变频器技术及知名厂商.doc

变频器技术及知名厂商220系列VF控制 520和320都是开环矢量控制 720是电流矢量,磁通矢量,闭环矢量控制轻载的叫恒功率（风机、水泵等感性负载）重载的叫恒转矩（机械负载）电机与变频器的正确选择对于控制系统的正常运行是非常关键的。选择变频器时必须要充分了解变频器所驱动的负载特性。人们在实践中常将生产机械分为三种类型: 恒转矩负载、恒功率负载和风机、水泵负载。 1.1 恒转矩负载 负载转矩TL与转速n无关，任何转速下TL总保持恒定或基本恒定。例如传送带、搅拌机，挤压机等摩擦类负载以及吊车、提升机等位能负载都属于恒转矩负载。变频器拖动恒转矩性质的负载时，低速下的转矩要足够大，并且有足够的过载能力。如果需要在低速下稳速运行，应该考虑标准异步电动机的散热能力，避免电动机的温升过高。 1.2 恒功率负载 机床主轴和轧机、造纸机、塑料薄膜生产线中的卷取机、开卷机等要求的转矩，大体与转速成反比，这就是所谓的恒功率负载。负载的恒功率性质应该是就一定的速度变化范围而言的。当速度很低时，受机械强度的限制，TL 不可能无限增大，在低速下转变为恒转矩性质。负载的恒功率区和恒转矩区对传动方案的选择有很大的影响。电动机在恒磁通调速时，最大允许输出转矩不变，属于恒转矩调速；而在弱磁调速时，最大允许输出转矩与速度成反比，属于恒功率调速。如果电动机的恒转矩和恒功率调速的范围与负载的恒转矩和恒功率范围相一致时，即所谓“匹配”的情况下，电动机的容量和变频器的容量均最小。1.3 风机、泵类负载 在各种风机、水泵、油泵中，随叶轮的转动，空气或液体在一定的速度范围内所产生的阻力大致与速度n的2次方成正比。随着转速的减小，转矩按转速的2 次方减小。这种负载所需的功率与速度的3 次方成正比。当所需风量、流量减小时，利用变频器通过调速的方式来调节风量、流量，可以大幅度地节约电能。由于高速时所需功率随转速增长过快，与速度的三次方成正比，所以通常不应使风机、泵类负载超工频运行。 用户可以根据自己的实际工艺要求和运用场合选择不同类型的变频器。 在选择变频器时因注意以下几点注意事项： 选择变频器时应以实际电机电流值作为变频器选择的依据，电机的额定功率只能作为参考。另外，应充分考虑变频器的输出含有丰富的高次谐波，会使电动机的功率因数和效率变坏。因此，用变频器给电动机供电与用工频电网供电相比较，电动机的电流会增加10而温升会增加20左右。所以在选择电动机和变频器时，应考虑到这种情况，适当留有余量，以防止温升过高，影响电动机的使用寿命。 变频器若要长电缆运行时，此时应该采取措施抑制长电缆对地耦合电容的影响，避免变频器出力不够。所以变频器应放大一、两档选择或在变频器的输出端安装输出电抗器。 对于一些特殊的应用场合，如高环境温度、高开关频率、高海拔高度等，此时会引起变频器的降容，变频器需放大一档选择。 使用变频器控制高速电机时，由于高速电动机的电抗小，会产生较多的高次谐波。而这些高次谐波会使变频器的输出电流值增加。因此，选择用于高速电动机的变频器时，应比普通电动机的变频器稍大一些。 使用变频器驱动齿轮减速电动机时，使用范围受到齿轮转动部分润滑方式的制约。润滑油润滑时，在低速范围内没有限制；在超过额定转速以上的高速范围内，有可能发生润滑油用光的危险。因此，不要超过最高转速容许值。 变频器驱动绕线转子异步电动机时，大多是利用已有的电动机。绕线电动机与普通的鼠笼电动机相比，绕线电动机绕组的阻抗小。因此，容易发生由于纹波电流而引起的过电流跳闸现象，所以应选择比通常容量稍大的变频器。性能：要根据工艺要求选择性能合适的变频器，不要片面追求高性能，因为性能越高价格也越高。风机水泵用的变频器，普通正弦脉宽调制的变频器即可满足要求，因为风机水泵均属平方转矩负载，低速时转矩明显下降，而且风机水泵不需要高精度转速和复杂的控制功能（如正反转等）。如果是控制压缩机，由于压缩机的转矩特性比较复杂，尤其是起动转矩很大，因此应选择转矩特性好和具有限流功能的矢量变频器。如果是造纸、化纤设备用，应选择高精度、高响应特性的闭环矢量变频器。(1) U/f恒定控制 U/f控制是在改变电动机电源频率的同时改变电动机电源的电压，使电动机磁通保持一定，在较宽的调速范围内，电动机的效率，功率因数不下降。因为是控制电压(Voltage)与频率(Frequency)之比，称为U/f控制。