近年來的應(yīng)用及市場動向

1、近年來變頻器的應(yīng)用及市場動向當(dāng)今變頻器產(chǎn)業(yè)得到飛速發(fā)展，變頻器產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化規(guī)模口趨壯大。交流變頻器自20世紀(jì)60年 代問世，到20世紀(jì)80年代在主要工業(yè)化國家已廣泛使用，而從20世紀(jì)90年代以來，隨著人們節(jié) 能環(huán)保意識的加強，變頻器的應(yīng)用越來越普及。一、變頻器應(yīng)用日趨普及變頻調(diào)速能夠應(yīng)用在大部分的電機拖動部分，由于它能提供精確的速度控制，因此可以方便地控制 機械傳動的上升、下降和變速運行。變頻應(yīng)用可以大大地提高工藝的高效性（變速不依賴于機械部分）， 同時可以比原來的定速運行電機更加節(jié)能。下面例舉使用變頻調(diào)速的10個理由，來說明變頻器應(yīng)用在國 外門趨普及的基本認識：（一）控制電機的啟動電流當(dāng)電機

2、通過工頻宜接啟動時，它將會產(chǎn)生78倍的電機額定電流。這個電流值將大大增加電機繞組 的電應(yīng)力并產(chǎn)生熱量，從而降低電機的壽命。而變頻調(diào)速則可以在零速零電壓啟動（當(dāng)然可以適當(dāng)加轉(zhuǎn) 矩提升）。一旦頻率和電壓的關(guān)系建立，變頻器就可以按照v/f或矢量控制方式帶動負載進行工作。使 用變頻調(diào)速能充分降低啟動電流，提髙繞組承受力，用戶最宜接的好處就是電機的維護成本將進一步降 低、電機的壽命則相應(yīng)增加。（二）降低電力線路電壓波動在電機工頻啟動時，電流劇增的同時，電壓也會人幅度波動，電壓卞降的幅度將取決丁啟動電機的 功率人小和配電網(wǎng)的容量。電壓下降將會導(dǎo)致同一供電網(wǎng)絡(luò)中的電壓敏感設(shè)備故障跳閘或工作異常，如 pc機、

3、傳感器、接近開關(guān)和接觸器等均會動作出錯。而采用變頻調(diào)速后，由于能在零頻零壓時逐步啟動, 則能最大程度上消除電壓下降。（三）啟動時需要的功率更低電機功率與電流和電壓的乘積成正比，那么通過工頻立接啟動的電機消耗的功率將人人高于變頻啟 動所需要的功率。在一些工況下其配電系統(tǒng)已經(jīng)達到了最高極限，其玄接工頻啟動電機所產(chǎn)生的電涌就 會對同網(wǎng)上的其他用戶產(chǎn)牛嚴(yán)重的影響，從而將受到電網(wǎng)運行商的警告，氏至罰款。如果采用變頻器進 行電機起停，就不會產(chǎn)生類似的問題。（四）可控的加速功能變頻調(diào)速能在冬速啟動并按照用戶的需要進行光滑地加速，而冃其加速曲線也可以選擇（宜線加速、 s形加速或者自動加速）。而通過工頻啟動時對

4、電機或和連的機械部分軸或齒輪都會產(chǎn)牛劇烈的振動。這 種振動將進一步加劇機械磨損和損耗，降低機械部件和電機的壽命。另外，變頻啟動還能應(yīng)用在類似灌 裝線上，以防止瓶子倒翻或損壞。（五）可調(diào)的運行速度運用變頻調(diào)速能優(yōu)化工藝過程，并能根據(jù)工藝過程迅速改變，還能通過遠控plc或其他控制器來實現(xiàn)速度變化。（六）可調(diào)的轉(zhuǎn)矩極限通過變頻調(diào)速后，能夠設(shè)置和應(yīng)的轉(zhuǎn)矩極限來保護機械不致?lián)p壞，從而保證工藝過程的連續(xù)性和產(chǎn) 品的可靠性。h前的變頻技術(shù)使得不僅轉(zhuǎn)矩極限可調(diào)，其至轉(zhuǎn)矩的控制精度都能達到3%5%。在工頻 狀態(tài)下，電機只能通過檢測電流值或熱保護來進行控制，而無法像在變頻控制一樣設(shè)置精確的轉(zhuǎn)矩值來 動作。（七）受

