狠狠躁天天躁夜夜躁婷婷_國外變頻器應用市場(chǎng)動(dòng)向回顧 - 國產(chǎn)優(yōu)質(zhì)永磁同步變頻器-東南華東西南變頻器-上海中頤電氣科技

行業(yè)動(dòng)態(tài)

國外變頻器應用市場(chǎng)動(dòng)向回顧

發(fā)布時(shí)間:2009/8/16 來(lái)源：上海中頤變頻器瀏覽次數:3488

當今變頻器產(chǎn)業(yè)得到飛速發(fā)展，變頻器產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化規模日趨壯大。交流變頻器自20世紀60年代左右問(wèn)世，到20世紀80年代在主要工業(yè)化國家已廣泛使用，而從20世紀90年代以來(lái)，隨著(zhù)人們節能環(huán)保意識的加強，變頻器的應用越來(lái)越普及。

一、使用變頻調速的理由

　變頻調速能夠應用在大部分的電機拖動(dòng)場(chǎng)合，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(dòng)的上升、下降和變速運行。變頻應用可以大大地提高工藝的高效性(變速不依賴(lài)于機械部分)，同時(shí)可以比原來(lái)的定速運行電機更加節能。下面例舉使用變頻調速的10個(gè)理由，來(lái)說(shuō)明變頻器應用在國外日趨普及的基本認識：

1．控制電機的啟動(dòng)電流電機通過(guò)工頻直接啟動(dòng)時(shí)，它將會(huì )產(chǎn)生7到8倍的電機額定電流。

　這個(gè)電流值將大大增加電機繞組的電應力并產(chǎn)生熱量，從而降低電機的壽命。而變頻調速則可以在零速零電壓?jiǎn)?dòng)(當然可以適當加轉矩提升)。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(dòng)負載進(jìn)行工作。使用變頻調速能充分降低啟動(dòng)電流，提高繞組承受力，用戶(hù)最直接的好處就是電機的維護成本將進(jìn)一步降低、電機的壽命則相應增加。

2．降低電力線(xiàn)路電壓波動(dòng)。

　在電機工頻啟動(dòng)時(shí)，電流劇增的同時(shí)，電壓也會(huì )大幅度波動(dòng)，電壓下降的幅度將取決于啟動(dòng)電機的功率大小和配電網(wǎng)的容量。電壓下降將會(huì )導致同一供電網(wǎng)絡(luò )中的電壓敏感設備故障跳閘或工作異常，如PC機、傳感器、接近開(kāi)關(guān)和接觸器等均會(huì )動(dòng)作出錯。而采用變頻調速后，由于能在零頻零壓時(shí)逐步啟動(dòng)，則能最大程度上消除電壓下降。

3．啟動(dòng)時(shí)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(guò)工頻直接啟動(dòng)的電機消耗的功率將大大高于變頻啟動(dòng)所需要的功率。在一些工況下其配電系統已經(jīng)達到了最高極限，其直接工頻啟動(dòng)電機所產(chǎn)生的電涌就會(huì )對同網(wǎng)上的其他用戶(hù)產(chǎn)生嚴重的影響, 從而將受到電網(wǎng)運行商的警告, 甚至罰款。如果采用變頻器進(jìn)行電機起停, 就不會(huì )產(chǎn)生類(lèi)似的問(wèn)題。

4．可控的加速功能。

　變頻調速能在零速啟動(dòng)并按照用戶(hù)的需要進(jìn)行光滑地加速，而且其加速曲線(xiàn)也可以選擇(直線(xiàn)加速、S形加速或者自動(dòng)加速)。而通過(guò)工頻啟動(dòng)時(shí)對電機或相連的機械部分軸或齒輪都會(huì )產(chǎn)生劇烈的振動(dòng)。這種振動(dòng)將進(jìn)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(dòng)還能應用在類(lèi)似灌裝線(xiàn)上，以防止瓶子倒翻或損壞。

5．可調的運行速度。

　運用變頻調速能優(yōu)化工藝過(guò)程，并能根據工藝過(guò)程迅速改變，還能通過(guò)遠控PLC或其他控制器來(lái)實(shí)現速度變化。

6．可調的轉矩極限。

　通過(guò)變頻調速后，能夠設置相應的轉矩極限來(lái)保護機械不致?lián)p壞，從而保證工藝過(guò)程的連續性和產(chǎn)品的可靠性。目前的變頻技術(shù)使得不僅轉矩極限可調，甚至轉矩的控制精度都能達到3％～5％左右。在工頻狀態(tài)下，電機只能通過(guò)檢測電流值或熱保護來(lái)進(jìn)行控制，而無(wú)法像在變頻控制一樣設置精確的轉矩值來(lái)動(dòng)作。

