性价比优越的直流电机控制电路

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性价比优越的直流电机控制电路 [复制链接]

性价比优越的直流电机控制电路

最近在新产品开发过程中，用到了一片价廉物美、性能优越的直流电机速度控制集成电路RD02506，该电路是一片软封装的COB，具有良好的技术保密性，特别适用于用电机作为驱动的各种玩具，她不但可以控制电机的转速，而且还能驱动 1 ～ 6 个LED闪闪发光，我将该电路介绍给大家，希望能给大家有所帮助，使我国的玩具提升一个档次，她有如下特点：

1、调速范围：200 r/min ～ 电机的额定转速内无级调速；

2、延时时间：能实现从10秒18分钟的延时控制，也能实现通电让电机始终运转直到关闭电源止；

3、闪灯状况：能驱动 1 ～ 6 个LED闪闪发光，闪烁频率可调，并能选择循环闪或随机闪两种模式；

4、驱动方式：有触发（能实现遥控和延时功能）、开关（不受延时控制）两种方式；

5、装配工艺：外围电路简单，结构紧凑，只要将少量零件直接焊在该电路的印制线路板上即可；

      上述内容仅仅是本人在开发应用中所的一些使用经验，供各位参考，该电路是“荣达电子实业（宁波）有限公司”生产的，联系电话、传真：0574-87453572

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东方日立公司变频技术以及工程应用范例 东方日立（成都）电控设备有限公司 1. 高压大功率变频技术概述 　　交流异步电动机变频调速技术经历近 20 年的快速发展期及应用，已逐步被人们接受并成为现代电机调速手段的主流。 　　由于变频器具有调速范围宽、效率高、功能丰富、容易插入原有拖动系统、通用性强、易形成闭环控制等优点，使它优于以往的任何的交流电动机调速方式。如变极调速、调压调速、液力耦合调速等。因而深受电力、冶金、石油、石化、化工、化纤、橡胶、纺织、机械、建材、煤炭、造纸、城市供水及污水处理等行业的欢迎。 　　近年来国产高压大功率变频器设计与制造水平已有了长足的进步。如东方日立（原东方凯奇）、利德华福等都是业内的领军企业。正是由于国产高压变频器的崛起，打破了进口高压变频器的垄断局面，致使高压变频器总体价格大幅降低。现在，国产高压大功率变频器的设计与制造已经成为令人瞩目的崭新的行业。目前，政府规划、节能论坛、各种展览会都少不了变频厂家的参与。 　　目前，我国能源形势日趋紧张，中国的 GDP 仅占世界的 4% ，而耗电量占世界的 10% ，每年有 2.5 个三峡发电量被白白地浪费掉，国家大力倡导建设节约型社会。据统计，我国发电量的 60% 用于交流电动机，用于交流电机的这部分电力又有 70 ％用于高压电动机。可以说交流电动机是 " 用电大户 " ，也是节能潜力最大的领域。 　　正是由于以上原因，使得变频调速技术的重要性越来越明显，加速性能价格比的提高，已是各个变频器制造厂家追求的最大目标。 2. 高压大功率变频技术的主要技术方案 　　电子变频调速主要分为定子调速和转子调速两大类。由于交流异步电动机的数量最多，所以定子调速类变频器的技术发展也最快。 　　定子调速方案又分为电压源型变频调速方式和电流源型变频调速方式； 　　目前国内市场上电压源型变频调速装置主要有三电平及单元串联多电平两种结构方式。 2.1 　单元串联多电平结构变频器的主要特点 　　单元串联多电平结构变频器的最早由美国罗宾康公司最先推出，目前日立、东芝等厂家出产的变频器也使用这种结构。国内的变频器厂家大多采用这种结构。 　　由于采用多级输出，这种技术的变频器通过移相变压器的隔离和补偿作用大大减小整流电路对供电系统的谐波污染。而输出电压是通过多级叠加方式得到的，我们可以通过控制各级功率单元在不同的周期按照正弦方式输出 PWM 波，最终得到较为理想的正弦电压波形输出，如图。 单元串联多电平结构变频器的主要有以下特点 　　● 变频器的效率可以达到 95 ％～ 97 ％，是其它调速传动方式难以达到的； 　　● 输出电平数多。对于 n 级结构，在相电压上可以得到 2n ＋ 1 个电平，大大降低输出电压的 dV/dt 水平。 　　● 功率单元模块化设计技术；单元结构完全一致，可以互换。这种设计方法使单元的测试、安装以及系统的维护变得相当简单易行。 　　● 由于采用了移相变压器及多脉冲不控整流技术，变频器的输入输出双向谐波都很小，无须使用滤波器就即可达到国家标准对电网谐波的要求。 3. 三电平输出方案 　　使用这种技术的代表性公司为：德国的 SIEMENS 公司、瑞士的 ABB 公司等。 　　三电平变频技术方案电压合成级数为三级，因此输入 / 输出需加滤波器才能保证其电能质量。但这种方式的元器件数量较少，电路拓扑较为简单。 　　三电平变频器比较适合 4kV 以下的中压环境，但是在我国常用的 6kV 和 10kV 电源等级下应用不太适合，会受到很大的限制，特别是过高的谐波和过高的 dV/dt 以及 di/dt 使得其应用受到极大的限制有很好的应用案例。 　　三电平方式高压变频器输出电压电流图形 此外，现在国内还出现另一种拓朴结构的变频器，即直接采用器件直接串连的两电平高压变频器。 　　