5、控的停止方式如同可控的加速一樣，在變頻調(diào)速中，停止方式可以受控，并h-有不同的停止方式可以選擇（減速 停車、自由停車、減速停車+直流制動），同樣它能減少對機械部件和電機的沖擊，從而使整個系統(tǒng)更 加可靠，壽命也會相應(yīng)增加。（八）節(jié)能離心風(fēng)機或水泵采用變頻器后都能大幅度地降低能耗，這在十兒年的工程經(jīng)驗屮己經(jīng)得到體現(xiàn)。rti 于最終的能耗是與電機的轉(zhuǎn)速成立方比，所以釆用變頻后投資回報就更快，廠家也樂意接受。（九）可逆運行控制在變頻器控制中，耍實現(xiàn)可逆運行控制無須額外的可逆控制裝這，只需耍改變輸出電壓的和序即可, 這樣就能降低維護成本和節(jié)省安裝空間。（十）減少機械傳動部件rtith前矢星控制變頻器加上

6、同步電機就能實現(xiàn)高效的轉(zhuǎn)矩輸出，從而節(jié)省齒輪箱等機械傳動部 件，最終構(gòu)成直接變頻傳動系統(tǒng)。從而就能降低成本和空間，提高穩(wěn)定性。二、變頻器產(chǎn)品的形式異彩紛呈2004年出現(xiàn)了 oem化變頻器升級換代、網(wǎng)絡(luò)變頻器的進一步增強、矩陣變頻器的成形等特點，使得 不同形式、不同類別、不同功能的變頻器在市場中異彩紛呈。（一）oem化變頻器升級換代對于界步電機的控制方式而言，普通工頻啟動相對成本更省，而變頻器的花費則會更高、體積會更 人，所以在很多口動化機械設(shè)備中，變頻器采用率并不是很高，機械商也不是很積極地安裝變頻器，盡 管變頻器有這樣或那樣的好處。通用型變頻器經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，oem化變頻器在2004年已經(jīng)

7、取得了關(guān) 鍵性突破，并進行升級換代。sew公司的oem化產(chǎn)movitrac lt以sew為例，其在2004年10刀墨爾本自動化展會上展出了其 最新的oem化產(chǎn)品movitrac lt,是對原先的movitrac的進一步升級，非常適合oem配套使用在風(fēng)機、 水泵、機床工具和傳送帶上。由于采用最新先進工藝的功率模塊，其采用書架式的體積將更小。為了 oem商使用，其接線方式如同接觸器一般，安裝方式則更加簡單，運行調(diào)整則以基本的14個參數(shù)為前提。該變頻器具有更加強大的軟件功能（新增幫助卡）、更加安靜的噪音設(shè)計（開關(guān)頻率可達32khz）. 更加合理的散熱設(shè)計（接近冷盤功能）、更加友好的環(huán)保功能（內(nèi)置ri

8、訂濾波器）。（二）變頻器的網(wǎng)絡(luò)功能增強數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)功能在2004年變頻器國際展會上就均是“重頭戲”，包括ab公司的pf系列變頻器，都 提供了網(wǎng)絡(luò)接入方案，如最新的powerflex 4變頻器具冇內(nèi)置的rs485通訊能力，可以用在多種網(wǎng)絡(luò)聯(lián) 接屮使用，同時powerlex 4變頻器町以通過裝冇driveexplorertm或driveexecutivetm軟件的微機進 行編程和控制。作為執(zhí)行機構(gòu)，變頻器的網(wǎng)絡(luò)化配置主要基于三個層面：設(shè)備層、控制層和信息層?？梢耘浣幼钅奖?的rs232/rs485串行通訊協(xié)議、profibus等的現(xiàn)場總線協(xié)議以及internet局域網(wǎng)協(xié)議。在網(wǎng)絡(luò)化日益普及的今天，與

