随着十一五规划的实施，城乡缺水将更加严重。我国人均水资源占有量只有世界人均水平的四分之一。一方面国家拨巨资进行建设，到2010年，将投入1250亿美元进行水厂扩建改建和污水治理及环境改造，另一方面由于老一套的经济运转模式，存在严重的污染和浪费。综观当前国内水工业市场，绝大多数是老企业，设备陈旧，工艺及供电设备老化，自动化水平低下，水耗药耗材耗严重，先进控制技术极少采用。就是近几年来新建扩建改建的水处理工程，花了不少投资组建的FCS、DCS、PLC监控系统也不是名符其实的，不能进行网络化监控，造成许多资源白白浪费。更有许多处理厂站，存在先天性的不足，工艺设计不合理，工艺流程布局混乱，变电站远离负荷中心，使得电力电缆和控制电缆大多太长。特别是水泵机组的配置不够科学，使得给排水系统的电耗居高不下。吨水的单位电耗远远超过欧美、日本等国家。水工业的节能降耗到了刻不容缓的地步。水工业各大系统节能降耗要做的文章大多了。要针对大量老水厂的技术改造和新水厂的节能降耗中的几个关键技术难题，进行科学的分析研究并对每个水厂都要从实际情况出发，对水源供水做深入细致的调查分析，对水管的平差压力必须做大量的科学的计算。一个大型的给水工程往往有1个或2个以上的取水泵站，几个中间加压泵站和综合的净配水厂组成。大、中型城市的供水系统，往往是多水源、多泵站、多管道、多用户组成。一个大型的水泵站，又是多台机组并联运行。装机容量是按最不利的条件下，最大时流量和所需扬程来决定的。只有采用水泵机组变频的无级调速技术，才能连续地改变各水泵机组的转速，来变更水泵的工况，使其综合的等效特性曲线适应特定管网用水量的变化，维护管网的压力恒定，最大限度地提高各水泵机组效率，达到理想的节能效果。
一个流程企业采用变频调速技术，既是电气传动问题，也是一个综合的自动化网络监控的问题。过去设计时，对电气的机械安全问题比较重视，但对网络监控系统的功能安全问题考虑的不够。一个流程企业的调速装置是最为重要的现场启动设备，它本身的功能安全与否与系统的安全运转有直接的关系，网络监控系统的功能安全好坏也直接影响到调速装置的正常运行。变频调速技术是一个多专业跨行业的高科技综合体，与数字采集、数据信息传输、监控组态软件、现代的先进控制技术、仪器仪表測控系统、电子技术、电气传动技术、流体技术、嵌入式技术、虚似技术、微细的精加工技术、网络技术、功能安全技术等多领域的高精尖科学技术紧密相联。下面，就采用变频调速技术和网络监控系统的功能安全中必须解决的几个主要问题，进行探讨，希望同仁志士共同研讨这两大主题的破解之道。
1 节能降耗是水工业建设的永恒主题
节能降耗是水工业建设的永恒主题，是我们必须坚决执行的基本国策。用实例来论证我的观点。
1.1 北京水源九厂大型静水配水处理厂站变频调速的实例介绍
北京水源九厂的送水泵房有4套西门子的变频调速装置，第三期又上了2套罗宾康的电压源型变频调速装置。现在6台2500kW的调速水泵机组同时并联运转。日供水量为150万m3/d，占了北京总供水量的2/3之多，其节能降耗的成果非常显著 。顺便提一下，与水泵机组一一对应的变频器只是提供不同速度下的电能量而已。
从上世纪80年代开始，水工业市场真正步入了变频调速时代。如北京水源九厂、 深圳梅林水厂、深圳东湖泵站、北京第八水厂、长春第二水厂，上海原水公司，上海、广州、重庆、成都、长春、武汉、昆明、石家庄、大庆油田、厦门、福州、东莞、天津、苏州、沈阳、哈尔滨、西安自来水公司等几百个大中小型水厂的配水泵房都选用了变频调速装置。水泵电机单机容量从200kW到3000kW，采用了大容量的变频调速装置约2000台以上。200kW以下容量选用变频调速装置的就更多了。
1.2 引英入连大型水源取水泵站变频调速的实例介绍
东北市政设计院设计的供水工程水源泵站，2001年正式投产，其供水能力为66万m3/d，共5台2800kW的卧式离心水泵，变速电机电压为3kV，其中4台水泵机组选用Simovert MV电压源型变频器，采用三电平的磁场定向式矢量控制技术，逆变侧采用了大功率全控器件高压IGBT元件，因为IGBT元件的开通和关断过程都是连续可控的，无需附加其它电路，就能实现dv/dt控制，减小了电机和变压器上的dv/dt。由于采用了KTY84器件，可在线地得到高精度的转矩控制，Simovert MV是一种可靠性较高的变频器，4年来一直运转良好，其节电效果非常明显：每年节电452万kW.h，按0.6元/kW.h计算，则每年均能省电费536万元。而取水泵站的全部调速装置投资为800万元，不到2年，就收回了基建投资。
1.3 南水北调各输水泵站工程变频调速的大量选用
·北京市田村山水厂和石化供水取水泵站改扩建工程均为南水北调工程的的重要配套项目之一，6kv中压水泵机组均选用西门子电压源型的高效变频器，根据用户的实际需要，进行在线的变速监控。其他各输水泵站都选用西门子等公司的变频器作为节能降耗的主要措施。
·南水北调中线工程北京段惠南庄泵站，工艺流程特点是：扬程变幅大、工艺复杂、大流量高扬程、共安装8台离心泵，单机功率7300KW，工作方式：6工2备。如果采用变台调节流量，水泵就会长期偏离设计工况运行，就会长期低效率，能耗不断提高，还将引起严重汽蚀、极易产生谐振，破坏力极大的水锤现象就会不断出现。为了保证泵站的长期安全平稳、高效率运行、最大限度节约能耗，并能在网络上能安全的远程监控和在线的即时诊断，经过科学的计算和分析，8台离心泵全部采用高性能的绿色环保型的中压变频调速装置。