从电路上分析，此种电路拓扑结构实际上是通用变频器的放大版，属于 2 电平变频方式，功率变换部分采用多只 IGBT 管直接串连（图中为了简捷只画了两只 IGBT 串连）。因此必须采用复杂的均压保护电路，否则只要有一只器件工作不正常，系统都将停止工作。此外这种技术方案的输出波形谐波成分较大，光是 3 次和 5 次谐波将达到 20 ％，其总谐波含量 THD 将达到约 30 ％左右，因此还必须采用复杂的输出滤波器。如果没有良好的输出滤波器，其输出电压无法直接加于负载之上。 　　综合比较，单元串联多电平结构方案相对于国内的实际情况，优点更明显，非常适合于我国所特有的电网电压等级。 4. 东方日立公司产品技术特点 4.1 　单元旁路功能（选配功能） 　　这种功能是一种快速地、自动地切除出现故障单元而保证系统继续正常运行（或减额运行）的方法。当功率单元出现故障时，故障报警信号经由通讯电路传输给主控系统，主控系统接到故障信号后，经过故障种类判断，对系统的各种信号协调，在条件满足后，用最短的时间将出现故障的功率单元进行旁路切除。主控系统通过改变算法，重新计算输出波形，保持输出电压波形的完整，同时向用户发出报警信号，并且自动对输出功率进行调整，使扰动降至最低，保证系统正常运行。 4.2 　瞬时停电再启动功能（选配功能） 　　我公司所提供的高压大功率变频器是国内唯一具有 " 瞬时停电再起动 " 功能的产品，该功能真正满足了高压母线的瞬间闪变及工作电源切备用电源时变频装置不停机的要求。 　　实际现场中，当高压母线进行切换、母线上电动机成组自起动、母线上大电机起动时会造成高压电网瞬间闪动，变频器若不具备瞬停功能，会立即停机，而电机带负载会存在机械惯性，在电源恢复后电动机的速度尚未降到零，等待重新起动又会经过相当长的时间，会给用户造成重大的经济损失。 "DHVECTOL" 系列变频器具备的瞬时停电再起动功能，可以根据电源恢复时电动机自由旋转的实际速度计算出对应的输出频率，以此频率为起始频率使电动机重新起动并加速到停电前的运行状态，保证设备不停机。根据具体的负载情况：风机类负载允许高压母线最长瞬时停电时间在 1~10 秒内可设定，泵类负载允许高压母线最长瞬时停电时间在 1~5 秒内可设定。再起动时间短、速度快、再起动冲击电流小。 4.3 　工频 / 变频自动互切功能（选配功能） 　　针对过程控制现场不允许停机的具体要求，对于变频器驱动的生产设备，变频器出现故障或需要维护时， "DHVECTOL" 系列变频器会使工作中的电机自动切换到工频运行状态，而不至于生产设备停机；当变频器维护完毕允许重新投入运行时， "DHVECTOL" 系列变频器会自动切除工频后，跟踪电机转速，自动运行至变频器故障前的频率，从而满足重要过程控制场合的实际需求。 　　在通常情况下一般变频器产品允许用户由工频自动切换到变频，但当用户试图将电机从工频切回变频时问题就出现了。当切断工频电源时，电动机处于惰走状态，此时的电动机变成了发电机。如果此时投入变频控制，能量将从变频器的输出端倒灌，轻则造成停机事故，严重甚至会引起变频器爆炸，造成重大损失。 4.4 　相间短路保护功能 　　变频器在实际运行工况下，如果由于设备原因造成输出短路，或在电机检修时人为错误将输出电缆接错造成输出短路（已有用户发生过类似问题）。此时如果变频器不具备相间短路保护功能，将会导致严重事故。我公司的变频器在发生类似问题时能够立即封锁变频器输出，保护设备不受损害，避免事故的发生。 4.5 　完整的低压调试方案 　　变频器在安装调试或工频旁通运行情况下，如果要对变频器进行调试或排除故障，一般的变频器需用户多次上下高压，很多现场管理严格的用户对于上下高压有着严格的规定及监督措施，因而造成调试时工作效率低下。尤其是变频器处于工频旁通运行时，根本无法提供变频器调试所需的高压电源。我公司针对这种情况专门提供了完整的低压调试方案，用户只需提供 380V 电源，即可完成变频器整机调试（除带负载运行外的所有调试工作）。 4.6 　移相变压器合闸低涌流技术（ LSCT ）（选配功能） 　　对于大容量的移相变压器（输入变压器），合闸时将会产生较大的操作过电压及励磁涌流。该技术彻底解决了操作过电压及励磁涌流问题，可以保证变压器在合闸时不会对电网造成冲击，也可以有效地克服设备操作过电压的影响。 4.7 　单元软充电技术 　　单元叠加电压源型变频器中需要使用大量的高容量电容器，由于这些电容器在系统中担当了重要的作用，因此其使用寿命和保护非常重要。采用单元软充电技术能够有效控制电容器的充电速率，避免充电冲击，有效延长电容器的使用寿命，从而提高系统的性能和可靠性。 5. 高压大功率变频器在电厂锅炉风机上的应用 5.1 　概述 　　国电电力朝阳发电厂位于辽宁省朝阳市龙城区马山北麓，运行着我国自行设计、制造安装的第一台和第三台 200MW 双水内冷汽轮机发电机组，两台机组分别于 1972 年 12 月和 1975 年 5 月并网发电。 2 号炉两台引风机功率均为 1250kW ，电压等级 6kV, 双机并联运行，采用入口挡板方式进行风量调节，挡板在 60 ％－ 100 ％之间变化，电流在 125A 左右变化。挡板节流损失大，运行效率低，浪费大量的电能，使厂用电率升高，供电煤耗高，发电成本高。为了适应改革的潮流，提高公司在市场上的竞争能力， 2002 年公司开始研究对其实施节能改造的可行性。