电力电子变换器数字仿真模型研究背景

一. 数字仿真模型的校核验证和测试 计算机仿真是在计算机上建立数宇仿真模型，模仿被仿真对象的运行状态及其随时间变化的过程。通过对数宇仿真模型的运行过程的观察和统计，得到被仿真系统的仿真输出参数和基本特征，以此来估计和推断实际系统的真实参数和真实性能。2 大功率电力电子装置实时仿真的研究进展 近年来，大功率电力电子技术在各工业领域中正起到越来越重要的作用。例如，柔性交流输配电系统(FACTS)以及自流输电系统(HVDC)正在成为新兴的输电系统技术可以大幅增加系统的可控性、灵活性和扩大输送容量；在配电侧，用户电能质量技术在防止非线性负荷对电网的污染以及为敏感负荷提供高质量电能等方而起着越来越重要的作用；在电力传动方而，以逆变器为核心的高压变频调速技术的各种优势，及其所带来的各种巨大效益已经成为广泛的共识；另外，大功率电力电子技术也必将在清洁能源和可再生能源的利用与传输上起到主导作用。 上述的各种应用场介一般都是十分关键的输电线路或工业负荷，装置容量大(例如FACTS装置的容量通常在几十MVA到上百MVA)，且必须长期处于运转状态。这些应用对大功率电力电子装置的高性能化和可靠性都有着极高的要求，但客观情况不可能也不允许在设备投运前进行详尽的现场试验。另一方而，大功率电力电子领域是一个正小断发展和新技术层出不穷的领域，技术成熟度很可能有所欠缺。所以仿真对于大功率电力电子装置的研究非常重要。 在电力电子研究领域中，常用的离线数字仿真工具主要包括PSCAD/EMTDC.、 Spice、Saber和Simplorer等工具。EMTDC(Electro-Magnetic Transient in DC system)是PSCAD/EMTDC的核心电磁暂态仿真程序，既能够研究交自流电力系统问题，也能够用于实现电力电子系统仿真，一般用于电力电子的装置级和系统级仿真。Pspice.、Saber和Simplorer等则具有详细的器件模型和灵活的建模方法，一般用于细化到器件的微秒级电磁暂态过程仿真。例如，Saber在结构上采用硬件描述语言和单内核混介仿真方案，仿真模型可以自接用数学公式和控制关系表达式来描述，可以对复杂的混介系统进行精确的仿真。 虽然离线的电磁暂态仿真软件在系统的研究、分析和设计中可以发挥积极的作用，但是为了保证实际装置的可行性及可靠性，在实施新的技术和重大工程项目时，事先对实际的功率回路及控制保护系统进行详尽的物理测试是必小可少的步骤。对于控制和保护系统来说，实时仿真是验证新技术、新思想和新设备有效性的最为关键和重要的步骤。 高频开关特性和离散连续混介的复杂变流拓扑结构是大功率电力电子装置的主要特点，也是影响实时仿真的速度和精度的主要因素。本文首先介绍了目前大功率电力电子装置的主要实时仿真手段，指出发展专门的大功率电力电子全数字实时仿真技术的必要性。进一步，对目前大功率电力电子实时数字仿真技术的研究现状及其发展方向进行了综述和讨论。三DC-DC开关变换器建摸与数字仿真分析研究 具有效率高、体积小、重量轻等特点的开关电源在航空航天、通信、计算机等各个领域得到了广泛的应用。开关电源的核心是开关变换器，近年来，开关变换器的研究在国际国内形成热潮，而当前研究热点之一是DC-DC开关变换器的建模及其控制方法，这是电路分析设计的关键环节。在建模方面，由于DC-DC开关变换器在闭环工作时是属于时变非线性周期性工作的系统，传统的经典分析方法(如拉氏变换等)已经无法直接应用，这就要求运用新的方法来进行建模分析，并使分析方法更加趋于简化准确、全面和完善。而在控制方法上，也由单闭环控制发展到双闭环控制，新的控制方法不断出现。四PWM开关变换器的建模方法综述 随着电力电子装置在功率传输过程中的广泛应用，以及功率等级的不断提高，开关变换器的分析和设计已经成为研究的重点。开关变换器的分析方法大体分为数值法和解析法。数值法是根据一定的算法进行计算机运算处理而获得电路的特性，故很难提供电路工作机理的信息，设计指导意义不大。