恒定U/f控制存在的主要问题是低速性能较差，转速极低时，电磁转矩无法克服较大的静摩擦力，不能恰当的调整电动机的转矩补偿和适应负载转矩的变化; 其次是无法准确的控制电动机的实际转速。由于恒U/f变频器是转速开环控制，由异步电动机的机械特性图可知，设定值为定子频率也就是理想空载转速，而电动机的实际转速由转差率所决定，所以U/f恒定控制方式存在的稳定误差不能控制，故无法准确控制电动机的实际转速。 (2) 转差频率控制 转差频率是施加于电动机的交流电源频率与电动机速度的差频率。根据异步电动机稳定数学模型可知，当频率一定时，异步电动机的电磁转矩正比于转差率，机械特性为直线。 转差频率控制就是通过控制转差频率来控制转矩和电流。转差频率控制需要检出电动机的转速，构成速度闭环，速度调节器的输出为转差频率，然后以电动机速度与转差频率之和作为变频器的给定频率。与U/f控制相比，其加减速特性和限制过电流的能力得到提高。另外，它有速度调节器，利用速度反馈构成闭环控制，速度的静态误差小。然而要达到自动控制系统稳态控制，还达不到良好的动态性能。 (3) 矢量控制 矢量控制，也称磁场定向控制。它是70年代初由西德F.Blasschke等人首先提出，以直流电机和交流电机比较的方法阐述了这一原理。由此开创了交流电动机和等效直流电动机的先河。矢量控制变频调速的做法是将异步电动机在三相坐标系下的定子交流电流Ia、Ib、Ic。通过三相-二相变换，等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1、Ib1，再通过按转子磁场定向旋转变换，等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1、It1(Im1相当于直流电动机的励磁电流; It1相当于直流电动机的电枢电流)，然后模仿直流电动机的控制方法，求得直流电动机的控制量，经过相应的坐标反变换实现对异步电动机的控制。矢量控制方法的出现，使异步电动机变频调速在电动机的调速领域里全方位的处于优势地位。但是，矢量控制技术需要对电动机参数进行正确估算，如何提高参数的准确性是一直研究的话题。 (4) 直接转矩控制 1985年，德国鲁尔大学的DePenbrock教授首次提出了直接转矩控制理论，该技术在很大程度上解决了矢量控制的不足，它不是通过控制电流，磁链等量间接控制转矩，而是把转矩直接作为被控量来控制。转矩控制的优越性在于:转矩控制是控制定子磁链，在本质上并不需要转速信息，控制上对除定子电阻外的所有电机参数变化鲁棒性良好;所引入的定子磁链观测器能很容易估算出同步速度信息，因而能方便的实现无速度传感器，这种控制被称为无速度传感器直接转矩控制。 4 调速系统变频器的选择 (1) 风机和泵类负载 在过载能力方面要求较低，由于负载转矩与速度的平方成反比，所以低速运行时负载较轻(罗茨风机除外)，又因为这类负载对转速精度没有什么要求，故选型时通常以价廉为主要原则，选择普通功能型变频器。 (2) 恒转矩负载 多数负载具有恒转矩特性，但在转速精度及动态性能等方面要求一般不高，例如挤压机，搅拌机，传送带，厂内运输电车，吊车的平移机构，吊车的提升机构和提升机等。选型时可选V/f控制方式的变频器，但是最好采用具有恒转矩控制功能的变频器。 (3) 要求响应快的系统 所谓响应快是指实际转速对于转速指令的变化跟踪得快，从负载变动等急剧外界干扰引起的过渡性速度变化中恢复得快。要求响应快的典型负载有轧钢机、生产线设备、机床主轴、六角孔冲床等。要使变频器主电路能力充分发挥加减速特性，最好选用转差频率控制的变频器。 (4) 被控对象具有一定的动态，静态指标要求。 这类负载一般要求低速时有较硬的机械特性，才能满足生产工艺对控制系统的动态、静态指标要求，如果控制系统采用开环控制，可选用具有无速度反馈的矢量控制功能的变频器。 (5) 被控对象具有较高的动态, 静态指标要求。 对于调速精度和动态性能指标都有较高要求，以及要求高精度同步运行等场合，可选用带速度反馈的矢量控制方式的变频器。如果控制系统采用闭环控制，可选用能够四象限运行，U/f控制方式，具有恒转矩功能型变频器。例如轧钢，造纸，塑料薄膜加工生产线。这一类对动态性能要求较高的生产机械，采用矢量控制的高性能变频器。 (6) 要求控制系统具有良好的动态，静态性能。 