在进行改造前，通过现场的实际测试，掌握了大量的一手资料，有充分的证据显示改造后将会有非常好的效益。通过认真考察、分析、研究，从产品质量、性能、售后服务、改造成本等综合考虑，最后决定选用东方日立（成都）电控设备有限公司生产的 DHVECTOL-DI 系列变频器来实施引风机的变频改造。 5.2 　变频器的节能原理 　　我国现行的火电设计规程 SDJ-79 规定，燃煤锅炉的送、引风机的风量裕度分别为 5% 和 5% ～ 10% ，风压裕度分别为 10% 和 10% ～ 15% 。这是因为在设计过程中，很难准确地计算出管网的阻力，并考虑到长期运行过程中可能发生的各种问题，通常总是把系统的最大风量和风压富裕量作为选择风机型号的设计值。但风机的型号和系列是有限的，往往在选用不到合适的风机型号时，只好往大机号上靠。这样，电站锅炉送、引风机的风量和风压富裕度达 20% ～ 30% 是比较常见的。锅炉送、引风机的用电量中，很大一部分是因风机的型号与管网系统的参数不匹配及调节方式不当而被调节门消耗掉的。同时，发电厂的负荷必须要跟随用户的使用状况而改变，发电机的负荷调节必然要求锅炉跟随而动，相应的送引风机等也必须进行调节，在调节的过程中又有大量的能量被浪费了。因此，改进离心风机的调节方式是提高风机效率，降低风机耗电量的最有效途径。 　　风机和水泵都是流体机械，由流体动力学可知，流量 Q ∝ n ，压力 H ∝ n2 ，电机功耗 N ∝ n3 。 　　当流量由额定值 Q0 降至 Q1 时，与额定功耗 N0 相比较，采用转速调节的电机的功耗为： Nt= （ n1/n0 ） 3N0 　　如流量有 100% 下降到 50% ，则转速相应降到 50% ，压力降到 25% ，而电机功耗降到 12.5% ，也就是节约电能 87.5 % 。扣除节门调节时的功耗与额定功耗的差、转速下降可能会引起电机的效率下降等因素，节电效果也是非常显著的。 5.3 　实际运用 　　高压变频技术目前在国内还处于发展阶段，但是通过众多厂家实际的使用来看，技术应该还是比较成熟可靠的。我们通过考察分析得出结论：高压变频器能否成功运用跟现场的用户正确使用也很关键。因为变频器内部有大量的微电子，半导体，集成电路以及电阻，电容组成的复杂的电力电子设备，尽管寿命长，可靠性高，但是由于存在离散性，故障偶发性及使用条件不当，变频器运行一段时间后发生故障也是可能的。因此这就要求变频器必须运行在清洁、通风良好、干燥的室内。 　　我公司 2 号炉两台引风机进行变频改造选择在机组大修期间进行。 2004 年 3 月 20 日 安装完毕， 4 月 24 日 开始调试，在调试过程中，各种连锁可靠，故障声报警准确，和 DCS 系统连接方便、控制精度高，调试顺利。随着电厂大修进行完毕， 5 月 18 日 变频器开始正式投入试运行。试运行期间，曾出现了一次变频器过热停机。考虑到机组的稳定运行，我们反复的分析调查，通过厂家查找技术参数，最后得出结论：根据厂家提供的变频器的发热量，如果要靠自然冷却方式的话，根本无法保证变频器的正常运行。但是如果要采取传统的方式，将变频器室全密封，通过装空调来保证变频器的散热的话，投资成本又较大。于是我们公司技术人员深思熟虑，反复讨论，在厂家的大力配合下，决定给变频器加装风道（将变频器柜顶风机排出的风通过风道直接排向室外），同时又为了保证变频器室的风量，将原来的两个窗户改成进风口，加装滤网。 　　整个改造工作完成后，低压送电，模拟启动变频器，通过风速仪测试变频器功率单元的进风量，发现改造后的风量为改造前的一半，无法保证变频器的散热。我们通过现场的实际分析发现，主要的原因还是由于加装风道后，风机间的风阻，影响了风机的出风。于是我们决定在每一个风道的出风口，安装一个 2.2kW/380VAC 的轴流风机向外抽风。通过后来的测试发现，加装轴流风机后，风量完全符合变频器的设计需求。变频器投运至今，运行良好，没有再出现过故障。 5.4 　经济效益分析 　　通过实际计量，我们取以下两组数据进行对比： 　　安装变频器前的 2003 年 6 月份发电量为 117 ， 946 ， 800kWh ，两台引风机耗电量为 1 ， 683 ， 540kWh ，引风机耗电率为 1.427 ％。 　　安装变频器后的 2004 年 6 月份发电量为 135 ， 864 ， 000kWh ，两台引风机耗电量为 1 ， 011 ， 852kWh ，引风机耗电率为 0.745 ％。 　　每年按发电 12 亿 kWh 计算，年节电（ 1.427 ％－ 0.745 ％）× 1200000000 ＝ 818.4 万 kWh ， 　　每年可节约人民币 8184000 × 0.30 ＝ 245.52 万元，效益是非常显著的。 2004 年 6 月份引风机变频改造后耗电统计 2003 年 6 月份引风机变频改造前耗电统计 5.5 　结束语 通过变频器在朝阳发电厂的成功运用，我们不难看出： （1）采用变频器在电厂引风机上的应用，节能效果明显； （2）国产高压变频设备是成熟可靠的，应该得到大力推广； （3）要想保证改造后系统的连续可靠运行，变频器必须运行在清洁、通风良好、干燥的室内。 （4）在电厂对送风机、一次风机、水泵进行变频改造同样会产生良好的效益。 （5）变频器在发电厂要运行良好，用户的使用、维护是非常关键的，必须引起高度重视。

