核心提示：變頻器主要用于交流電動機(異步電機或同步電機)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，是公認的交流電動機最理想、最有前途的調(diào)速方案，除了具有卓越的調(diào)速性能之外，變頻器還有明顯的節(jié)能作用，是企業(yè)技術(shù)改造和產(chǎn)品更新?lián)Q代的理想調(diào)速裝置。

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變頻器主要用于交流電動機(異步電機或同步電機)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，是公認的交流電動機最理想、最有前途的調(diào)速方案，除了具有卓越的調(diào)速性能之外，變頻器還有明顯的節(jié)能作用，是企業(yè)技術(shù)改造和產(chǎn)品更新?lián)Q代的理想調(diào)速裝置。自上世紀80年代被引進中國以來，變頻器作為節(jié)能應(yīng)用與速度工藝控制中越來越重要的自動化設(shè)備，得到了快速發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。在電力、紡織與化纖、建材、石油、化工、冶金、市政、造紙、食品飲料、煙草等行業(yè)以及公用工程（中心空調(diào)、供水、水處理、電梯等）中，變頻器都在發(fā)揮著重要作用。?

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????（1）變頻器與節(jié)能?

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變頻器產(chǎn)生的最初用途是速度控制，但目前在國內(nèi)應(yīng)用較多的是節(jié)能。中國事能耗大國，能源利用率很低，而能源儲備不足。在2003年的中國電力消耗中，60-70％為動力電，而在總?cè)萘繛?.8億千瓦的電動機總?cè)萘恐?，只有不?000萬千瓦的電動機是帶變頻控制的。據(jù)分析，在中國，帶變動負載、具有節(jié)能潛力的電機至少有1.8億千瓦。因此國家大力提倡節(jié)能措施，并著重推薦了變頻調(diào)速技術(shù)。??

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電抗器應(yīng)用變頻調(diào)速，可以大大進步電機轉(zhuǎn)速的控制精度，使電機在最節(jié)能的轉(zhuǎn)速下運行。以風機水泵為例，根據(jù)流體力學原理，軸功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。當所需風量減少，風機轉(zhuǎn)速降低時，其功率按轉(zhuǎn)速的三次方下降。因此，精確調(diào)速的節(jié)電效果非常可觀。與此類似，很多變動負載電機一般按最大需求來生產(chǎn)電動機的容量，故設(shè)計裕量偏大。而在實際運行中，輕載運行的時間所占比例卻非常高。如采用變頻調(diào)速，可大大進步輕載運行時的工作效率。因此，變動負載的節(jié)能潛力巨大。??

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電抗器作為節(jié)能目的，變頻器廣泛應(yīng)用于電力、冶金、石油、化工、市政、中心空調(diào)、水處理等行業(yè)。以電力行業(yè)為例，由于中國大面積缺電，電力投資將持續(xù)增長，同時，國家電改方案對電廠的本錢控制提出了要求，降低內(nèi)部電耗成為電廠關(guān)注焦點，因此變頻器在電力行業(yè)有著巨大的發(fā)展?jié)摿?，尤其是高壓變頻器和大功率變頻器。研究顯示，僅電力行業(yè)，2003年的變頻器市場規(guī)模就達到了2.5億元。因此，變頻器的節(jié)能應(yīng)用遠景非常廣闊。??

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????（2）變頻器與工藝控制（速度控制）??

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目前，電抗器的設(shè)備控制水平與發(fā)達國家相比還比較低，制造工藝和效率都不高，因此進步設(shè)備控制水平至關(guān)重要。由于變頻調(diào)速具有調(diào)速范圍廣、調(diào)速精度高、動態(tài)響應(yīng)好等優(yōu)點，在很多需要精確速度控制的應(yīng)用中，變頻器正在發(fā)揮著提升工藝質(zhì)量和生產(chǎn)效率的明顯作用。??

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以紡織行業(yè)為例，中國電抗器具有世界最大的紡織產(chǎn)品生產(chǎn)能力，市場范圍遍及全球，產(chǎn)業(yè)規(guī)模龐大。紡織與化纖行業(yè)也是變頻器應(yīng)用最多、使用密度最高的行業(yè)。在最常見的化纖機械設(shè)備中，選用變頻器的設(shè)備有螺桿擠出機、紡絲機和后加工機等。選用變頻器較多的棉紡設(shè)備主要有細紗機、粗紗機、精梳機等。這些設(shè)備都要求精確速度控制、多單元同步傳動或比例同步(牽伸)傳動等，應(yīng)用變頻器可以進步工藝要求、提升產(chǎn)品質(zhì)量，同時減輕了人工的勞動強度、進步了生產(chǎn)效率，可以說，變頻器是紡織行業(yè)增強國際競爭能力的重要裝備。市場調(diào)查顯示，2003年變頻器在紡織與化纖行業(yè)的市場規(guī)模超過了10億元。??