而解析法则着眼于工作机理的分析，满足一定精度要求下要简单通用，能为设计提供较明了的依据，但建模设计中要满足某种假设，不如前者精确。由于PWM开关变换器是一个强非线性时变电路，要准确找到其解析解相当困难，这阻碍了含这类变换器系统的动态分析和设计的顺利进行。1976年美国加利福尼亚理工学院的R.D. Middleb rook和Slobodan Cuk在前人的基础上提出了状态空间平均法，可以说这是电力电子学领域建模分析的第一个真正意义的重大突破。后来出现的如电流注入等效电路法、等效受控源法(该法由我国学者张兴柱于1986年提出)、三端开关器件法等，这些方法属于电路平均法的范畴。平均法由于对信号进行了平均处理而不能有效地进行纹波分析;不能准确地进行稳定性分析；对谐振类变换器可能不大适合;重要的一点是，平均法所得出的模型与开关频率无关，且适用条件是电路中的电感电容等产生的自然频率必须要远低于开关频率，准确性才会较高。与此同时，也出现了一些精度更高的适用于较高信号频率和数字仿真的方法，如取样数据法，离散平均法，动态向量法以及由我国华南理工大学教授丘水生先生于1994年提出的等效小参量信号分析法。等效小参量信号分析法不仅适用于PWM变换器也适用于谐振类变换器，并且能够进行输出的纹波分析。五变压器隔离全桥开关变换器的建模与应用技术研究 电源技术发展到今天，己融汇了电子、功率集成、自动控制、材料、传感、计算机、电磁兼容、热工等诸多技术领域的精华，已从学科交叉的边缘学科成长为独树一帜的功率电子学。 电源技术当前研究热点是开关变换器的拓扑结构、建模技术及其控制方法。在开关变换器的拓扑结构的研究领域，不断有新的研究成果，全桥结构、半桥结构、软开关结构等，对开关元件的换流过程的分析日趋精确。电源技术的另一个研究热点是建模问题，无任是在工程技术和自然科学领域，还是在社会科学领域，分析系统、建立系统模型是研究者经常需要面临的问题。通过模型的建立，研究者可深入了解系统的行为特征、运行机理，对系统进行仿真和预测，或者对某种模式识别和作出某种决策。当面向一个具有高度非线性、不确定性、多因素、强祸合的复杂系统时，传统的数学模型表示和分析计算方法很难满足要求，迫切需要发展新的理论和模型表征这类系统。由于开关变换器在闭环工作时是属于时变非线性周期性工作的系统，在引入准谐振开关技术以后也属于广义的非线性系统。传统的经典分析方法(如拉氏变换和奈奎斯特图等)己经无法直接应用，这就要求运用新的方法来进行建模与分析，并使分析方法更加趋于简化、准确、全面和完善。而在控制方法上，也由单、双闭环控制等发展到变结构控制，新的控制方法正不断出现。 在铁路行业，开关电源的使用越来越广泛，电力机车内控制电源己经朝开关电源转化，由于电力机车的接触网供电质量差，以及电力机车在运行过程中的受电弓与接触网的离线现象和电力机车过分相过程，都在电力机车内部产生电磁暂态现象和瞬间操作过电压现象。通过实验研究表明，电力机车在过分相过程产生的主变压器辅助绕组过电压达到近2千伏，造成电力机车内原有的开关电源瞬间电压击穿现象频繁，严重地影响了铁路运输的安全可靠性。因此，在电力机车用开关电源设计和研制过程中寻求一种具有优良瞬态、动态分析特性的直流变换器建模方法，利用变换器模型进行变换器中瞬态电压吸收电路参数、主电路参数优化设计和变换器主电路布局优化设计就显现得十分重要。在笔者进行项目研究之前，虽然开关电源已经应用于电力机车中，但大部分产品都未能通过有关质量检测部门的试验，而且在使用过程中，由于电源瞬态特性不能适应现场环境，开关电源的电压击穿现象非常普遍，这造成生产厂家的维修成本的增加，阻碍了开关电源在电力机车中应用的推广。 所以，为确保开关电源在电力机车中的可靠运行，在开关变换器的设计和研制过程中就有必要在以下几个方面进行深入的研究:1、开关变换器模型研究 在进行开关变换器拓扑结构选择和电路参数设计时，必须要考虑设计目标的稳态特性、动态特性和瞬态特性，以保证产品能够满足现场的需要和适应现场的电磁环境。为实现这个目标，最科学的办法就是建立开关变换器的数学模型或电路模型，在拓扑结构选择和电路参数设计完成后，对模型进行计算机仿真研究，以验证设计的实用性，并对设计进行改进。