9、普通的點對點硬線連接方式而言，通過高速通訊連接的變頻器系統(tǒng)可 以最人程度上降低系統(tǒng)維護時間、提高生產(chǎn)效率、減少運行成本。目前安裝的現(xiàn)場總線模塊冇profibus dp、interbus、devicenel、can open和modbus plus等。用戶可以有更大的自由根據(jù)生產(chǎn)過程來選擇 plc型號和甜牌，并非常簡單地集成到現(xiàn)有地網(wǎng)絡(luò)中去。而11通過現(xiàn)場總線模塊，可以不考慮變頻器的型 號，而以同一種編程語言和程序結(jié)構(gòu)來與不同功率段、不同型號地變頻器進行組構(gòu)，如功率、速度、轉(zhuǎn) 矩、電流、設(shè)定值等。（三）矩陣變頻器的出現(xiàn)人家都知道，由丁矩陣式交一交變頻省去了中間直流環(huán)節(jié)，能實現(xiàn)功率因數(shù)為1,且能四

10、象限運行, 系統(tǒng)的功率密度大，因此矩陣變頻器一直成為國際大公司的研發(fā)對象。在2004年4月的漢諾威國際展覽會上，安川公司展示了即將生產(chǎn)的矩陣變頻器的原型，并表示公司 計劃在2005年啟動銷售策略，同時已經(jīng)在日本市場上現(xiàn)場測試和運行了好兒臺矩陣變頻器。在安川矩陣 變頻器中有9個開關(guān)，每一個都有2個igbt雙向開關(guān)組成，能允許止向電壓和負和電壓通到電機上。1gbt 數(shù)量的增加是導(dǎo)致矩陣變頻器造價昂貴的其中一個因素。矩陣變頻器使用了三和電壓輸入來控制輸出電 壓，這就不僅能吸收任何電流雜波，也能提供淸潔的輸出電壓，也就是說“可以有效地進行輸入電源電 流控制與輸出電壓控制”。這也是矩陣變頻器吸引人們的一

11、個熏耍點：能人人降低輸入電流諧波的產(chǎn)生， 只有傳統(tǒng)交一直一交變頻器的約20%。而矩陣變頻器的電流兒乎是止弦波，即使在帶載情況下，也是 如此。當(dāng)有再牛-發(fā)電時，電流能以180。轉(zhuǎn)換并反饋到電網(wǎng)中，而且也是以止弦波方式。在再生制動方式 的工作中，矩陣變頻器不需耍制動電阻或特殊的變換器。反饋冋的電亦無需額外的設(shè)備（如變壓器等） 進行處理?？傊瑐鲃幽茉谒南笙薷咝蔬\行。安川公司起初的計劃是將新的矩陣變頻器主要用到能夠發(fā)揮其長處和優(yōu)點的場合中，如它的處理再 生能量功能，在起重、電梯、離心機和其他需要連續(xù)電動乂連續(xù)制動發(fā)電的場合。當(dāng)然，它也可以裝在 那些需要制動，但乂沒有空間安裝制動電阻或者安裝電阻會引

12、起意外事故的地方，如酒精廠、化工廠等。 另外一個非常有潛力的地方，就是需要有低諧波的應(yīng)用場合。如在輪船上，就能允許安裝更小的發(fā)電機 組。在一些隔離系統(tǒng)中能降低設(shè)備的體積，而省去了類似12脈沖變頻器系統(tǒng)中的額外變壓器。在安川的 計劃屮，矩陣變頻器將逐步覆蓋400v的5. 5 kw22kw,直至75kw,當(dāng)然也冇200v級的5. 5 kw45kw 變頻器。至于價格策略目前尚未公布，但壟木上為目前通用功率段傳統(tǒng)變頻器的約2倍。三、變頻器不同功率段的市場期望差異國外資深傳動調(diào)查機構(gòu)drivemag從2003年底到2004年底跨越整年度的問卷表明：變頻器的傳動功 率在大功率段是個賣方市場。此次問卷的讀者