·二级坝泵站是南水北调东线一期工程的第十级抽水梯级泵站，位于山东省微山县南四湖中部。泵站共安装5套灯泡贯流泵机组（其中备用1套），采用同步电动机驱动，单台电动机功率为1650kW。泵站的设计流量为125m3/s，年运行时间为4364h，泵站平均净扬程1.99m。采用高压变频器调速运行，实现水泵在各种运行工况下高效率工作。电动机采用变频启动，额定功率为1650kW，额定同步转速为115.4rpm。为保证在泵站扬程范围内，水泵能安全可靠地起动，并能连续安全、平稳、高效运行，不出现共振等异常工况（包括各种过渡工况），泵站调速运行是十分必要的，也是唯一的选择，同时，采用变频器调速是本泵站调速的首选方案[4]。
1.4 变频器在水利行业大型泵站节能降耗改造项目中的广泛运用
全国的水利行业大型泵站有383处，2663座，共16360台水泵机组，合计448.88万KW。纳入“十一五”改造的大型泵站共计318处，1514座，10649台机组，共计375.69万KW。全国水利行业为了提高效益，除了选用高效的优质泵和阀门之外，采用高效的调速装置是当务之急。采用双速电机，运行可靠，设备造价高;采用液力耦合器，低速时效率很低,调速范围小，节能有限；采用变频调速，可以平滑的无级调速，运行可靠，节能降耗效果最高。21世纪是IT技术、数字技术、网络技术的时代，大型的水利泵站改造，起点要高，要抓住这个大好时机，尽快提升泵站技术的装配水平，提高泵站的竞争力。西门子公司和ABB等公司的变频调速装置，已经成功的运用在国内外许多大型的排灌泵站或流域调水工程之中，节省了大量能源，优化了工艺运转条件。各网站杂志媒体有大量报导，有很好的节能降耗作用，这里不再重复。
1.5 变频器在各种大中小型电厂给水排水设备节能降耗的改造项目中的广泛应用
重庆合川双槐电厂（2×300MW）工程，水源取至渠江，该江水位变化较大，枯水期与洪水期的水位变幅达30米左右。取水口水压因水位落差的变化也随之发生较大改变，取水量也相应发生变化。为了保证取水管道的流量处在一个比较稳定的范围值内，取水泵则需随着取水口水位的变化频繁起停，造成取水管道压力变化较大，而且电机运行效率极低。取水口水位越高，管道压力就越高，调节阀门开度越小，电能损失就越严重。为了降低取水泵的单耗，节约运行成本，某院对2台江边取水泵（功率400kW，电压等级6kV）采用高压变频调节控制。
负荷率按比值0.752计算，扣除变频器的耗电量4％P（变频器功率），每台电机年运行小时数按5500小时考虑，单台电机运行一年可节约的电量为：519411.2kW.h，电费按0.50元/kW.h计算，每台泵一年节约电费为259705.6元，一年可节约运行成本26万元。采用变频调速后，起动实现了软起动，运行十分平稳;消除了对电网和机械设备的冲击效应；降低了设备维护保养费用；降低了噪音；延长了设备的使用寿命；提高了系统运行质量；具有良好的社会和经济效益。
1.6 变频器在城市雨污水排放泵站中的节能降耗改造项目中的广泛应用
前几年，上海市某污水排放泵站，采用了6台1000KW～1600KW变频器，电压6KV。由于无法预测污水排量的实际数值，设计专家们，选用了同一容量和型号的多台水泵，选中美国罗宾康公司的中压电压源型变频器。这种电压源型变频器，功率因数在0.95以上，效率高达97%，谐波电流总失真小于2%，采用低压的IGBT器件，可靠性高，技术成熟。模块化设计，维护简单，圆满地解决了变化无常的污水排量问题，收到了很好的节电效果。
1.7变频器在污水处理厂节能降耗改造项目中的广泛应用
SBR反应池是一种间歇进水、间歇出水、变容积、完全混合、静置沉淀、厌氧－缺氧－好氧顺序发生的循环活性污泥反应器。SBR系统的运行是周期性的循环操作，操作模式由控制软件选择指定，运行方式的调整通过调整软件的基本参数即可实现，具有高度的可控性和灵活性。针对SBR工艺设计的这种曝气系统，采用变频调速器调节罗茨鼓风机风量，取消了节流装置，使进入曝气池的空气压力及流速稳定，在使用上也可以达到十分理想的效果，避免了使用空气调节阀带来的调解范围线性度较窄的弊端，以及在空气调节阀上的能量损失。风机采用变频调速可方便地从低速启动，启动平稳，启动电流小。对风机来说降低转速的同时，噪音大幅度降低。
2 网络监控系统功能安全控制和过程标准控制设计
安全生产己经成为提高生产效率的必要条件。安全控制就是要控制风险，提高生产效率，最好的节约成本。工程设计中只考虑控制功能，不考虑监控系统的功能安全的工程设计。是不完整的设计，是一个不合格的设计。
2.1 关于IEC61508标准及机械安全标准的发展介绍
IEC61508标准引入了安全完整性（safety integrity）的概念：即在规定的条件下、规定的时间内，安全相关系统成功实现所要求的安全功能的概率。钟对安全完整性的要求，我们做工程设计时必须预计到网络监控系统的危险模式的矢效概率。这里，有两种模式：按设计功能的平均失效概率（即低要求的操作模式），见表1；按每小时的危险失效概率（对于高要求和在网络上连续操作模式），见表2。