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　　“即使是保守的估计，也认为中高压变频器市场的潜在规模是现在市场销量的10倍以上，即在50-100亿元。 　　但长期潜力对于处于成长初期的市场而言，意义是微乎其微的。投资者更关心的是这个市场将在几年之内从一个规模较小的、不稳定的高速增长的市场成长为一个具有相当规模的、稳定高速增长的市场。并且在这个过程中，对于供应商和投资者而言，存在着哪些市场机会，如何来把握时机，以确保在市场成熟之前，能够摄取到最大化的市场份额和利益。 　　……影响用户购买信心的因素在削弱，中高压变频器市场将由不稳定的成长初级，进入到较为成熟的稳定高增长期。

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标准背后的市场 　　近日，一项对火力发电企业的节能降耗有着重大影响的行业标准--《火电厂风机水泵用高压变频器标准》的上报稿正将递入中国电力工业联合会标准化中心。按照程序，这个行业标准将由中电联标准化中心报送国家发改委审批。对国内高压变频器厂商来说，这意味着一个大市场正在生成。 　　据了解，这项新的行业标准由华中电网有限公司、湖北三环发展股份有限公司和武汉大学共同起草，并在8月下旬接受了来自发电集团、电力设计院、国内高压变频器有关生产厂家的技术专家的进一步审查。 　　 　　另据国家《电动机调速技术产业化途径与对策的研究》报告披露，中国发电总量的66%消耗在电动机上。而中国目前电动机总装机容量已超过4亿千瓦，高压电机约占一半，高压电机中近70%拖动的负载是风机、泵类、压缩机，其中一半适合调速，即有约7500万kW的高压电机处在浪费运行的状态。从目前高压变频器的一般使用情况来看，平均节电可达30%，因而，无论是在新建项目中，还是在技改项目中，高压变频系统的投入和使用，其节能效果不言而喻。有变频业内人士保守预计，高压变频市场稳定之后的年平均市场容量应在80亿~90亿元之间。 　　 　　有了足够的市场才会萌生标准。 　　 　　火电变频标准的即将产生意味着发电企业、变频厂商都很看重这个领域，意味着政府在高度关注这个领域。专业的火电设计单位参与评审，意味着今后新的火电设计规则也会发生新的变化，火电设计师们今后在设计、创造能源时就要考虑将节约能源一并设计进来。实际上，这种变化已经发生，变频器业内人士向记者介绍，火电设计专家在设计河南禹州电厂时就将高压变频这一节能设施考虑了进去。 　　 　　“我们希望政府能规定一个节能率，可以是按地区，而不是非得强制性使用某个节能产品。这样一来，在节能领域的众多可选项中自然就会有高压变频产品的市场。”在评标会上，某变频厂商这么期望。 　　 　　火电节能订单渐厚 　　 　　这个从电力行业迸发出的新市场来自电改的推进。电力体制改革完成了厂网分开这一步后，发电市场主体多元化，除了上游的电煤涨价，电力供应的终端市场也出现拐点，各发电集团自身的迅速扩张也带来后遗症，等等，这一切都导致发电集团对能为其带来现金流的存量资产--发电厂的生产成本的高度关注。 　　 　　在我国的发电能源构成中，火电占70%以上，而一般的火电机组，其用电量一般占发电量的4%~7%，拖动大容量风机、水泵类辅机的高压厂用电动机的耗电量占厂用电的80%左右。而高压变频器则是降低厂用电的“利器”。变频器产生的最初目的是速度控制，但对当前的中国市场来说，它的最大价值在节能。据了解，高压变频器属典型的“双高产品”，即高技术含量、高价格，因此在国内的应用一直较为缓慢。不过，近几年由于能源瓶颈突出，节能市场气候渐成，政府也开始高度关注节能领域。 　　 　　今年上半年，为落实《节能中长期专项规划》，实现规划目标，国家发改委启动规划提出的十大重点节能工程，其中第五项就是电机系统节能工程，鼓励推广变频调速节能技术，制定相关经济激励政策和技术政策、完善电机能效标准体系等配套措施。“十一五”期间，实现电机系统运行效率提高2个百分点，形成年节电能力200亿千瓦时。 　　 　　今年初，大唐发电集团向高压变频厂商开出了近1亿元的变频改造项目订单，据闻其明年还要开出巨单。另据消息人士透露，在2001年便采用过高压变频器的华能集团在经过了几年的停摆后今年也开始重新关注高压变频这一产品线。而一些块头较小、机制较灵活的地方电厂在这方面步子走得更快，不少电厂已开始享受到了高压变频装置为其带来的节能成果。 　　 　　今年7月1日，西门子收购美国罗宾康公司。后者是高压变频领域赫赫有名的大腕，在中国的市场占有率多年稳居第一，这个国际变频业界的重大收购案，显然意味着西门子、罗宾康这两个各具优势的大腕要抖擞精神开始在中国市场“掘金”了。 　　 　　EMC模式引入市场 　　 　　据参与电力行业变频器标准制定工作的湖北三环发展股份公司人士认为，目前国内高压变频产品市场正进入一个2~3年的爆发期。按该公司对未来的规划，其明年订单要突破7千万元，后年达到1亿元，2008年达到1.5亿元，预期2008年累计节电2亿千瓦时。 　　 　　这位人士介绍，活跃在高压变频领域的厂商约有20~30家，虽不至于拼得你死我活，但市场竞争也已比较激烈，他们希望借此次制定行业标准之机规范市场，扩大国内厂商的市场占有率。他还透露正与圈内有实力的厂商商议成立行业协会，共同维护产品标准。 　　 　　为了提高高压变频器这一“双高产品”在用户中的接受度，新的商业模式也自业界产生。作为目前国内高压变频厂商中加入EMCA（中国节能协会节能服务产业委员会）的会员，拥有这一资格意味着三环在节能项目实施中可获得中国经济技术投资担保有限公司为新兴的能源服务公司提供的项目融资担保。三环公司将“能源合同管理”（简称EMC）这一模式引入业界。去年9月，三环公司为东风汽车公司手下的东风热电厂进行了从低压到高压的整体节能改造，投运之后的平均节能率达到55%。由于采用EMC方式，东风汽车不仅不出资，还可分享节能收益的35%，并在7年之后无偿得到变频器产权。除了分享节能收益，对东风热电厂来说，还由此获得了另一项直接收益：由于采用变频技术，软启动使其电机工况更加良好，可年节约维护费用60万元。