例如电力机车，交流伺服系统，电梯，起重机等领域，可选用具有直接转矩控制功能的专用变频器 （1）深圳英威腾 英威腾成立于2002年4月，是近几年成长最快的本土变频器企业之一，不到五年时间就成长为中国变频器行业的领先品牌，最近两年连续位居中低压变频器国产品牌市场占有率榜首，是国内变频器行业成长最快的企业之一。早期其产品以中低端为主，此后通过加大研发投入，开发出矢量变频器产品并成功实现了产业化，近三年多来已形成了多个高端应用领域的系列解决方案，其产品线包括CHV、CHE、CHF、CHH（高压变频器）、CHA（四象限变频器）等高中低端系列，功率范围覆盖广，是国内品牌中产品规格系列最齐全的企业，其主要应用包括起重、拉丝、电梯、机床、石化、建材、煤炭、塑胶、矿山等行业，其中在起重行业的应用打破了外资品牌的垄断，填补了国产品牌的空白。 英威腾在全国建立了系统的营销网络，设立了30多家销售分支机构，并在印度、巴基斯坦、泰国、马来西亚、俄罗斯等20多个国家发展了代理商，产品打入中东、南美和欧洲市场。致力于成为国际知名的变频器品牌是英威腾的远景目标。 2008年，英威腾的销售额约2.9亿元，以中低压变频器为主，同时有部分高压变频器产品。 （2）汇川技术 深圳市汇川技术有限公司成立于2003年4月，是集研发、生产、销售和服务为一体的变频器专业生产厂商。公司具有较强的研发、生产和销售能力，已拥有较成熟的矢量型高性能驱动器，在短短几年中已经发展成为中国变频器主流的内资品牌之一。汇川变频器产品主要应用于电梯、机床、纺织、塑胶、冶金、石化和化工、市政供水等行业。 汇川技术在深圳、苏州、沈阳成立了汇川控制、苏州默纳克、沈阳汇川，分别专注于工业控制产品、电梯驱动与控制产品、起重机驱动与控制产品的研发与推广。 2008年，汇川技术的销售额约为2.1亿元，主要是低压变频器产品。 (3)欧瑞传动 欧瑞传动电气有限公司（烟台惠丰电子有限公司，2007年初更名）成立于1992年，是中国最早致力于国产变频研发的企业之一。欧瑞传动是目前规模较大的集研发、生产和销售为一体的传动与控制产品专业生产厂商，其主导产品交流电机变频调速器和软起动器先后通过了CE认证和CCC认证，产品在建材、纺织、塑胶、食品、市政供水等行业应用较多。 欧瑞传动在30多个城市建立了办事处，在上百个城市建立服务网点，部分产品出口到东南亚、中东、南美等地区。 2008年，欧瑞传动的销售额约为1.6亿元，主要是低压变频器产品。 （4）成都希望森兰 希望森兰变频器制造有限公司成立于1998年，是四川的大陆希望集团出资组建，致力于变频技术的研发及相关产品的设计、开发、生产、销售和服务，其产品在建材、化工、石油、制药等领域应用较多。 在技术方面，森兰建立了希望电子研究所，并与浙江大学等高校合作进行产品开发。在经营管理方面，森兰吸收了希望集团多年的管理经验，有民营企业的灵活性，当然也存在一些家族企业的特点。 森兰的销售渠道以各地具有独立法人资格的销售服务公司为主，在全国拥有13个分公司和26个办事处。在发展过程中，森兰注重市场推广和广告宣传，目前在业内已打造出一定的品牌效应。但由于种种原因，近三四年来其变频器业务出现增长缓慢。 2008年，森兰的销售额约为1.5亿元，主要是低压变频器。 （5）深圳四方电气 四方电气成立于2004年，现有员工近200名，总营业面积4000多平方米。四方电气主要采用代理制的营销模式，拥有覆盖全国的销售、售后网络，其产品应用在机床、电力、纺织、造纸、食品、化工等行业。 2008年，四方电气的销售额约8千万元。 (6)深圳安邦信 安邦信源于江苏七洲集团下属企业“七洲长吉电力电子有限公司”，成立于1992年8月，是经国家电子工业部认定的第一批20家变频器生产定点厂之一。1998年江苏七洲长吉电力电子公司迁至深圳，更名为“安邦信”，成为了深圳第一家国产变频器企业。 安邦信采用“厂商联合，共建市场帝国”的营销方针，重视与经销商、代理商之间的合作，国内外共拥有代理商上百个。安邦信在国内设有12个办事处，产品在塑胶、纺织、供水、油气钻采等行业应用较多。 2008年，安邦信的销售额约7千万元，以中低压变频器为主，并有少量高压变频器产品。 （7）深圳微能科技 深圳微能成立于2002年，年产2万余台高、中、低压变频器，以及基于变频技术的节电产品。这些产品广泛应用于电力、矿山、石油化工、建材、中央空调、市政、纺织、塑胶、造纸印刷等领域。 微能在市场管理