如表可知：SIL4是最高的，SIL1是最低的。
IEC61508标准要求从全生命周期的各个阶段的风险评估出发，从网络监控系统的角度采取各种措施来降低各个阶段的风险至可以允许的范围内；即从硬件和软件的功能安全要求、安全完整性要求、目标矢效模式分析、系统诊断覆盖率、测试和证实等全方位的综合考虑。
什么是功能安全（FUNCTIONAL SAFETY）呢？即：与 EUC和EUC控制系统有关的整体安全的组成部分，它取决于E/E/PE安全相关系统，其它技术安全相关系统和外部风险降低设施功能的正确行使。
前期的功能安全主要采用机械的（如行程开关）或电磁的技术（如电磁继电器），随着电子技术、微电子技术、和网络监控系统等可靠性技术的迅猛发展，使用电气/电子/可编辑自动控制器等相关技术组成的安全相关系统在安全解决方案中使用的越来越多。2002年，在欧、美有关安全标准的基础上，国际电工委员会制订了IEC61508的系列标准，即：《电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全》。这是一个非常重要的基础安全标准。
以IEC61508为基础，关于过程工业，已制订了一个重要的基础安全标准：IEC61511—功能安全，过程工业的安全仪表系统。以IEC61508为基础，关于机电等设备，也制订了一个重要的机械工业基础安全标准：IEC62061—机械安全-安全相关的电气、电子、可编程电子控制系统的功能安全。
ISO13849-1机械安全控制系统制订于1999年；综合采用了IEC61508和IEC62061的处理方法，2006年新编版ISO13849-1，依据：危险失效的平均时间、诊断覆盖、共因失效、系统失效、软件分析等主要评估内容，引入了一个全新的安全功能分类级别，称为性能级别（Performance Level-PL）：a，b，c，d或e，PL。与IEC61508中的安全完整性等级（SIL1- SIL4）是可比较的。2006年新编版ISO13849-1，适应于所有工业的电气、机械、风力、水力 的安全相关系统的机械。但对于高度复杂的、可编程电子技术的网络监控系统的安全相关系统要用IEC61508和IEC62061标准去评估认证。
2.2 同一网络上如何做到同步实现安全控制和标准控制
2.2.1提高对安全控制的重要性认识
2007年，我国共发生各类亊故506376起，死亡1014480人。当我们把目光锁定在矿山和交通行业的安全问题时，各行业的机械安全故障也在威胁着我们的生命安全：每年有上万名职工手臂或手指被机械所损伤或切断，造成极大的人身安全和财产损失的危害，据2006年统计，直接经济损失3500万元。“安全第一、预防为主、标本兼治”；口号非常嘹亮，就是亊故频繁涌现。时至今日，政府对机械安全标准还没有强制性执行的办法，缺少对机械设备安全的专门监管，没有象欧盟带有法规性质的机械指令的文件。更不用谈对网络自动化监控系统安全标准贯彻落实了。真是路漫漫其修远兮？！
2.2.2有关安全的国际标准结构
如图1有关ISO/IEC的国际安全标准示意图中可知，
图1 国际安全标准结构示意图
网络安全监控系统，适用于所有的工业综合自动化系统，它包含了所有影响安全的各种因素，如：工艺设备的机械安全的措施，网上管理的规章制度和网上操作的有关规定，仪器仪表的测控保护系统等。在网络监控系统中要定性的分析各种生产装置的安全性，并作为网络安全监控系统的配置依据，按IEC61508标准的安全度等级进行配置，网络安全监控系统的设计，即要满足工业过程的安全度要求，又要保证系统的可靠性和可用性。对工艺流程必须进行安全评估。目前，国际上通用的标准有美国的ISA s84.01和IEC61508标准，也有德国的DIN19250标准；权威的认证机构有美国的UL和FM标准，也有德国的TUV标准。一般，网络安全监控系统的安全度等级要达到IEC61508标准中的SIL3级。目前，我国还没有具体的设计标准和安全等级评估的单位，我们不知道，国家安全生产监督管理总局、全国机械安全标准化技术委员会、国家标准化管理委员会等机构，还要花多少财力物力，还要增加多少研究机构，还要等待多少时间，才能有安全标准和评估单位。不能等待。我们要参照国际标准来进行网络的安全监控系统设计。有关ISO/IEC的国际安全标准，是各国各行各业都必须贯彻执行的安全标准，我们做的工程设计都要进行安全评估。
2.3同一网络上要同步实现安全控制和标准控制
过去几十年的电气传动和自动控制的设计中，在机械电气安全设计中，我们都注意到，选用成熟的元器件，为了避免短路，设计了隔离电路、冗余功能、线路保护、接地系统、各种故障断电跳闸；设计安全距离、采用安全地毯、采用安全光柵、高低压的联锁开关、双位或多级控制、选用双手控制装置；网络自动化监控系统中，采用安全型监测继电器和安全型传感器、容余功能、选用安全型的功能可靠的PAC可编程自动控制器或PLC可编程控制器、实时数据库、交换机、网关接口、远程I/O接口等安全型设备。做了这些工作，就安全吗？我认为，还远远不够！
一个现代化的企业网络监控系统，对信息网络的实时性、可靠性、灵活性、同步性和安全性有很高的要求。我们可以按照过去的经验进行功能设计。但，要选用得到安全认证的网络，来保证数据信息被安全地传输的标准；即：其安全性要符合IEC61508安全标准的SIL3的要求；见图2。