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据有关统计，我国变频器的市场一直保持着12%-15%的增长率，这个速度远远超过了同年度我国GDP增长水平，如果将同期变频器价格下降4%-6%的因素纳入考虑，我国变频器市场的年增长率将近20%。其中高压变频器市场在2005年增长50%以上，预计2006年以后仍保持50%左右的增长速度。(备注：按照电压等级划分，低于690V的通常称为“低压变频器”，包括220V和380V两种，高于690V的称为高压变频器，市场常见电压等级包括1140V、2300V、3000/3300V、4160V、6000/6300/6600V和10000V)。 　　高压变频器主要功能，一是节约能源，二是提高工艺水平(调速)。就应用于电力行业的高压变频器来说，主要是为了节能。一种情况是，以前的旧机组选型时留有太大的余量，在只需要1000 kW的输出功率时配备一个1800 kW的电机，浪费了80%的功率，更有甚者配置超标1倍以上。另一种情况是生产中需要可变的频率，如果不安装变频器，其工作功率只能保持一定，在只需要低频率的情况下电机也高频运转。在这些情况下用高压变频器来改装，就能使电机只需达到必要的功率而不会导致多耗无用的功率，从而达到节能的目的。 　　有资料统计，电厂里的厂用电大部分都是风机、水泵耗掉的，使用高压变频器以后可以一般能节电30%，甚至有些电厂达到了节能40%-50%的高水平。即使按节能30%计算，大概3年便能收回投资。据厂商估算，一台高压变频器初期投入(约为电动机的5倍)成本顶多只占整个电动机运营成本(含电动机、变频器投入和若干年的耗电成本)的3%-4%，维修成本占5%左右，90%以上的成本还是在耗电上，如果高压变频器的使用寿命有20年，那么在此后的十几年内，收益之巨大是不言而喻的！ 　　节能带来了高压变频器市场的繁荣，同时市场环境也在不断发生有利的变化。在最近闭幕的两会上，节能是重点关注的话题，两会期间能源立法大踏步前进，《节能法》、《电力法》加紧修订，《能源法》也即将开篇。《重点用能单位节能管理办法》和专门针对节电的《节电管理办法》等具体措施也发挥着作用。虽然政府对于节能更多的是号召、鼓励而不是强制指令，但是这使得用户节能的欲望越来越强烈，作为一个软性指标，各企业也都上马或计划上马节能项目。一个突出的改变就是以前是厂商“逼”用户使用高压变频器，帮用户计算节能效果，设计节能方案，力图劝服用户使用；现在是用户“逼”厂商做开发，用户自己设计方案，然后招标。可以看到，在国家大力提倡创建节约型社会之际，节约能源作为经济发展的一个大问题已经不再是纸上谈兵。 　　种种迹象表明，我国高压变频器进入了快速成长期。 　　高压变频器市场容量500亿、市场竞争格局尚未形成 　　其一、市场容量可观： 　　有数据显示，我国目前使用高压变频节能的地方连全部需要配备的20%都不到，而发达国家已经达到了80%-90%，说明国内高压变频器市场的潜力还是非常大的。为了最大限度地节能，发电机、锅炉上的一次风机、二次风机、鼓风机、引风机、除渣泵等都需要上高压变频器项目，可以推测判断：那么一个发电机组大概需要8台变频器(单台价格平均在150万)。一个电厂拥有四五台发电机组是正常的，那么就一共需要30台以上的高压变频器，投资规模在4500-5000万。全国拥有上千家电厂，因此，我们判断高压变频器市场容量在500亿元左右。假设10年更换周期，每年需求量为3000台，每年市场需求规模为45-50亿元。 　　其二、市场竞争有限、竞争格局尚未形成： 　　国内低压变频器市场已经比较成熟，供货商多，市场需求主要集中在非电力系统。而高压变频器市场处在快速成长期。目前，国外老牌厂商暂时占据优势，而国内能进入的厂商不多，约有20家。中国工控网的调查统计显示，高压变频器市场的最大的5个生产厂家的行业集中度为87%，使用最多的高压变频器品牌是罗宾康(已经被西门子收购)和利德华福(源于罗宾康)，ABB、西门子、Rockwell(美国AB公司)的高压变频器也有一些电厂用户使用。