7．受控的停止方式。

　如同可控的加速一樣, 在變頻調速中, 停止方式可以受控，并且有不同的停止方式可以選擇(減速停車(chē)、自由停車(chē)、減速停車(chē)＋直流制動(dòng))，同樣它能減少對機械部件和電機的沖擊，從而使整個(gè)系統更加可靠，壽命也會(huì )相應增加。

8．節能

　離心風(fēng)機或水泵采用變頻器后都能大幅度地降低能耗，這在十幾年的工程經(jīng)驗中已經(jīng)得到體現。由于最終的能耗是與電機的轉速成立方比，所以采用變頻后投資回報就更快，廠(chǎng)家也樂(lè )意接受。

9．可逆運行控制

　在變頻器控制中，要實(shí)現可逆運行控制無(wú)須額外的可逆控制裝置，只需要改變輸出電壓的相序即可，這樣就能降低維護成本和節省安裝空間。

10．減少機械傳動(dòng)部件

由于目前矢量控制變頻器加上同步電機就能實(shí)現高效的轉矩輸出, 從而節省齒輪箱等機械傳動(dòng)部件, 最終構成直接變頻傳動(dòng)系統。從而就能降低成本和空間, 提高穩定性。

二、變頻器產(chǎn)品的形式異彩紛呈

2004年出現了OEM化變頻器升級換代、網(wǎng)絡(luò )變頻器的進(jìn)一步增強、矩陣變頻器的成形等特點(diǎn)，使得不同形式、不同類(lèi)別、不同功能的變頻器在市場(chǎng)中異彩紛呈。

1．OEM化變頻器升級換代

　對于異步電機的控制方式而言，普通工頻啟動(dòng)相對成本更省，而變頻器的花費則會(huì )更高、體積會(huì )更大，所以在很多自動(dòng)化機械設備中，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(guò)數十年的發(fā)展，OEM化變頻器在2004年已經(jīng)取得了關(guān)鍵性突破，并進(jìn)行升級換代。

　 SEW公司的OEM化產(chǎn)品Movitrac LT

　以SEW為例，其在2004年10月墨爾本自動(dòng)化展會(huì )上展出了其最新的OEM化產(chǎn)品Movitrac LT，是對原先的Movitrac的進(jìn)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(jìn)工藝的功率模塊，其采用書(shū)架式的體積將更小。為了OEM商使用，其接線(xiàn)方式如同接觸器一般，安裝方式則更加簡(jiǎn)單，運行調整則以基本的14個(gè)參數為前提。

　該款變頻器具有更加強大的軟件功能(新增幫助卡)、更加安靜的噪音設計(開(kāi)關(guān)頻率可達32kHz)、更加合理的散熱設計(接近冷盤(pán)功能)、更加友好的環(huán)保功能(內置RFI濾波器)。

2．變頻器的網(wǎng)絡(luò )功能增強

　數字化網(wǎng)絡(luò )功能在2005年變頻器國際展會(huì )上都是重頭戲，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變頻器具有內置的RS485通訊能力，可以用在多種網(wǎng)絡(luò )聯(lián)接中使用，同時(shí)PowerFlex 4變頻器可以通過(guò)裝DriveExplorerTM或DriveExecutiveTM軟件的微機進(jìn)行編程和控制。　

　作為執行機構，變頻器的網(wǎng)絡(luò )化配置主要基于3個(gè)層面:設備層、控制層和信息層?？梢耘浣幼罨镜腞S232/RS485串行通訊協(xié)議、PROFIBUS等的現場(chǎng)總線(xiàn)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，與普通的點(diǎn)對點(diǎn)硬線(xiàn)連接方式而言，通過(guò)高速通訊連接的變頻器系統可以最大程度上降低系統維護時(shí)間、提高生產(chǎn)效率、減少運行成本。目前安裝的現場(chǎng)總線(xiàn)模塊有Profibus DP、Interbus、DeviceNet、CAN Open和 Modbus Plus等。用戶(hù)可以有更大的自由根據生產(chǎn)過(guò)程來(lái)選擇PLC型號和品牌，并非常簡(jiǎn)單地集成到現有地網(wǎng)絡(luò )中去。而且通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)模塊，可以不考慮變頻器的型號，而以同一種編程語(yǔ)言和程序結構來(lái)與不同功率段、不同型號地變頻器進(jìn)行組構，如功率、速度、轉矩、電流、設定值等。