图2 功能安全标准关系图
它涵盖了与系统故障相关或不相关的风险。例如：某一传感器被检测到所控制的对象有风险时，就可自动关掉；还不要另加电缆。这个网络允许所有与安全相关的信息都通过现有的数据线缆传输，就能保证，按下急停按钮时，切断电源，不须要增加任何硬件。安全的网络监控系统，应能防范潜在的错误：重复、丢失、插入、不正当操作、不正确的顺序、某子系统变坏、延迟、安全与标准数据之间的混淆等等。安全的网络监控系统，允许用户在不同平台上使用同样的安全机制。网络监控系统的安全协议必须得到IEC61508认证，为了保证数据信息能安全地传送，建议使用ODVA认证的安全协议；（如CIP安全协议）。这样，不同的网络，可以在一个一致的基础上，将多个基于CIP安全协议的网络连接到一起。这只是解决安全监控的一个方法之一。
功能安全的设计，软件开发过程中就要同步。在设计监控组态软件和先进控制软件的时候，就要将标准化的安全功能块集成到网络监控系统中来，使系统具有安全控制功能。安全功能块应在MES层的高层中设置，使现场层的硬件和软件系统中就可以不设防了。选择了安全功能块，下一步便要决定将安全相关的程序列入控制编程之中。我们可以采用功能块图FBD和LD梯图形文件，就很容易去编程和检查了。不管是什么软件和操作系统，都必须遵守IEC61508规范，尤其是第3部分：其中的FVL是可变语言；在编制安全应用软件时，也必须遵守IEC61508规范，如果做到了精简编程语言、指令和认证功能块，这样，可极大地简化软件的开发和认证工作。
为了搞清楚安全控制和标准控制之间的理念，这里再重复一次这样的关系：网络安全监控系统的正常运转需要现场层所有硬件设备的支持，即硬件采集的数据信息已有安全信号和标准信号之分；网络监控系统中的安全应用程序的实现与最底层的所有硬件设备没有任何关系。在网络监控系统中的监控组态软件的编程之中，采用安全功能块、安全数据变量和类似CIP安全协议，将对系统工程设计的专家们有所启迪，轻轻松松的将安全控制集成到网络监控系统中去。
3 流程工业采用变频调速技术时必须做到：谐波治理与无功功率动态补偿要有机的相结合，电网和设备都要长期安全运行。
当今大型水厂的节能降耗，大都选用大功率变频调速技术，选择好的符合水工艺流程要求的大功率变频器，如何科学的应用好变频器？是一个非常重要的课题，节能降耗、谐波治理与无功功率动态补偿要有机的相结合、要同步设计，既要节能降耗，又要安全运行。
3.1 变频器本身要彻底抑制谐波
实践告诉我们，变频器就是一个谐波源，什么‘无谐波’，是一种美化了的神话。高次谐波危害极大，所以水厂设计之初就要将无功补偿和高次谐波治理综合考虑，无功功率补偿到全厂的综合的功率因素达到0.90以上，已被我们所认识，但谐波治理的重要性，我们的认识还远远不够。如我们设计的北京第九水厂，6台调速水泵机组都在运转。试运行后，我们邀请北京电力科学院做了多次谐波电流的测试工作。发现其高次谐波非常丰富，不仅偶次谐波超标，奇次谐波更是超标。不但产生特征谐波电流，而非特征谐波电流也很大。西门子没有消谐装置和无功功率补偿装置。
谐波抑制的方法有几种：一种是增加变频器整流的相数，相数越多，主要的高次谐波就越小；一种是采用滤波器，在变频器的输入和输出侧安装，LC无源滤波器目前还有采用，但采用有源电力滤波器是主要趋势。中国荣信公司在电网侧采用隔离移相变压器，构成多级移相叠加的整流方式，实现几十到一百的脉冲整流效果，这种多重化结构设计，可大大改善电网侧的电流波形，无需任何无功功率补偿及谐波抑制装置就可满足供电部门对负载网侧电能质量的要求，功率因素高达0.95以上。由于变压器副边绕组的独立性，使变频功率单元的主回路也相对独立，非常安全可靠，不增加噪音和发热，不产生转矩脉动，变频器的效率高于0.97以上。
就是不采用变频调速的给排水工程，也要综合考虑谐波抑制和无功功率补偿的问题。荣信公司的SVC装置，具有多项国际专利技术，是综合考虑谐波抑制和无功功率动态补偿的最佳选择方案之一。
3.2中国荣信公司SVC无功功率动态补偿装置的作用茼介
中国荣信公司SVC控制部分由控制柜、脉冲柜和功率单元三部分组成。控制柜的作用是通过采集系统信号经内部计算处理后发出触发脉冲，同时检测可控硅击穿、触发脉冲丢失和TCR过流等。脉冲柜是将触发脉冲转变为符合要求的脉冲信号，触发可控硅。功率单元是由晶闸管、阻容吸收、热管散热器、脉冲变压器、BOD板和击穿检测板六部分组成。它是串入电抗器回路，通过接收脉冲柜发出的脉冲信号，控制晶闸管的通断，使电抗器产生补偿所需的电流。见下图
SVC监控系统简介
SVC监控系统可以方便、直观的查看SVC设备的运行参数、曲线、历史记录、故障记录等，支持网络传输和远程监控。
图4 SVC原理图
SVC如图接入系统中,电容器提供固定的容性无功Qc，补偿电抗器通过的电流决定了补偿电抗器输出感性无功Qtcr的大小，感性无功和容性无功相抵消，只要能做到系统无功Qn=Qv(系统所需)-Qc+Qtcr=常数(或0)，则能实现电网功率因数=常数，电压几乎不波动，关键是准确控制晶闸管的触发角，得到所需的流过补偿电抗器的电流，晶闸管变流装置和控制系统能够实现这个功能，采用母线的无功电流值和电压值，合成无功值，和所设定的恒无功值(可能是0)进行比较，计算得触发角大小，通过晶闸管触发装置,使晶闸管流过所需电流。