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高压变频器的产品和市场状况(多图) http://www.net114.com　2006-06-09　 　　 　　高压变频器（在国外称中压变频器）自上个世纪九十年代中期开始在国内推广，经过十年的发展，今天已经普遍为市场所接受，估计今年的市场容量在10亿到20亿元人民币之间。本文将从产品技术和市场两方面分析高压变频器的特点。 　　一、高压变频器的产品和技术特点 　　上世纪八十年代到九十年代初，高压电机要实现调速，主要采用三种方式：（1）液力耦合器方式。即在电机和负载之间串入一个液力耦合装置，通过液面的高低调节电机和负载之间耦合力的大小，实现负载的速度调节；（2）串级调速。串级调速必须采用绕线式异步电动机，将转子绕组的一部分能量通过整流、逆变再送回到电网，这样相当于调节了转子的内阻，从而改变了电动机的滑差；由于转子的电压和电网的电压一般不相等，所以向电网逆变需要一台变压器，为了节省这台变压器，现在国内市场应用中普遍采用内馈电机的形式，即在定子上再做一个三相的辅助绕组，专门接受转子的反馈能量，辅助绕组也参与做功，这样主绕组从电网吸收的能量就会减少，达到调速节能的目的。（3）高低方式。由于当时高压变频技术没有解决，就采用一台变压器，先把电网电压降低，然后采用一台低压的变频器实现变频；对于电机，则有两种办法，一种办法是采用低压电机；另一种办法，则是继续采用原来的高压电机，需要在变频器和电机之间增加一台升压变压器。 　　上述三种方式，发展到目前都是比较成熟的技术。液力耦合器和串级调速的调速精度都比较差，调速范围较小，维护工作量大，液力耦合器的效率相比变频调速还有一定的差距，所以这两项技术竞争力已经不强了。至于高低方式，能够达到比较好的调速效果，但是相比真正的高压变频器，还有如下缺点：效率低，谐波大，对电机的要求比较严格，功率较大时（500KW以上），可靠性较低。高低方式的主要优势在于成本较低。 　　目前，主流的高压变频器产品主要有三种类型： 　　(1) 电流源型。如图1。电流源型逆变部分采用SGCT直接串联解决耐压问题，直流部分用电抗器储存能量，目前的技术水平可以做到7.2KV输出电压，所以适应国内大部分电压为6KV这一现状。电流源型变频器输入侧的功率因数比较低，电抗器的发热量较大，效率比电压源型变频器低，由于采用电流控制，输出滤波器的设计比较麻烦，而两电平变频器的共模电压和谐波、dv/dt问题较突出，所以对电机的要求较高。虽然电流源型变频器有可回馈能量的优点，但是需要回馈能量的负载毕竟不是太多，尤其是通用型的变频器，所以电流源型变频器的市场竞争能力已经逐渐变弱。 图1 电流源型高压变频器 　　(2) 功率单元串联多电平型。如图2。此变频器采用多个低压的功率单元串联实现高压，输入侧的降压变压器采用移相方式，可有效消除对电网的谐波污染，输出侧采用多电平正弦PWM技术，可适用于任何电压的普通电机，另外，在某个功率单元出现故障时，可自动退出系统，而其余的功率单元可继续保持电机的运行，减少停机时造成的损失。系统采用模块化设计，可迅速替换故障模块。由此可见，单元串联多电平型变频器的市场竞争力是很明显的。 图2 功率单元串联多电平型高压变频器 　　(3) 三电平型。如图3。