变频器在工业中的应用

变频器在工业中的应用
在工业和民用上都有很多的电机拖动系统，例如：风扇、水泵、机床、卷绕机、电梯、传送带、起重机、卷扬机、注塑机等。

这些负载有的偏重要求电机转速、有的要求转矩、有的要求功率，变频器能够在满足这些要求的同时，还能改善拖动系统的性能，这就是变频器能够在市场上广泛应用的原因。

变频器的（原始）功能是将频率、电压都固定的交流电变换成频率、电压都连续可调的三相交流电源。

在电机上的应用就是通过改变电源频率而改变电机速度，因为电机的速度公式是：
其中，n是转速，f是频率；
在拖动系统中，变频调速有以下优点：
1，节能；节能是变频器应用最典型的例子，诸如风机、泵类、卷扬机等负载。

（空调用送风机、压缩机）
2，省力化、自动化及提高生产效率；传送带的防止跌落，闭环控制自动调整风压等，相对于直流调速、齿轮箱更有明显的优势。

3，提高质量；电梯的平滑启动，卷绕机的斜线缠绕及张力控制等。

中国变频器市场分析
变频器自20世纪60年代问世，到20世纪80年代在主要工业化国家已广泛使用。

20世纪90年代以来，随着人们节能环保意识的加强，变频器的应用越来越普及，广泛应用于国民经济的各行各业和人民的日常生活中，变频器产品也从以大功率双极晶体管(GTR)为主的时代发展为以绝缘栅晶体管(IGBT)为主的时代。

国际知名的“ARC机构”研究统计1998年世界交流电动机实施调速控制的传动产品的销售额为48.5亿美元，其中北美占21％，日本占27％，日本之外的亚洲占12％，欧洲、中东及非洲占39％，拉丁美洲占1％。

1999年，国际大功率交流调速装置的销售额为24亿美元。

目前，我国电机的总装机容量已达4亿kW，年耗电量占全国用电量的近60％，但我国电机驱动系统的能源利用率却非常低，基本上要比国外平均水平低20％，70％的电机只相当于国际20世纪50年代的技术水平，电机驱动系统能效比国外低20％左右，节能潜力巨大。

市场现状：相对于工业化国家来说，我国变频器行业起步比较晚，到20世纪90年代初，国内企业才开始认识变频器的作用，并开始尝试使用，国外的变频器产品正式涌进中国的市场。

最先进入中国变频器市场的是日本厂家，1986年我国传统电机厂开始引进日本的变频设计和制造技术，1988年日本三垦公司的第一台低压变频器进入中国，较早进入的还有东芝、三菱等。

此时进入国内的变频器多为以大功率晶体管为逆变元件的产品，属于变频器的第二代产品。

随后进入中国的有日本的其他厂家以及其他国家的一些厂家，如日本的富士、日立，德国的西门子、德国的伦茨(Lenze)、法国的施耐德，芬
兰的ABB，丹麦的丹佛斯，日本的安川，明电舍、春日等等;近3-4年内又有英国的欧陆、CT;德国的科比(KEB);芬兰的威肯(Vacon);日本的松下、欧姆龙;美国的A-B、通用(GE)和摩托托尼;韩国的三星、LG;意大利的安塞尔多(ANSALDO)和西威(SIEI)。

南京康泰公司代理的安萨尔多(SVTL)等国外变频器大量进入中国市场。

这些国外品牌厂家也在千方百计地寻求本地化生产，扩大其销售，先后西门子在天津、富士在江苏的无锡、三肯在江苏的江阴设厂、ABB在北京、东芝在辽宁的辽阳、安川在上海、艾默生在广东的深圳、施耐德在苏州、三菱在大连、等公司独资或合资已在中国建厂生产部分系列品牌变频器。

随着国内企业对变频器认识的深入和大量外国产品的入境，我国变频器市场得以快速启动。

20世纪80年代中期，我国变频器年销售量仅为数千万元，几乎都是国外品牌，经过十余年的推广和使用，变频器已得到广大企业用户的认可，20世纪90年代，变频器才得以大规模进人中国，在空调、电梯、冶金、机械、电子、石化、造纸、纺织等行业有十分广阔的应用空间。

据北京康斯公司1999年的调查结果，1998年我国变频器销售量达到28.8亿元，年增长率为15％左右。

业内人士估计2001年我国电机系统变频器行业产值约有40亿元。

2002年将超过50亿元。

而“ARC机构”预测中国交流调速装置的市场为10亿美元，其中，中、大功率产品的市场为2亿美元，并预测将以每年15％~20％年增长率发展。

我国变频器总的潜在市场应为1200~1800亿元，其中常压变频器约占市场份额的60％左右，中、高压变频器需求数量相对比较少，但由于单台变频器功率大、售价高，应占市场的40%左右。

变频器作为一种新兴的高技术产品，从一开始国外品牌就占据了绝大部分市场，就在国外变频器产品占据我国变频器市场的同时，国内变频器的研制和生产也在艰难中向前发展。

到96年，我国的变频器生产厂家已超过50家。

1996年底到97年初，国家四部委对全国所有的变频器生产厂家进行调研，最后推荐了29个厂家生产的33种规格的变频器(引进国外2家，北京5家，江苏7家，山东3家，天津2家，及江西、广东、江苏的耐特、康豪、山东的惠丰、陕西西普、成都佳灵、北京比莱恩等)。