对于不对称负荷，利用steinmets理论实现分相调节，消除负序电流，平衡三相电网。
荣信公司是国内SVC最大的生产基地。国内市场占有率超过百分之五十，超过了ABB和西门子的占有量，有600多套装置在正常运转，还出口越南、泰国、缅甸、土耳其、尼日利亚、苏丹、巴等国家，为意大利等国际型工程总包公司提供SVC分包业务，2005至2007连续三年占全球第一。
4 选择和应用大功率变频器的几个关健要素
从七个关键要素中去评选绿色环保型的功能安全的能在网络上实现远程的监控和实时的远程诊断的变频器装置。
4.1 选择高性能IGBT模块功率元件抅建双PWM绿色环保型的新型变频主电路是重中之重
变频主电路的功率元件是变频器技术发展的最主要的核心物质基础。主电路功率元件的工作过程就是能量的过渡过程，其可靠性、稳定性、精确性决定了变频器的可靠性、稳定性和精确性。中国荣信公司选用EUPEC公司的高性能IGBT模块功率元件,采用多重化脉宽调制技术，对每个功率单元进行多重化叠加，可得到阶梯正弦的PWM波形；采用美国著名的德马考尔（Thermacore）公司的超导热管冷却专利技术，彻底解决了IGBT等功率器件散热的热岛效应问题，使用筹命可超过30年，并免维修。这种阶梯正弦的PWM波形,正弦度很好，dv/dt远小于500v/μs之下，对电机和电缆的绝缘无损害，无需另加滤波器，对输出的电缆长度无特殊要求，可直接用于普通电机,能有效消除负载电机的转矩脉动和机械轴承的振动。客户希望其他公司像荣信公司那样，一切为了用户，创造出更多集功率变换、驱动保护、数字监测、智能控制、筹命长、抗干扰性强、抗尖峰电压及电流冲击能力强、能自诊断、有自愈力等功能于一身，效率更高、功能更强、附加值更多的新一代绿色环保型变频器供客户任意挑选。
双PWM绿色变频主电路拓扑结抅，将是新型大功率变频调速技术发展的主要趋势。不仅逆变部分采用最新的自关断器件，就是整流部分也采用最新的PIC功率模块元件，电网侧输入电流波形接近正弦波，且功率因数接近于1；另一方面，实现能量向电网回馈，保证变频器能四象限运行。PWM整流回路还可以大大减小直接环节的滤波电容的容量。采用双PWM技术，对消除机械和电磁噪音是最佳的方法。随着功率和频率的增加，PWM的开关损耗也会增加；在大功率和高频化方面还有大量技术要研究和突破。我们可以采用虚拟技术和嵌入式技术，随着微处理技术迅速发展，利用谐波技术，硬开关变软开关，采用标准化的PWM模式，来解决开关损耗问题。优化的PWM模式，即三次谐波叠加法和电压空间矢量PWM法，这两种方法具有计算简单实时控制容易、动态响应速度快、控制精度高、准确度高的全数字化和网络化的特点。
ＰＷＭ控制技术现在正处在不断完善，不断创新的大好阶段，将进一步推动更多更好的绿色环保型变频器的创新。自上世纪70年代到现在，随着微电子技术的迅猛发展，主电路的功率元件经历了四代巨大的变革。由第一代的SCR晶闸管，第二代的GTR电力晶体管、MOSFET场效应晶体管，第三代的IGBT绝缘栅极双极晶体管，到第四代的智能功率集成模块PIC为代表的最新型功率元件，将成为变频主电路的决定性因素。还有最新的功率元件如IGCT、IEGT集成发射式门极晶闸管、GaAS砷化鎵管、SiC碳化硅复合器件管、光控IGBT管及超导功率器件管等不断的闪亮登场。
4.2 选择高质量长寿命的滤波电容 是变频器长期稳定运行的根本保证
当今变频器大都要配置电容，为了打价格战，大多选用电解电容。无数实践告诉我们，这种电解电容耐压低，要多个串联，其均压问题不好解决，致使电容发热严重，不能自愈，极易引起外壳炸裂，寿命极短，每五年就要全部更换，变频器的维护重点就是电解电容，运行维护价格很高，使客户望而却步。荣信公司采用高可靠性的低感性的电力电容，这种电容，耐压高（比电解电容高4倍左右）、容量大，寄生电感小，有自愈功能，寿命可达20~30年，是变频器长期稳定运行的根本保证。上海柯达公司采用无极性电容，效果也很好。
4.3 变频器要真正做到全数字化、智能化和网络化
变频调控系统包含多学科的技术领域，是一个快速监控的系统，需要存储和处理大量的多种数据，在网络上要快速实时的处理，传递大量的信息。水泵机组配套的变频器是一个执行器，在大型的水系统中，变频器就工作在工艺流程非常复杂，工作环境不好，要不断接受指令变速运行。泵站和净化处理厂相距遥远，加上无人值守，长期高负荷运转，出现故障的机率就很高。变频器必须数字化、智能化和网络化，才能在网络上进行快速的工作、诊断和维修。荣信公司采用高速单片机控制器或DSP控制器与MMI一体化工作站和PLC共同构成。可以实现柔性的闭环控制，生成多电平的PWM控制波形，拥有完善的在线的保护、故障诊断、打印、存储、查阅、进行逻辑处理、运行控制、故障联鎖等功能。
4.4 荣信公司创建了业介唯一的全球互联网远程监控支持系统
全球任何一个用户，只要能上互联网络或宽带网络，就能随时将中压变频器的运行状态和运行参数传回地处鞍山市的荣信公司的全球远程监控中心室，可得到荣信公司专职维护工程师的24小时的技术支持和运行监控，保证售出的变频器（RHVC）、SVC、FC等装置的无故障高可靠安全稳定运行。荣信公司研制的远程数据监控软件技术，打造国内外独一无二的网络化的品牌服务。