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此外，在食品、飲料、包裝、造紙、機床、電梯等行業(yè)，國內(nèi)的企業(yè)需要擴大生產(chǎn)規(guī)模，進步生產(chǎn)技術(shù)，因此變頻器的應(yīng)用遠景和發(fā)展?jié)摿Χ疾豢尚∮U。??

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????（3）變頻家電??

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除了電抗器產(chǎn)業(yè)相關(guān)行業(yè)，在普通家庭中，節(jié)約電費、進步家電性能、保護環(huán)境等受到越來越多的關(guān)注，變頻家電成為變頻器的另一個廣闊市場和應(yīng)用趨勢。帶有變頻控制的冰箱、洗衣機、家用空調(diào)等，在節(jié)電、減小電壓沖擊、降低噪音、進步控制精度等方面有很大的上風。目前，中國事世界上最主要的家電供給國，但家電采用變頻器的比例很低，而在日本，90％以上的家電是變頻控制。據(jù)調(diào)查，2003年，中國的變頻家電同比增長超過200％，但體現(xiàn)在市場中的變頻家電并未幾見，因此，變頻家電具有非常好的發(fā)展?jié)摿Α??

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????（4）遠景廣闊的中國變頻器市場??

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中國電抗器擁有龐大的產(chǎn)業(yè)群，并保持著持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展；與國際接軌，眾多的企業(yè)需要提升國際競爭力；人們生活質(zhì)量不斷進步等。這些都是變頻器市場的增長驅(qū)動力和更廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)。?

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中國電抗器工控網(wǎng)發(fā)布的2004中國變頻器市場研究報告顯示，中國的變頻器市場在過往幾年內(nèi)保持著12％-20％的高速增長，在2003年，由于產(chǎn)業(yè)行業(yè)及建筑業(yè)的迅猛發(fā)展以及各行業(yè)的大量投資，當年同比增長達到了近40％，市場規(guī)模超過了55億元人民幣。進進2004年，因2003年的市場基數(shù)忽然增大，加上國家加強了對冶金、建材等行業(yè)的宏觀控制，變頻器市場增長率將大幅回落。但由于中國經(jīng)濟的整體快速發(fā)展和中國加進WTO，市場對產(chǎn)品的要求將逐步進步，提升生產(chǎn)設(shè)備的水平勢在必行，用于生產(chǎn)工藝控制的變頻器將越來越多地被采用，另一方面，我國電力供需嚴重失衡，高峰季節(jié)的限閘拉電現(xiàn)象普遍，節(jié)能呼聲空前。因此，在未來三年內(nèi)，中國變頻器市場仍將保持著10％左右的快速增長。中國工控網(wǎng)的市場研究報告以為，至少在10年以后，中國的變頻器市場才能飽和并趨于成熟，因此，中國的變頻器市場具有廣闊的發(fā)展空間。

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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(guī)模日趨壯大。交流變頻器自20世紀60年代問世，到20世紀80年代在主要產(chǎn)業(yè)化國家已廣泛使用，而從20世紀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)用可以大大地進步工藝的高效性(變速不依靠于機械部分)，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)用在國外日趨普及的基本熟悉:?

　　（一）控制電機的啟動電流?

當電抗器電機通過工頻直接啟動時，它將會產(chǎn)生7～8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（當然可以適當加轉(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，進步繞組承受力，用戶最直接的好處就是電機的維護本錢將進一步降低、電機的壽命則相應(yīng)增加。?

　?。ǘ╇娍蛊鹘档碗娏€路電壓波動?

在電抗器電機工頻啟動時，電流劇增的同時，電壓也會大幅度波動，電壓下降的幅度將取決于啟動電機的功率大小和配電網(wǎng)的容量。電壓下降將會導致同一供電網(wǎng)絡(luò)中的電壓敏感設(shè)備故障跳閘或工作異常，如PC機、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）電抗器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,?那么通過工頻直接啟動的電機消耗的功率將大大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，其直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)生嚴重的影響,?從而將受到電網(wǎng)運行商的警告,?甚至罰款。假如采用變頻器進行電機起停,?就不會產(chǎn)生類似的題目。?

　?。ㄋ模┛煽氐募铀俟δ?/span>?

變頻電抗器調(diào)速能在零速啟動并按照用戶的需要進行光滑地加速，而且其加速曲線也可以選擇（直線加速、S形加速或者自動加速）。而通過工頻啟動時對電機或相連的機械部分軸或齒輪都會產(chǎn)生劇烈的振動。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。?

　?。ㄎ澹┛烧{(diào)的運行速度?

運用變頻電抗器調(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。?

　?。┛烧{(diào)的轉(zhuǎn)矩極限?

通過變頻調(diào)速后，能夠設(shè)置相應(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。目前的變頻技術(shù)使得不僅轉(zhuǎn)矩極限可調(diào)，甚至轉(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，并且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。?

　?。ò耍┕?jié)能?

離心風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(xiàn)。由于終極的能耗是與電機的轉(zhuǎn)速成立方比，所以采用變頻后投資回報就更快，廠家也樂意接受。?