3．矩陣變頻器的出現

　由于矩陣式交-交變頻省去了中間直流環(huán)節, 能實(shí)現功率因數為l, 且能四象限運行，系統的功率密度大, 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月份的漢諾威國際展覽會(huì )上，安川展示了即將生產(chǎn)的矩陣變頻器的原型，并表示公司計劃在明年啟動(dòng)銷(xiāo)售策略，同時(shí)已經(jīng)在日本市場(chǎng)上現場(chǎng)測試和運行了好幾臺矩陣變頻器。在安川矩陣變頻器中有9個(gè)開(kāi)關(guān)，每一個(gè)都有2個(gè)IGBT雙向開(kāi)關(guān)組成，能允許正向電壓和負相電壓通到電機上。IGBT數量的增加是導致矩陣變頻器造價(jià)昂貴的其中一個(gè)因素。

　矩陣變頻器使用了三相電壓輸入來(lái)控制輸出電壓，這就不僅能吸收任何電流雜波，也能提供清潔的輸出電壓，也就是說(shuō)“可以有效地進(jìn)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個(gè)重要點(diǎn):能大大降低輸入電流諧波的產(chǎn)生，只有傳統交-直-交變頻器的20％左右。而且矩陣變頻器的電流幾乎是正弦波，即使在帶載情況下，也是如此。當有再生發(fā)電時(shí)，電流能以180°轉換并反饋到電網(wǎng)中，而且也是以正弦波方式。在再生制動(dòng)方式的工作中，矩陣變頻器不需要制動(dòng)電阻或特殊的變換器。反饋回的電亦無(wú)需額外的設備(如變壓器等)進(jìn)行處理?？傊?，傳動(dòng)能在四象限高效率運行。

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(cháng)處和優(yōu)點(diǎn)的場(chǎng)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電動(dòng)又連續制動(dòng)發(fā)電的場(chǎng)合。當然，它也可以裝在那些需要制動(dòng)，但又沒(méi)有空間安裝制動(dòng)電阻或者安裝電阻會(huì )引起意外事故的地方，如酒精廠(chǎng)、化工廠(chǎng)等。另外一個(gè)非常有潛力的地方，就是需要有低諧波的應用場(chǎng)合。如在輪船上，就能允許安裝更小的發(fā)電機組。在一些隔離系統中能降低設備的體積，而省去了類(lèi)似12脈沖變頻器系統中的額外變壓器。在安川的計劃中，矩陣變頻器將逐步覆蓋400V的5.5-22kW，直至75kW，當然也有200V級的5.5-45kW變頻器。至于價(jià)格策略目前尚未公布，但基本上為目前通用功率段傳統變頻器的2倍左右。

三、變頻器不同功率段的市場(chǎng)期望差異

國外資深傳動(dòng)調查機構drivemag從2003年底到2004年底跨越整年度的問(wèn)卷表明:變頻器的傳動(dòng)功率在大功率段是個(gè)賣(mài)方市場(chǎng)。此次問(wèn)卷的讀者覆蓋全球各大洲的40多個(gè)國家, 涉及的品牌多達55個(gè), 制造商分布在北美、歐洲、日本和亞洲新興地區，行業(yè)遍及重工、輕工、市政公用等，問(wèn)卷的主體是從事商務(wù)、操作和設計人員。

　　2003年底到2004年底跨越整年度的市揚調查描述

　 100%的買(mǎi)主都坦言他們購買(mǎi)中低功率段的變頻器，同時(shí)所有的供應商都能提供相應功率段的變頻器。而在中高功率段(如超過(guò)10HP，即7.5kW)，大部分買(mǎi)主都認為其數量要少得多，供應商則基本都能提供用戶(hù)所需求的功率段變頻器。