4.5 荣信公司创建了国内唯一的中压变频全载试验检测中心
国内，绝大多数中压变频生产厂家不具备这样的全负载检测实力，产品出厂前做不了全载的考核，只有荣信公司才能进行耐中压全负载试验检验，这是中压变频器质量保证的基石。
4.6 荣信公司变频器整机全部经过严格的高低温老化考核
荣信公司对每一个元器件都要进行严格的篩选，全部组装完成后，再进行整机的高低温老化考核，确保产品的优良品质，遵循ISO9001质量体系的标准检验。
4.7 荣信公司变频器采用双峰焊生产线和自动贴片生产线
一个中压变频装置技术含量很高，它融合了电力电子控制三大电气工程技术，控制技术是关键技术，其焊接质量就是关键所在，荣信公司采用和技术，使控制线路具有优良的抗干扰能力，确保控制系统长期可靠运行。
5 荣信公司变频器(HVC)和（SVC）的典型业绩
5.1 荣信公司变频器的典型业绩
最近几个月的业绩： 表3
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河北武安
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RHVC-A10/400-F
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1
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给水泵
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抚顺自来水厂
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RHVC-A10/600-F
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2
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主给水泵
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鞍山金河矿业
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RHVC-A06/800-F
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2
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渣浆泵
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抚顺特钢
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RHVC-A06/450-F
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1
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循环水泵
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辽宁 弓长岭选矿厂
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RHVC-A06/1400-F
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1
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渣浆泵
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山西临汾热电厂
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RHVC-A10/700-F
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2
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凝结水泵
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贵州大方发电有限公司
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RHVC-A06/1250-F
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1
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凝结水泵
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河北武安