三电平型变频器采用钳位电路，解决了两只功率器件的串联的问题，并使相电压输出具有三个电平。三电平逆变器的主回路结构环节少，虽然为电压源型结构，但易于实现能量回馈。三电平变频器在国内市场遇到的最大难题是电压问题，其最大输出电压达不到6KV，所以往往需要采用变通的方法，要么改变电机的电压，要么在输出侧加升压变压器。这一弱点限制了它的应用。 图3 三电平型高压变频器 目前，虽然有人提出了其他不同的高压变频器解决方案，但大都不具有明显的可行性，或者说不具有将上述三种主流变频器结构取而代之的潜力。随着高压变频器成本的进一步降低，在中等功率市场，高低型变频器将会退出竞争，而只关注于较小功率的场合。对于单元串联多电平型变频器，主要缺点是变流环节复杂，功率元器件数目多，体积略大一些，但是，在其他的方式不能解决国内应用的需要，高压器件应用的可靠性还不是太高的情况下，其竞争优势在最近的一段时期内，可能还是无法替代的。三电平型变频器由于输出电压不高的问题，主要的应用范围应该是在一些特种领域，如轧钢机、轮船驱动、机车牵引、提升机等等，这些领域的电机都是特殊定制的，电压可以不是标准电压。在一定的功率水平，三电平型变频器取代传统的交交变频器是技术发展的趋势。三电平变频器的更大发展有待于更高耐压的功率器件的出现和现有产品可靠性的进一步提高。在超大功率场合，即大约8000KW以上的功率，用可控硅构成的LCI（负载换流逆变器）电流源型变频器仍旧是主角。 　　由于上述的技术特征，通用型高压变频器目前是单元串联多电平型变频器占多数，约7成以上。目前国内以利德华福为代表的高压变频器厂家有不下二十家，基本都采用这种电路结构。 　　二、高压变频器的市场特点 　　(1) 市场普遍接受。如果在5年以前推广高压变频器，一般还要给用户讲解其原理，为什么要使用它。但是现在，经过众多厂家的共同努力，和市场使用效果的宣传，用户已经普遍接受高压变频器，只是在众多厂家中选择谁的问题。 　　(2) 业绩很重要。高压变频器一般功率较大，都使用在非常关键的部位。所以用户对产品的可靠性是最关心的。考查可靠性的最好办法，就是去已经使用的用户那里去了解情况，这样的用户越多，说服力就越强。 　　(3) 服务的重要性不容忽视。高压变频器是大功率的电子设备，在使用中，总会遇到一些问题，高压变频器工作的场合又非常关键，因此，对用户的及时服务是非常重要的。服务是维持用户关系的非常重要的方面。如果服务不到位，或者像有些国外厂家，服务和备件的价格较高，都会影响用户的选择。 　　(4) 现场的适应性非常重要。一般的高压变频器开发厂家，在自己的实验室里，都很难完全模仿用户现场的情况，所以，产品设计的灵活性怎么样，到了现场遇到问题能否尽快解决，都是非常重要的。由于耗电量大，负载又非常重要，用户往往不希望设备较长时间的试运行，所以，产品设计不严谨，一旦遇到问题，就非常难以解决。近年来，许多厂家的产品裹足不前，就是这个原因。 　　(5) 价格进一步下降。由于激烈的竞争，以及后来者为了夺取业绩而不得已采用的低价策略，高压变频器的价格下降很快，在某些项目上，一些竞争厂家报出的价格甚至低于成本价。 　　随着技术的进步，高压变频器除了在已有的市场上继续扩大规模外，还将进一步扩展应用的领域，对于很多负载，还需要解决变频器的工程应用上的问题。总之，高压变频器正在迎来发展的黄金时期。