因此，建立的开关变换器模型一方面要很好地反映变换器的实际情况，即有较高的精确性，同时也应该做到所描述的对象物理意义明确。在进行数字计算仿真时更加要求模型数字计算的稳定性和收敛性。应用于铁路行业时，开关变换器还特别要求在开关状态变换时有很好的瞬态特性，也就是要求模型在数字仿真中能够准确地反映变换器的瞬态过程。基于均匀传输线理论的电路传输线模型分析法( Transmission-Line Modeling简称TLM法)正好具备了几乎所有对开关变换器模型的技术要求，但目前这种分析方法研究很不充分，理论基础不牢，建模方法不系统，也缺乏模型数字仿真方法的分析，对TLM分析法进行深入的研究、推导和归纳，完善其建模理论和方法，使其能有效地应用于开关变换器的研究中有着广泛的理论价值和工程应用价值。2、开关变换器拓扑的研究 开关变换器的拓扑研究包含三个方面，一个是开关变换器的拓扑结构，如硬开关的半桥结构、全桥结构、全桥带变压器隔离结构，还有软开关结构，半桥零电压结构、全桥零电压PWM结构(FB-ZVS-PWM )、全桥零电压零电流PWM结构(FB-ZVZCS-PWM)等，这方面的研究比较充分，有许多可以借鉴的成果，各种结构各有特点，适合应用于不同的现场条件下。第二个研究领域是开关变换器电路参数的优化研究，实现开关变换器具有某一种稳态、动态和瞬态特性的电路参数是比较分散的，为了使设计的开关变换器体积、成本、稳态性能、动态性能和瞬态性能达到一个综合较优的效果，有效的方法就是在确定目标函数后，对开关变换器电路参数进行优化处理。开关变换器的优化研究另一个领域是开关变换器的布局研究，同样一种结构、同样电路参数，不同的布局方式得到的开关变换器性能有很大的差别，开关变换器的布局研究往往是工程技术人员在研究初期所忽略的事情，但通过笔者的研究表明，开关变换器的布局对变换器的动态特性，特别是瞬态特性影响很大。 目前这三种变换器的建模分析方法的技术现状为:1、理论基础1)目前国内外常用的状态空间平均法和等效电路平均法两种变换器的建模分析方法从理论上是比较完善的，对分析变换器的稳态特性有一定得优势。2)相对于前两种分析方法，TLM分析法从理论上并不是很成熟，模型的推导过程、模型的计算误差，还有模型的数字仿真方法的稳定性、收敛性问题都缺乏系统的分析。2、元件模型1)状态空间平均法和等效电路平均法都分别在变换器的状态或电路模型上采取了对开关过程的平均化处理，因此也就模糊了变换器最重要的开关过程暂态，而这个暂态恰恰是决定变换器稳定工作的最重要状态，在工程上普遍存在的变换器电压、电流击穿大都恰恰就发生在这个状态时刻。2)在所有有关Transmission-Line Modeling的文献资料中都比较简单地介绍了基于均匀传输线理论的电路元件的建模结果，没有结果分析，特别是对于变换器中开关元件的传输线模型的描述十分简单，笔者认为此模型不论从准确性还是稳定性方面都存在较大的问题。三、应用对象1)状态空间平均法主要应用于变换器的稳态分析，特别是单Boost或Buck变换器的分析，在使用时要对开关器件和储能元件进行状态平均化处理，当变换器结构比较复杂时，使用十分困难，而且物理意义不明确。2)等效电路平均法也是应用于变换器的稳态分析，特别是单Boost或Buck变换器的分析，在使用时要对开关器件和储能元件进行等效电路平均化处理，同样，当变换器结构比较复杂时，使用十分困难，但物理意义明确。3)传输线建模仿真方法在变换器建模过程中，不专门考虑变换器中开关元件的状态(导通、关断)，也不考虑储能元件的状态，直接运用元件的传输线模型建立变换器的等效电路模型，因此，模型的物理意义明确，一旦变换器传输线等效电路模型建立，可以采用所有的电路分析方法进行仿真分析，由于没有采用平均的处理，所以从原理上可以分析复杂结构的变换器稳态特性、动态特性和瞬态特性。 传输线建模分析法的优势在于分析模型的物理意义明确、瞬态分析特性好，同时，在这个建模技术中充分考虑了电路的分布参数问题，因此，只要完善此种方法的理论基础和建模技术，就可以运用此方法有效地分析变换器的稳态特性和动态特性以及瞬态特性。