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VFS-A10-400-I
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3
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给水泵
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德国 莫克泰克公司
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MOT-ST-550/6.6
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1
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油 泵
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德国 莫克泰克公司
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MOT-ST-450/6.6
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9
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油 泵
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巴马格出口项目
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VFS-A-G1300-A-I
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7
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水泵
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巴马格出口项目
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VFS-A-G700-A-I
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13
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水泵
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实例一：抚顺自来水厂扩建
大泵房水泵设备：315kW 、220kW 、400kW，额定电压均为10kV；
二号泵房水泵设备：300kW、300kW 、220kW，额定电压均为10kV；
二个泵房高压水泵采用变频调速，现采用辽宁荣信公司RHVC-A10/600-F进行一带三控制；二号泵房采用RHVC-A10/600-F进行一拖三控制，一带多方案，恒压供水，定时调节的控制方式，可以使设备长期工作在经济运行模式下，针对管网压力实时调节，保证供水压力恒定，完全避免水泵工频起停时对设备及管路的冲击的水锤效应,水击成冰400.4-1000节能效果更加显著。针对大泵房负载情况, 系统示意图如下：
实例二： 表4
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巴马格出口项目
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VFS-A-G1300-A-I
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7
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水泵
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巴马格出口项目
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VFS-A-G700-A-I
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13
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水泵
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实例三： 表5
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德国 莫克泰克公司
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MOT-ST-550/6.6
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1