　?。ň牛┛赡孢\行控制?

在變頻器控制中，要實現(xiàn)可逆運行控制無須額外的可逆控制裝置，只需要改變輸出電壓的相序即可，這樣就能降低維護本錢和節(jié)省安裝空間。?

　?。ㄊ╇娍蛊鳒p少機械傳動部件?

由于目前矢量控制變頻器加上同步電機就能實現(xiàn)高效的轉(zhuǎn)矩輸出,，從而節(jié)省齒輪箱等機械傳動部件,?終極構(gòu)成直接變頻傳動系統(tǒng)。從而就能降低本錢和空間,?進步穩(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、不同種別、不同功能的變頻器在市場中異彩紛呈。?

　?。ㄒ唬?/span>?OEM化變頻器升級換代?

對于異步電機的控制方式而言，普通工頻啟動相對本錢更省，而變頻器的花費則會更高、體積會更大，所以在很多自動化機械設(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)取得了關(guān)鍵性突破，并進行升級換代。

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)為條件。?

該變頻用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）、更加公道的散熱設(shè)計（接近冷盤功能）、更加友好的環(huán)保功能（內(nèi)置RFI濾波器）。?

　?。ǘ┳冾l器的網(wǎng)絡(luò)功能增強?

數(shù)字化電抗器網(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)接進方案，如最新的PowerFlex?4變頻用具有內(nèi)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PowerFlex?4變頻器可以通過裝有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。可以配接最基本的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)可以最大程度上降低系統(tǒng)維護時間、進步生產(chǎn)效率、減少運行本錢。目前安裝的現(xiàn)場總線模塊有Profibus?DP、Interbus、DeviceNet、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型號和品牌，并非常簡單地集成到現(xiàn)有地網(wǎng)絡(luò)中往。而且通過現(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。?

　?。ㄈ┚仃囎冾l器的出現(xiàn)?

大家都知道，由于電抗器矩陣式交—交變頻省往了中間直流環(huán)節(jié),，能實現(xiàn)功率因數(shù)為l，且能四象限運行，系統(tǒng)的功率密度大，因此矩陣變頻器一直成為國際至公司的研發(fā)對象。?

在2004年4月的漢諾威國際展覽會上，某國外品牌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)場測試和運行了好幾臺矩陣變頻器。在某國外品牌矩陣變頻器中有9個開關(guān)，每一個都有2個IGBT雙向開關(guān)組成，能答應(yīng)正向電壓和負相電壓通到電機上。IGBT數(shù)目的增加是導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相電壓輸進來控制輸出電壓，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“可以有效地進行輸進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重要點:能大大降低輸進電流諧波的產(chǎn)生，只有傳統(tǒng)交—直—交變頻器的約20％。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，電流能以180°轉(zhuǎn)換并反饋到電網(wǎng)中，而且也是以正弦波方式。在再生制動方式的工作中，矩陣變頻器不需要制動電阻或特殊的變換器。反饋回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。?

某國外品牌公司起初的計劃是將新的矩陣變頻器主要用到能夠發(fā)揮其優(yōu)點和優(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)電動又連續(xù)制動發(fā)電的場合。當然，它也可以裝在那些需要制動，但又沒有空間安裝制動電阻或者安裝電阻會引起意外事故的地方，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，就能答應(yīng)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，而省往了類似12脈沖變頻器系統(tǒng)中的額外變壓器。在某國外品牌的計劃中，矩陣變頻器將逐步覆蓋400V的5.5?kW～22kW，直至75kW，當然也有200V級的5.5?kW～45kW變頻器。至于價格策略目前尚未公布，但基本上為目前通用功率段傳統(tǒng)變頻器的約2倍。?

三、變頻器電抗器不同功率段的市場期看差異?

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)、操縱和設(shè)計職員。?

100%的買方都坦言他們購買中低功率段的變頻器，同時所有的供給商都能提供相應(yīng)功率段的變頻器。而在中高功率段（如超過10HP，即7.5kW），大部分買主都以為其數(shù)目要少得多，供給商則基本都能提供用戶所需求的功率段變頻器。?

然而，更多的供給商（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。但是一旦有采用高功率段變頻器的用戶，廠商就會非常關(guān)心，由于高功率段變頻器的產(chǎn)值更高。?

在問及今后變頻器電抗器的市場走向時，很多變頻器廠商相信，基于三個因素，在重產(chǎn)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，均勻每HP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，由于在制造本錢和設(shè)計空間上沒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(yīng)用場合即使復雜，其控制思路還是大大簡化。?

假如未來高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參與其中，一些原先只做如75kW級中功率變頻器的廠商會把功率段放高到280kW甚至400kW以上。隨著大量廠商加進，高功率變頻器價格將會下滑，用戶對廠商的產(chǎn)品供給鏈、服務(wù)環(huán)節(jié)就會更加嚴格。?

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,?將會大量涵蓋到不僅包括離心風機和水泵在內(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?