近几年，上述的一些厂家有的发展了，有的转产了。

与此同时，也出现了一些较具规模的变频器生产厂家，如深圳的华为，成都佳灵，烟台的惠丰;近几年国内企业在产品开发方面有了一定的起色，但还没能真正改变国外品牌占支配地位的格局。

目前国内变频器市场销售大约为每年500-800万kW，90％的市场份额由美日欧厂商的产品所占领，国产变频器占很小的市场份额;产品主要来自日本的厂家如三菱、富士、东芝、安川、日立和松下等，欧洲的西门子、ABB、施耐德等也占据了较大的市场份额。

活跃在我国变频器的品牌大约有90多个(其中国产品牌占到70％左右)。

中国巨大的变频器市场成为跨国公司抢攻的重点。

日本公司进入中国早，对中国市场做过深入仔细的调查和研究，有针对性地推出适合我国国情的产品，目前市场占有率
最高，达40％以上;欧美公司进来晚，但产品档次高、容量大，价格也昂贵，占市场份额30％左右;还有10％的市场份额被台湾产品占领;(较早的品牌有普传、台达、新近发展起来的有三基、东元、利佳、台安、宁茂等品牌，其中普传在中国多座城市建合资厂，山基也在福建建厂、台湾的东元在无锡建厂、宁茂在福建建厂)。

知道变频器的人都知道普传变频器，从93年开始进入中国大陆就到处建厂，后来经营不善，效益不佳，普传对国产品牌最大的贡献是培养了一批变频器业界的人才，他们又各自创办了多家变频器生产厂家，这个功劳不可以被忽视，至少算一个编外“培训师”。

另外，香港还有腾龙变频器;真正国内的品牌市场占有率较低，由于生产厂家众多，总的市场份额应在20％左右，主要集中在低端变频器，产品档次低，除上面提到的人才建厂外，还有一批“海归派”人士建了一些变频器生产厂;农民企业家也不可小视，多年来在全国各地建起了多家变频器生产厂。

全国目前有80-90家从事生产变频器(包括国外品牌在国内建厂)，主要厂家集中在东部沿海地区，但大多数国内厂家没有形成气候。

成都佳灵，山东的惠丰，是国产品牌生产较早出来闯荡的(90年代初)，而且坚持到现在，并取得一定发展为数不多的几家公司，目前国内品牌比较活跃的有成都希望公司的森兰、北京的先行、北京的东方凯奇、北京利德华福、北京天宠、北京的时代，深圳的康沃、安邦信等，另外，广东还有爱德利、烁普、中大博立、阿尔法、英威特、星河、班泰科(Bantek)、岗蓝、港蓝、日业、盾牌、科姆龙、正弦、依托、九德松益、贺圣达等牌;上海有东达、神源、格立特、海光、亚泰和科祺等牌;南京有熊猫;浙江有海利、台州有富凌;山东有维坊的塞普，曲府有鲁都，青岛有吉纳和鲁西地区有风光牌;黑龙江有日锋，北京有清华同方、Newimage(景新)、时运捷、宇通、合康亿盛、中河盛达(包括海南省都有生产厂家)等等都是近几年出现的新的品牌变频器。

但从产品容量来看，220kw以上的变频器基本还是由西门子、A-B、GE(通用)、罗宾康和ABB等所垄断;而中小容量的变频器50％为日本产品占领，如富士、安川、三肯、日立、东芝、三菱和松下等所垄断，国产品牌大多集中在75kW以下，但许多企业具称都可以生产到280kW的变频器，甚至有个别厂商宣称可以生产低压530kW功率等级的变频器。

这里需要提一下的是北京利德华福、北京天宠、成都的森兰、佳灵、北京的东方凯奇、北京的先行、合康亿盛、上海科祺等品牌企业(除成都的森兰外，正在研制)都是以生产6-10kV高压变频器为主。

变频器发展概况
交流传动与控制技术是目前发胀最为迅速的技术之一。

这与电力电子器件制造技术、变流技术、控制技术、微型计算机和大规模集成电路的飞速发展密切相关的。

一．通用变频器的发展过程
上世纪80年代初通用变频器问世，经历了5代：1）80年代初的模拟式通用变频器，2）80年代中期数字式通用变频器，3）90年代初的智能型通用变频器，4）90年代中期的多功能通用变频器，5）21世纪集中型通用变频器。

1．通用变频器的应用范围不断扩大
A.向不需调整便能得到最佳运行的多功能于高性能型变频器发展
B.向通过简单控制就能运行的小型及操作方便的变频器发展
C.向大容量、高启动转矩既具有环境保护功能的变频器发展
2．通用变频器使用的功率器件不断更新换代
GTO,GTR,IGBT,IGCT,IPM（IPM饱含了IGBT芯片及外围的驱动和保护电路，甚至还有的集成了光藕）
3．控制方式不断发展
第一阶段：基本磁通轨迹的电压空间矢量控制
第二阶段：矢量控制，也称磁场定向控制
第三阶段：直接转矩控制理论
4．PWM控制技术进一步发展。

二．变频器技术的发展展望
1．主控一体化
2．小型化（像发热挑战）
3．低电磁噪音化（EMC）
4．专用化（电源再生、起重专用、纺织专用、恒压供水等）
5．系统化
6．在数字控制技术和接口技术方面。