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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),通過改變電機(jī)工作電源頻率方式來控制交流電動機(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)、制動單元、驅(qū)動單元、檢測單元微處理單元等組成。變頻器靠內(nèi)部IGBT的開斷來調(diào)整輸出電源的電壓和頻率,根據(jù)電機(jī)的實際需要來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,如過流、過壓、過載保護(hù)等等。隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高,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)動交流電動機(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對輸入的電壓、電流信號進(jìn)行交流采樣,再將采樣值通過電纜、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:就國內(nèi)變頻器市場格局而言,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%以上的市場份額,競爭激烈導(dǎo)致10年價格大幅下滑;高性能市場仍以外資品牌為主,未來將成為國內(nèi)變頻器企業(yè)的主攻方向。是國內(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)軟起動器等工業(yè)自動化控制的廠家,產(chǎn)品采用重載型設(shè)計,過載能力強(qiáng),具有超大起動和運(yùn)行容量、完善的自動檢測、保護(hù)和控制性能,可以起動和控制任何類型的重型負(fù)載電動機(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)傳動領(lǐng)域
3:中國變頻器的市場保持著12-15%的增長率,預(yù)計至少在未來5年內(nèi)將會保持10%以上的增長率。中國市場上變頻器安裝容量(功率)的增長率實際上在20%左右,預(yù)計至少在10年以后,變頻器市場才能飽和并逐漸成熟。
變頻技術(shù)誕生背景是交流電機(jī)無級調(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產(chǎn)品。但其調(diào)速性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足需要。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現(xiàn)。
20世紀(jì)80年代中后期,美、日、德、英等發(fā)達(dá)國家的 VVVF變頻器技術(shù)實用化,商品投入市場,得到了廣泛應(yīng)用。 最早的變頻器可能是日本人買了英國專利研制的。不過美國和德國憑借電子元件生產(chǎn)和電子技術(shù)的優(yōu)勢,高端產(chǎn)品迅速搶占市場。
1:整個高壓變頻器市場沒有出現(xiàn)持續(xù)的爆發(fā)式的增長,但我國變頻器品牌已經(jīng)涵蓋了幾乎所有領(lǐng)域,而且相對國際品牌有信價比優(yōu)勢。內(nèi)資高壓變頻器的市場占比已經(jīng)超過55%.從企業(yè)排名看,合康變頻增長13.2%,市場占比13%,已經(jīng)躋身行業(yè)首位的位置;利德華福市場占比12%、西門子占比11%、ABB占比9%、東方日立占比5%.國電四維發(fā)展速度較快,2012年增長44%,行業(yè)占比接近5%.
2:中國中高壓變頻器市場具有廣闊的發(fā)展空間,隨著市場的擴(kuò)大和用戶端需求的多樣化,國內(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)化越來越高。
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