但相对而言TLM分析法使用比较复杂，有一定的难度。六：大数据背景下电力行业数据应用研究随着数字信息化时代的迅猛发展,信息量也呈爆炸性增长态势。在人类充分享受信息化带来的资讯、方便和快捷时,也使得全球的数字信息资源正进入到一个前所未有的快速增长期。据IDC统计,2011年全球数据量已达到1.8 ZB,相当于全世界人均产生200 GB以上的数据,并且还将以每年50%的速度继续增长。在这汹涌来袭的数据浪潮下,社会各个领域也将开始其数据化进程。无论学术界、商界还是政府,都将不可避免地进入“大数据时代”。作为全球第二大经济体的基础能源支撑体系,中国电力工业概莫能外。中国的电力工业经过几十年来的高速发展,随着下一代智能化电力系统建设的全面展开,中国的电力系统已经成为了世界上最大规模关系国计民生的专业物联网,甚至在某种程度上,这张遍及生产经营各环节的生 产关系网,构筑起了中国最大规模的“云计算”平台,为从时间和空间等多个维度进行大范围的能源资源调配奠定了基础。对于电力行业而言,电力大数据将贯穿未来电力工业生产及管理等各个环节,起到独特而巨大的作用,是中国电力工业在打造下一代电力工业系统过程中有效应对资源有限、环境压力等问题,实现厚积厚发、绿色可持续性。七：电力物联网：智能电网与物联网的融合智能电网和物联网是目前学界与业界的两个研究热点，两者在内涵、特征、实现手段等方面有着非常紧密的联系：第一，智能电网作为物联网的重要应用领域，可实现物联网技术不同程度的应用。第二，物联网技术是智能电网的重要支撑技术，可以为智能电网带来多方面价值，可全方位提高智能电网各个环节的信息感知深度和广度，提升电力系统分析、预警、自愈及防范灾害的能力，提升电网安全运行水平，实现智能电网“电力流、信息流、业务流”的高度融合，以及电力从生产到消费各环节的精细化管理，达到节能降耗、经济高效的目的。第三，智能电网与物联网的深度融合，可以带动智能终端、智能传感器、信息通信设备、电力芯片、软件以及运行维护产业的发展。八：电力行业拉开大数据的应用序幕（新闻） 随着电力智能化的发展，与IT行业嫁接，运用大数据等手段对电网进行实时监控和调节，已经成为时下发展的趋势。智能化电力系统应用范围拓宽，将产生大量的数据，目前电力行业面临的问题已经不是简单的数据量的问题，而是如何从海量的数据中识别可用的数据，评估潜在的价值，以及电力信息化过程中的安全问题。 “在解决这些问题过程中，目前我们还显得有些乏力。数据海量、信息缺乏、数据质量较低、防御脆弱、基础不牢、共享不畅等瓶颈依然存在。”一位电网负责人表示。 目前，电力行业数据在可获取的颗粒程度，数据获取的及时性、完整性、一致性等方面的表现均不尽如人意，数据源的唯一性、及时性和准确性急需提升，部分数据尚需手动输入，采集效率和准确度还有所欠缺，行业中企业缺乏完整的数据管控策略、组织以及管控流程。 “目前，从数据类型方面来看，除传统的结构化数据外，还产生了系统日志、表计等半结构化数据和视频检测、克服音频等非结构化数据，对于这些非结构化数据，多数保存在本地系统中，且不能被检索分析，缺乏对其进行数据管理的手段。从数据价值挖掘，对数据利用的手段还主要停留在基于报表的统计分析，缺乏对数据进行挖掘和探索的高级分析手段，制约了数字化向智能化的发展。目前需要提供多样化统计分析和数据挖掘手段，增强关联度和预测性分析，发现公司数据潜藏价值，服务公司战略决策、业务应用、管理模式。”南瑞埃森哲信息技术中心的技术总监张沛博士曾表示。除数据获取与挖潜困难外，目前市场上与大数据相关的上市公司主要围绕硬件设备、分析处理及应用开发等方面进行产品，还有众多公司也瞄准这块蛋糕，意欲分羹。因此，市场竞争更加激烈。 “对于电力行业而言，这两年国家以国家以政府采购主导的自主知识产权和安全需求的变化对市场产生很大的影响，所有国产厂商的份额跟以前都不可同日而语，我们跟国外厂商之间的份额差距非常小，不是原来成倍的差异，现在差异非常小。”联想集团中国区大客户事业部成熟行业总经理兼企业级产品营销总经理刘征此前向中国电力报记者透露。