13、覆蓋全球各大洲的40多個國家，涉及的品牌多達55個, 制造商分布在北美、歐洲、日本和亞洲新興地區(qū)，行業(yè)遍及重工、輕工、市政公用等，問卷的主體是從 事商務(wù)、操作和設(shè)計人員。100%的買方都坦言他們購買中低功率段的變頻器，同時所冇的供應(yīng)商都能提供和應(yīng)功率段的變頻器。 而在中髙功率段（如超過10hp,即7. 5kw）,大部分買主都認為其數(shù)量要少得多，供應(yīng)商則基本都能提 供用戶所需求的功率段變頻器。然而，更多的供應(yīng)商（廠商）更把目光放在中高功率段或更高的功率范圍內(nèi)，而買主（用戶）則相對 關(guān)注少一點。事實上，隨著功率的增加，用戶不需要更高功率的電機來運作，所以也同樣不需要相應(yīng)的 高功率變頻器。但是一旦有

14、采用高功率段變頻器的用戶，廠商就會非常關(guān)心，因為高功率段變頻器的產(chǎn) 值更高。在問及今后變頻器的幣場走向時，許多變頻器廠商和信，基于三個因素，在重工業(yè)采用高功率變頻 器將會增速：1. 高功率段的變頻器價格相對低廉，平均每iip或每kw的價格大大低于中低功率段變頻器的價格；2. 高功率段的技術(shù)可靠性要大大高于小功率段，由于在制造成本和設(shè)計空間上沒冇象小功率段那么 苛刻，所以其故障率大大低于小功率段變頻器；3. 高功率段的電機所需的變頻器產(chǎn)品和對比較標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用場合即使復(fù)雜，其控制思路還是大大簡化。假如未來髙功率變頻器市場如預(yù)期的那么樂觀，將來會有越來越多的廠商介入其中，一些原先只做 如75kw級中功

15、率變頻器的廠商會把功率段放高到280kw甚至400kw以上。隨著人量廠商加入，高功率變 頻器價格將會下滑，用戶對廠商的產(chǎn)品供應(yīng)鏈、服務(wù)環(huán)節(jié)就會更加嚴(yán)格。在高功率市場增長的同時，其相應(yīng)的集成項目和成套產(chǎn)業(yè)也會大幅度增長，將會人量涵蓋到不僅包 括離心風(fēng)機和水泵在內(nèi)的其他高功率電機場合，如攪拌機、壓縮機等。四、變頻器服務(wù)市場的進一步超值據(jù)權(quán)威的市場調(diào)查表明，用八將花費在變頻器服務(wù)上的費用更多，其服務(wù)內(nèi)容包括施工、設(shè)計、配 置、集成和在線支持，而花費在變頻器產(chǎn)骷本身的費川比重將人幅度降低。據(jù)估計2004年北美市場變頻 器產(chǎn)品的銷售額約為10億美元，而變頻器服務(wù)市場的銷售額將至少有約18億美元。然而，相對于最終用戶而言，變頻器的服務(wù)價值與產(chǎn)品價值z間的關(guān)系并不一定一成不變，甚至差 別很大。比如，在成熟的工業(yè)應(yīng)用屮，一般的標(biāo)準(zhǔn)傳動就能基木符合用戶的要求，同時用戶經(jīng)驗豐富， 此時變頻器的服務(wù)費用也許就只有產(chǎn)品費用的20%,甚至更低。但是在應(yīng)用工況復(fù)雜、傳動的計算機控 制程度高、工廠信息化要求與執(zhí)行電機掛鉤的情況下，這時候用戶花費在變頻器系統(tǒng)設(shè)計、集成等上的 服務(wù)費用將大大超過產(chǎn)品本身的價值，甚至可以達到68倍。比如在造紙生產(chǎn)線、冶金等行業(yè)。經(jīng)調(diào)查屮也發(fā)現(xiàn)，變頻器服務(wù)市場的產(chǎn)值分布來看