然而，更多的供應商(廠(chǎng)商)更把目光放在中高功率段或更高的功率范圍內，而買(mǎi)主(用戶(hù))則相對關(guān)注少一點(diǎn)。事實(shí)上，隨著(zhù)功率的增加，用戶(hù)不需要更高功率的電機來(lái)運作，所以也同樣不需要相應的高功率變頻器。但是一旦有采用高功率段變頻器的用戶(hù)，廠(chǎng)商就會(huì )非常關(guān)心，因為高功率段變頻器的產(chǎn)值更高。

在問(wèn)及今后變頻器的市場(chǎng)走向時(shí)，許多變頻器廠(chǎng)商相信，基于三個(gè)因素，在重工業(yè)采用高功率變頻器將會(huì )增速:

　　(1) 高功率段的變頻器價(jià)格相對低廉，平均每HP或每kW的價(jià)格大大低于中低功率段變頻器的價(jià)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計空間上沒(méi)有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)品相對比較標準，應用場(chǎng)合即使復雜，其控制思路還是大大簡(jiǎn)化。

　假如未來(lái)高功率變頻器市場(chǎng)如預期的那么樂(lè )觀(guān)，將來(lái)會(huì )有越來(lái)越多的廠(chǎng)商介入其中，一些原先只做如75kW級中功率變頻器的廠(chǎng)商會(huì )把功率段放高到280kW甚至400kW以上。隨著(zhù)大量廠(chǎng)商加入，高功率變頻器價(jià)格將會(huì )下滑，用戶(hù)對廠(chǎng)商的產(chǎn)品供應鏈、服務(wù)環(huán)節就會(huì )更加嚴格。

在高功率市場(chǎng)增長(cháng)的同時(shí), 其相應的集成項目和成套產(chǎn)業(yè)也會(huì )大幅度增長(cháng), 將會(huì )大量涵蓋到不僅包括離心風(fēng)機和水泵在內的其他高功率電機場(chǎng)合，如攪拌機、壓縮機等。

四、變頻器服務(wù)市場(chǎng)的進(jìn)一步超值

　最近權威的市場(chǎng)調查發(fā)現:用戶(hù)將花費在變頻器服務(wù)上的費用更多, 其服務(wù)內容包括施工、設計、配置、集成和在線(xiàn)支持, 而花費在變頻器產(chǎn)品本身的費用比重將大幅度降低。據估計2004年北美市場(chǎng)變頻器產(chǎn)品的銷(xiāo)售額在10億美元左右, 而變頻器服務(wù)市場(chǎng)的銷(xiāo)售額將至少有18億美元左右。

　然而，相對于最終用戶(hù)而言，變頻器的服務(wù)價(jià)值與產(chǎn)品價(jià)值之間的關(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)應用中，一般的標準傳動(dòng)就能基本符合用戶(hù)的要求，同時(shí)用戶(hù)經(jīng)驗豐富，此時(shí)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。但是在應用工況復雜、傳動(dòng)的計算機控制程度高、工廠(chǎng)信息化要求與執行電機掛鉤的情況下，這時(shí)候用戶(hù)花費在變頻器系統設計、集成等上的服務(wù)費用將大大超過(guò)產(chǎn)品本身的價(jià)值，甚至可以達到6-8倍左右。比如在造紙生產(chǎn)線(xiàn)、冶金等行業(yè)。　

　經(jīng)調查中也發(fā)現，變頻器服務(wù)市場(chǎng)的產(chǎn)值分布來(lái)看:傳動(dòng)制造商只獲得其中25％的份額，余下的75％將由集成商(占44％)、商業(yè)承銷(xiāo)商(7％)、工業(yè)承銷(xiāo)商(7％)、OEM客戶(hù)和其他(17％)分攤。

　　就變頻器服務(wù)市場(chǎng)的發(fā)展趨勢來(lái)看, 大致有以下可能:

　　(1) 相對于變頻器產(chǎn)品技術(shù)和價(jià)格壓力而言，變頻器服務(wù)市場(chǎng)的技術(shù)要求會(huì )更高，價(jià)格壓力也將更重；

　　(2) 系統集成商和承銷(xiāo)商只有具備更靈活的機制、更簡(jiǎn)潔的企業(yè)架構才能在激烈的變頻器服務(wù)市場(chǎng)分得一杯羹；

　　(3) 盡管變頻器產(chǎn)品技術(shù)將朝著(zhù)更先進(jìn)的方向發(fā)展，其產(chǎn)品價(jià)值也將飛升，但并不意味著(zhù)變頻器服務(wù)市場(chǎng)的蛋糕會(huì )少起來(lái)。

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