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變頻器(Variable-frequency Drive,VFD)是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù),通過(guò)改變電機(jī)工作電源頻率方式來(lái)控制交流電動(dòng)機(jī)的電力控制設(shè)備。變頻器主要由整流(交流變直流)、濾波、逆變(直流變交流)、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測(cè)單元微處理單元等組成。變頻器靠?jī)?nèi)部IGBT的開斷來(lái)調(diào)整輸出電源的電壓和頻率,根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來(lái)提供其所需要的電源電壓,進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的,另外,變頻器還有很多的保護(hù)功能,如過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)載保護(hù)等等。隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高,變頻器也得到了非常廣泛的應(yīng)用。
基本組成
變頻器通常分為4部分:整流單元、高容量電容、逆變器和控制器。
整流單元:將工作頻率固定的交流電轉(zhuǎn)換為直流電。
高容量電容:存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換后的電能。
逆變器:由大功率開關(guān)晶體管陣列組成電子開關(guān),將直流電轉(zhuǎn)化成不同頻率、寬度、幅度的方波。
控制器:按設(shè)定的程序工作,控制輸出方波的幅度與脈寬,使疊加為近似正弦波的交流電,驅(qū)動(dòng)交流電動(dòng)機(jī)。

1:變頻器輸出為PWM波,含有較多的高次諧波。變頻功率傳感器通過(guò)對(duì)輸入的電壓、電流信號(hào)進(jìn)行交流采樣,再將采樣值通過(guò)電纜、光纖等傳輸系統(tǒng)與數(shù)字量輸入變頻功率分析儀,數(shù)字量輸入變頻功率分析儀對(duì)電壓、電流的采樣值進(jìn)行運(yùn)算,可以獲取電壓有效值、電流有效值、基波電壓、基波電流、諧波電壓、諧波電流、有功功率、基波功率、諧波功率等參數(shù)。
2:就國(guó)內(nèi)變頻器市場(chǎng)格局而言,業(yè)內(nèi)人士將其概括為,變頻器通用領(lǐng)域內(nèi)資企業(yè)占據(jù)80%以上的市場(chǎng)份額,競(jìng)爭(zhēng)激烈導(dǎo)致10年價(jià)格大幅下滑;高性能市場(chǎng)仍以外資品牌為主,未來(lái)將成為國(guó)內(nèi)變頻器企業(yè)的主攻方向。是國(guó)內(nèi)智能化電氣研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的為一體的高新技術(shù)企業(yè)。生產(chǎn)變頻調(diào)速器、電機(jī)軟起動(dòng)器等工業(yè)自動(dòng)化控制的廠家,產(chǎn)品采用重載型設(shè)計(jì),過(guò)載能力強(qiáng),具有超大起動(dòng)和運(yùn)行容量、完善的自動(dòng)檢測(cè)、保護(hù)和控制性能,可以起動(dòng)和控制任何類型的重型負(fù)載電動(dòng)機(jī),產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于冶金、礦山、造紙、化工、建材、機(jī)械、電力、以及建筑系統(tǒng)等所有工業(yè)傳動(dòng)領(lǐng)域
3:中國(guó)變頻器的市場(chǎng)保持著12-15%的增長(zhǎng)率,預(yù)計(jì)至少在未來(lái)5年內(nèi)將會(huì)保持10%以上的增長(zhǎng)率。中國(guó)市場(chǎng)上變頻器安裝容量(功率)的增長(zhǎng)率實(shí)際上在20%左右,預(yù)計(jì)至少在10年以后,變頻器市場(chǎng)才能飽和并逐漸成熟。

變頻技術(shù)誕生背景是交流電機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速的廣泛需求。傳統(tǒng)的直流調(diào)速技術(shù)因體積大故障率高而應(yīng)用受限。
20世紀(jì)60年代以后,電力電子器件普遍應(yīng)用了晶閘管及其升級(jí)產(chǎn)品。但其調(diào)速性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足需要。1968年以丹佛斯為代表的高技術(shù)企業(yè)開始批量化生產(chǎn)變頻器,開啟了變頻器工業(yè)化的新時(shí)代。
20世紀(jì)70年代開始,脈寬調(diào)制變壓變頻(PWM-VVVF)調(diào)速的研究得到突破,20世紀(jì)80年代以后微處理器技術(shù)的完善使得各種優(yōu)化算法得以容易的實(shí)現(xiàn)。
20世紀(jì)80年代中后期,美、日、德、英等發(fā)達(dá)國(guó)家的 VVVF變頻器技術(shù)實(shí)用化,商品投入市場(chǎng),得到了廣泛應(yīng)用。 最早的變頻器可能是日本人買了英國(guó)專利研制的。不過(guò)美國(guó)和德國(guó)憑借電子元件生產(chǎn)和電子技術(shù)的優(yōu)勢(shì),高端產(chǎn)品迅速搶占市場(chǎng)。

1:整個(gè)高壓變頻器市場(chǎng)沒有出現(xiàn)持續(xù)的爆發(fā)式的增長(zhǎng),但我國(guó)變頻器品牌已經(jīng)涵蓋了幾乎所有領(lǐng)域,而且相對(duì)國(guó)際品牌有信價(jià)比優(yōu)勢(shì)。內(nèi)資高壓變頻器的市場(chǎng)占比已經(jīng)超過(guò)55%.從企業(yè)排名看,合康變頻增長(zhǎng)13.2%,市場(chǎng)占比13%,已經(jīng)躋身行業(yè)首位的位置;利德華福市場(chǎng)占比12%、西門子占比11%、ABB占比9%、東方日立占比5%.國(guó)電四維發(fā)展速度較快,2012年增長(zhǎng)44%,行業(yè)占比接近5%.
2:中國(guó)中高壓變頻器市場(chǎng)具有廣闊的發(fā)展空間,隨著市場(chǎng)的擴(kuò)大和用戶端需求的多樣化,國(guó)內(nèi)變頻器產(chǎn)品的功能在不斷完善和增加,集成度和系統(tǒng)化越來(lái)越高。

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