家用供暖、制冷的变频空调驱动控制器、工业伺服电机及其驱动器的设计、研发、加工、制造、销售、服务提供理论基础、技术支撑,自主研究和开发出具有中国特色的先进变频空调驱动控制技术。 3、主要论点与论据 变频空调功率电路称为变频空调驱动器,属于交直交变频器,前级为整流器,中间为电解电容器组,后级为逆变电路,负载为变频永磁同步电动机（PMSM）压缩机传动系统,功率电路与驱动控制整体描述如下： 前级电路：采用单相功率因数校正器（APFC）控制技术,可以为后级逆变器和室外风机提供直流电压,同时解决网侧谐波电流污染问题; 后级电路：采用三相电压源逆变器（VSI）调制技术,为PMSM-压缩机-热路系统提供变频变压电源; 负载电机：采用PMSM-压缩机矢量调速驱动控制技术,实现变频空调的驱动控制技术; 4、创见与创新： （1）单相功率因数校正器,采用两级交错级联Buck-Boost变换电路,全部电抗器件在板安装,启动与运行均单位输入功率因数,可升降超宽输出电压范围,输出上限功率达到单相交流电源供电上限8kW（8.0kW以下变频空调）; 三相功率因数校正器,采用六开关3H桥PWM整流器,运行时是单位输入功率因数,支持输出电压跟随网压峰值,支持输出上限功率达到15kW（8.0kW以上变频空调）; （2）三相电压源逆变器,采用三相六开关3H桥PWM整流器,集成了共模电压抑制、开关损耗最小PWM、开关频率抖动、死区时间补偿、定子电流重构等,全程更高调制度,更高效率,更轻EMI和极低频下电动机定子电流更正弦波形; （3）变频压缩机驱动控制技术,综合极低速时高频低压脉冲注入测量转子磁极位置、预测和重复控制的转矩脉动补偿于一体无速度矢量传感器PMSM调速技术,低速下采用高调制度而增加输出电压正弦度,支持更宽的调速范围和更优的机械特性; 5、社会经济效益,存在的问题 自儒竞艾默生环境优化技术（上海）有限公司成立以来,仅变频空调驱动器一项,2 015年实现产值3.13亿人民币、2016年实现产值4.24亿人民币、2017年实现总产值超过5.28亿人民币,三年累计产值达到12.65亿人民币,直接出口和间接出口率在90%以上,出口欧美和澳洲。目前员工从最初的7人,发展到500多人。期间培养了许多博士研究生和硕士研究生,也带来了许多毕业设计题目,培养了一大批技术和销售员工,培养了多名德才兼备的中层干部。间接经济效率也十分明显。发表了多篇相关科技文章,授权和在申请中发明专利和实用新型专利有几十项。 6、历年获奖情况 以科技人员服务企业行动项目为研发背景,上海儒竞科技有限公司与上海交通大学合作成功申请了2013年上海市产学研优秀合作项目一等奖。公司为“上海市高新技术企业”、“上海市科技小巨人培育企业”、“上海市专精特新企业”、“上海市创新型企业”。承担了国家创新基金2项,上海市重大新产品项目1项,获得了上海市科技进步二等奖一项（2002）、三等奖（2008）一项。