由此也可以看出，差异缩小同台竞争的同时，竞争也将更加残酷。 面对以上问题，张沛表示：电力大数据目前只是出于前期研究阶段，需要电力企业、生产厂商、学术组织、研究机构共同致力大数据关键技术及在电力行业的应用研究和开发。设定长期的电力大数据应用策略，积极开展前期研究，结合电力业务性质以及发展需求，从数据规模、增长情况、多样化程度以及数据分析的需求等方面出发，全方位论证电力大数据的发展方向和道路。九：电力物联网传感器信息模型研究与应用随着智能电网的全面建设，物联网技术在各业务环节得到广泛应用。电力物联网以国家电网公司SG-ERP 信息系统总体架构为基础，包括感知层、网络层和应用层，并且形成了基于统一信息模型、统一通信规约、统一数据服务和统一应用服务的电力物联网体系架构。其中感知层实现电力生产各环节传感数据的统一感知与表达，建立统一信息模型，规范感知层的数据接入。网络层按照规范化的统一通信规约实现对数据的传送。应用层将多种数据信息统一管理并向外提供统一的数据服务，支撑各类业务应用，基于统一应用服务，开发各类电力物联网应用服务，供其他业务系统调用。电力物联网的感知层主要由各种传感识别设备实现信息的采集、识别和汇集，随着电力物联网不断深化应用，日益增多的传感器数量及种类将导致多种传感技术及规范的同时使用，由此导致各种采集数据的数据表达(语义、数据表达格式等)无法统一。因此，需建立传感设备信息交互的统一信息模型，以规范电力物联网应用的建设，指导信息模型及数据接入规范的制定，达到高效的应用集成和数据共享的目的。电力物联网的统一信息模型以实现传感器信息模型的统一为目标，参照 IEC 61850 10 、IEEE 1451 11 、 SensorML 12 等标准解决传感器语义不统一、数据表达格式不统一等难题。十大数据发展历程大数据发展历程第一阶段：截至2011年技术研发概念推广、解决方案推广、商业模式尝试。第二阶段：2012年2015年生态环节完善;行业应用案例增多；用户认可程度增加；基于大数据应用业务的创新加快；数据资产化进程加快。第三阶段：2015年，大数据解决方案成熟；大数据应用渗透各行业;数据驱动决策;信息社会智能化程度大幅度提高。十一：电力物联网：智能电网与物联网的融合物联网应用于智能电网是信息通信技术发展到一定阶段的结果，其将有效整合通信基础设施资源和电力系统基础设施资源，提高电力系统信息化水平，改善电力系统现有基础设施利用效率，为电网发、输、变、配、用电等环节提供重要技术支撑。 电力物联网融合了通信、信息、传感、自动化等技术，在电力生产、输送、消费、管理各环节，广泛部署具有一定感知能力、计算能力和执行能力的各种智能感知设备，采用基于IP的标准协议，通过电力信息通信网络，实现信息安全可靠传输、协同处理、统一服务及应用集成，从而实现电网运行及企业管理全过程的全景全息感知、互联互通及无缝整合。根据物联网技术特点及智能电网发展要求，电力物联网应具备如下5个基本特征：全面感知：对电力生产、输送、消费、管理各环节信息的全面智能识别，在信息采集、汇聚处理基础上实现全过程、资产全寿命、客户全方位感知。IP互联：传感器之间、传感器与应用系统之间通过电力物联网标准化通信协议与通信网络，实现信息有效传递与交互。可靠传输：利用电力光纤、载波、无线专网、互联网等，实现感知层和应用层之间的可靠信息传递。智能处理：综合运用高性能计算、人工智能、分布式数据库等技术，进行数据存储、数据挖掘、智能分析，支撑应用服务、信息呈现、客户交互等业务功能。IT融合：成为企业IT架构的延伸，完善补充企业IT架构，同时作为企业IT架构最重要的组成部分之一，与企业IT架构高度融合。虽然物联网技术在智能电网中已有不同程度的应用，但电力物联网还处在发展初期，存在诸多不足，主要体现在3个方面：第一，部分场景监测数据较少，对装置及系统状态、环境没有形成全面感知，传感器标准化、实用化水平有待提升。第二，已有应用系统通信方式及规约不统一，难以实现数据的规范化汇集、传输，建设模式不经济，终端接入通信网络未达到电力物联网对通信能力及可靠性的要求。