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油 泵
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德国 莫克泰克公司
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MOT-ST-450/6.6
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9
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油 泵
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图5 某自来水变频调速原理接线图
5.2 荣信公司SVC的典型业绩
荣信电力电子股份有限公司是中国最大的静止型动态无功补偿装置（SVC）制造商，也是中国最多的SVC专利技术拥有者，专业研制开发并向国内外用户提供TCR及TSC型SVC产品，拥有国内唯一的SVC专用高压全载试验检测中心，拥有高效热管自冷、可控硅串联及全数字控制等先进技术。集中了国内外经验丰富的专业工程技术人员，性能价格比明显优于同类进口产品，已广泛应用于宝钢、鞍钢、首钢、武钢、沙钢等国内七十余家钢铁企业，兰州铁路局、神华铁路局等电气化铁道牵引站，以及乌鲁木齐苇湖梁矿务局、哈密矿务局、上海马迹山港、海口电业局等煤矿、港口及电力系统，总安装容量已超过2500Mvar，遥遥领先于国内同行业。是中国SVC设计及安装容量最多的基地，荣信SVC是中国唯一通过ISO9001专业认证的SVC。
荣信SVC被国家计委列为国家高技术产业化示范工程，被国家经贸列为国家重大技术装备国产化创新研制专项，被国家科技部列为国家级重点新产品，被国家外国专家局列为引进国外技术及专家重点项目，得到总理基金的特别支持。
荣信公司是国内SVC最大的生产基地。国内市场占有率超过百分之五十，超过了ABB和西门子的占有量，有600多套装置在正常运转，还出口越南、泰国、缅甸、土耳其、尼日利亚、苏丹、巴等国家，为意大利等国际型工程总包公司提供SVC分包业务，2005至2007连续三年占全球第一。
实例一：最近荣信股份中标巴西CSN公司UPV钢厂长材工程34.5kV及13.8kV高压无功补偿兼滤波装置FC。
巴西CSN公司UPV钢厂长材工程，设有1台138/34.5kV变压器及1套34.5kV配电装置为1座电炉、1座LF炉供电，另设有2台138/13.8kV 37.5MVA变压器及1套13.8kV配电装置为炼钢、连铸、高速线材轧机供电。
为了消除谐波对电网造成的污染，降低电压畸变率，提高电力系统的带载能力，净化电网，改善电网电能质量，最大限度的节约成本，巴西CSN公司提出了设备改造的具体要求：以保证整体设备运行稳定可靠，确保整个设备控制功能的完整性、可靠性、准确性，设计与设备应具有当今国际先进水平。
荣信股份一直以来都严格按照国标的要求设计生产各类产品，在世界同行业中拥有良好的口碑，且技术全面，设备齐全，设计合理，服务周到，所以巴西CSN公司委托荣信股份进行该项目的设计制作。
该项目电压等级为34.5kV、13.8 kV ，其中34.5 kV 一套，共有H2、H3、H4、H5四个滤波通道；13.8 kV一套共有H3、H5、H7三个滤波通道；13.8 kV 一套并联补偿。
实例二：山东泰山钢铁集团有限公司新建炼钢车间。
包括600t混铁炉1座、65t脱磷转炉1座、60t电弧炉2座、60TGOR气氧精炼炉3座、70tLF钢包精炼炉2座、不锈钢板坯连铸机1台。车间年产不锈钢板坯62万吨、普碳钢板坯20.7万吨。
因其负荷性质可能使无功冲击较大，并伴随大量谐波电流产生，功率因数低，往往给电网造成无功冲击引起的电压波动，谐波电流流入系统发热，设备运行可靠性降低，功率因数低，从而加大了生产成本。为了解决以上问题，山东泰山钢铁集团有限公司通过招投标选用荣信公司生产的SVC。该工程额定电压为35kV，TCR容量为85Mvar，不平衡负荷。
经过精心设计和制造，该工程于2008年顺利投运，并取得了成功，投运测试结果表明，电压畸变满足国家标准，功率因数在0.95以上，注入系统的谐波电流满足国家标准，改善电网质量，抑制电压波动，消除系统谐波电流，提高了功率因数，从而保证了系统用电的安全与可靠。
实例三：中信重机厂110kV变电所，为了消除高次谐波、无功冲击、电压波动和闪变对电网的影响，达到平衡系统无功、提高系统功率因数、改善电能质量、稳定电网以及节能降耗、降低运行成本等目的。采用了荣信公司生产的SVC和FC来解决以上问题。
本工程额定电压为35kV，额定功率为55Mvar,分别有H2、H3、H4、H5四组滤波通道。
自从荣信SVC投运后，有效的降低了无功功率和谐波的影响，稳定电网电压，滤除谐波，降低能耗，大大改善了电网质量，使电网的功率因数≥0.95，电压谐波总畸变率限值≤3.0%。
荣信SVC从根本上解决了电能质量问题，做到了冷却系统免维护，也获得了用户的一致好评和充分信任。
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陈运珍 2008年9月