第三，已有应用系统按专业各自独立建设，支撑数据分散，尚未形成统一数据服务和应用平台。十二.基于大功率电力电子技术可靠供电系统（研究背景） 近年来，电力电技术在元器件制造水平、拓扑结构、调制方法、控制策略等方面都取得了显著进步。使得电力电子装置的电压等级、容量、效率都越来越高，在现代电力系统中的应用也越来越广泛，其作用和地位也越来越高。 电力电子器件耐压和容量水平不断提高，其中晶闸管(Thyristor，又称可控硅，Silicon Controlled Rectifier, SCR)为半控器件，但耐压高，株洲南车生产的6英寸SCR,单管额定电压已达到8500V，额定电流达5000A，并成功装备世界最大输电规模的特高压直流输电工程哈密南一郑州士800千伏特高压直流输电工程。绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT)是应用最为广泛的全控器件，目前单管额定电压也已达到6500V，额定电流达700A。其他类型器件，如集成门极换向晶闸管(Intergrated Gate Commutated Thyristors, IGCT)、注入增强栅晶体管(Injection Enhanced Gate Transistor, IEGT)等大功率器件不断提高耐流水平，在大、中功率变换器的应用中被寄予厚望。在拓扑结构方面，为了解决电力系统高压大容量与电力电子器件额定电压电流较低的矛盾，学者提出了多种适应高压大功率应用场合的拓扑结构。其中H桥级联多电平结构研究最为成熟，包括调制技术、直流母线电压平衡策略等方面，目前，基于H桥级联多电平的STATCOM己实现工业化应用；近年来模块化多电平变换器(Modular Multilevel Converter, MMC)的提出及其在高压直流输电(HVDC)中的应用受到了广泛关注和研究。在控制策略方面，目前较为成熟的有基于肉变换的前馈解祸控制策略，直接功率控制，滞环控制，滑膜控制等。近年来非线性控制方法也备受关注。大功率电力电子技术在电力系统中的应用几乎涉及到电力系统的发、输、配、用等各个方面。本文主要研究提高电力系统可靠性，包括两个方面，一方面采用大功率电力电子技术提高供电可靠性，主要是提高工业敏感负荷的供电可靠性。另一方面将大功率电力电子技术应用于发电机励磁系统，以提高发电机阻尼转矩，达到提高电力系统动态可靠性的目的。十三.新型单元级联式中高压变频器的研究（研究背景） 我国能源生产总量己经跃居世界前列，但单位产值的能耗巨大。根据全国第三次工业普查公布的统计资料，我国风机、泵类总装机容量达到1.6亿kW，年耗电量3200亿kWh，占全国发电量的40%。由于驱动这类装置的电机采用恒压恒频供电，转速基本恒定，往往配合阀门、挡板调节流量或风量以满足工艺要求使风机、水泵的运行效率降低，浪费大量电能，如果改用调节转速来调节风量(流量)，则可以节约大量的电能。据统计风机、泵类电动机节电率可以达到30%一60%，节能效果非常显著。随着电气传动技术的发展，尤其是变频调速技术的口益进步，作为大容量传动的中高压变频调速技术也得到了广泛的应用。中高压电机利用中高压变频器可以实现无级调速，满足生产工业过程对电机调速控制的要求，既可提高产品的产量和质量，又可大幅度节约能源，降低生产成本。我国有大量大功率传动机械，如大功率风机、泵类电机等广泛地应用于煤矿、冶金、石油、给排水等行业，例如:钢铁工业的高炉鼓风机、炼钢制氧机、除尘风机;石油化工生产用的压缩机;电力工业的给水泵、引风机;煤矿的排水泵和排风扇以及城市自来水厂的供水泵等大都由中高压电网供电，由于多采用直接恒转速拖动，能耗太大。因此，高性能的中高压大功率变频调速装置的市场潜力巨大应用前景十分广阔。 在交流调速领域，低压变频器的研究和应用己经相当成熟，而中高压变频器技术正处于发展完善当中。首先，中高压变频器不象低压变频器一样具有成熟的一致性的拓扑结构，出现了多种电路结构，各有优缺点。其次，低压变频器产品己系列化，单位容量价格较便宜，趋于稳定，而中高压