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一、 能源短缺，政府、企业对能源高效应用的重视给高压变频器带来广阔的市场 “九五”时期，在“资源开发与节约并举，把节约放在首位，提高资源利用效率”的方针指引下，我国能源节约与资源综合利用取得显著成绩。但在新时期，能源节约与资源综合利用依然是摆在我们面前的一个重要和迫切需要解决的问题，技术装备落后和投入不足是影响和制约其发展的一大障碍。 宏观上，国家经贸委在《能源节约与资源综合利用“十五”规划》明确指出：高压大功率变频器是“十五”期间重点发展的节电技术之一，国家也明确制定出了这方面的发展目标，即到2005年，我国的能源利用效率要提高到36%～37%，这是我国经济从粗放型向集约型转变的必经之路。微观上，从企业的角度来说，市场竞争日益激烈，原材料和劳动力方面的成本渐趋底线。在这种情况下，通过节能降耗来降低运营成本，是提高产品竞争力的一项重要手段，尤其是对大中型企业而言，高压大功率电机系统损耗的电能非常可观，节能改造的空间相当大。据统计，我国大中型企业高压电机的总装机容量超过1.6亿千瓦，年耗电量达2500亿千瓦时。但我国电机驱动系统（电机、调速装置、风机水泵等）的能源利用率却非常低，基本上要比国外平均水平低20%。由于高压电机系统的损耗要比低压电机高得多，节能潜力也要大得多，需要安装变频器占30%以上。因而高压电机的节能尤其受到政府和企业的重视，市场需求潜力巨大。 二、市场广阔，快速发展的国产高压率变频器产业急需提高对产品及品质的认识 在上世纪90年代，变频器在各行各业已广泛应用，但大多是低压通用变频器（380V）、小功率等级（几千瓦到几十千瓦），对于高（中）压变频器，仅有少数企业进口了国外产品。90年代末期，当时国内的成都东方凯奇（东方日立前身）、北京利德华福等公司，在国家的支持下，研发并小批量的生产高压大功率变频器，拥有了自主的知识产权，同时也结束了国外公司产品对市场的垄断。几年来，经过与同行对市场的共同开拓，使得电力、冶金、石化等行业的不少企业逐步对国产高压大功率变频器有了认同，较国外产品的价格优势也推动了国产变频器市场的发展。国产高压变频器市场的兴起，是业界、同行孜孜不倦努力开拓的结果，也是广大用户支持的结果，能有今天的局面，更应值得我们共同去珍惜。 值得我们注意的是，随着国家环保能源政策的实施及企业对节能的重视，高压变频器这一较大的潜在市场，吸引了国内许多企业纷纷投入这个行业，在短短一、二年就接连出现了十多家新的生产企业。但国内大部分企业都对高压变频器产品并不充分的了解，处于一种盲目跟风的状态，绝大多数生产规模小，基本设备不完善，有的甚至连最基础的生产条件都不具备，产品的品质很难得以保障。而且很多企业为了使自己的产品具有一定的市场竞争力，往往忽略了品质，把价格作为唯一的法宝。这种杀鸡取卵的做法是高科技工业生产的一个大忌，一旦出现产品质量问题，不仅影响到公司的品牌形象，更严重的是将会使用户对国产品牌的基本信任度消失，最终会导致目前来之不易的一片国产品牌领地消失。 对高压大功率变频器产品而言，技术含量高、难度大、研发费用也高，它需要多方面的综合技术，不是说有三、五、十来个人就能做高压变频器产品，正因为这样，业界曾有人把高压变频器比喻成皇冠上的明珠。国际上做高压大功率变频器产品的企业也仅有SIMENZI 、ROCKWEEL（AB）、TOSHIBA 、HITACH、ROBICON等为数不多的企业，他们都是具有强大经济和技术实力的大公司。由于高压大功率变频器是应用在生产中重要部位的工业产品，对产品的品质、特别是可靠性要求相当严格，一旦出现质量事故，将会给用户带来比节能还要昂贵的损失，甚至严重的后果，这应该引起同行的高度重视。因此，从当前市场发展形势来看，国内高压大功率变频器生产企业应从长远利益着想，必须要想法保证产品品质，对用户负责，对国产高压变频器行业的发展负责。 三、 对外合作，引进世界先进技术是发展国产高压变频器产业的一条捷径 目前纯国产的高压变频器与国外产品相比，我们必须承认这之间存在的差距，原因是国内企业资金和技术开发投入不足，控制技术跟不上产品发展形势，检测方法、实验手段等工艺远远落后于国际水平。诸多的差距导致目前国产产品只能在低端应用场合中使用。怎样才能使产品的技术含量和品质得到进一步的提升，赶上国际水平，使国产高压变频器产业得到快速发展呢？我们认为学习、借鉴国外先进技术、工艺，特别是引进国外先进技术、工艺，是发展国产高压变频器产业的一条有效途径。 虽然原成都东方凯奇公司在国产高压变频器行业中已取得骄人的业绩，但为了能推动国产高压变频器产业的快速发展，为我们的客户提供更多更好、质优价低的产品，同时也为国家的节能事业做出更大的贡献，在几经思索后，企业通过增资扩股方式引进国际先进技术，与日本日立公司共同成立了东方日立合资公司。一方面用日立先进的技术、工艺和检验手段，对原有产品（东方凯奇DFCVERT-MV系列产品）进行优化，进一步提高产品品质，继续生产具有自主核心技术的产品（东方日立DHVECTOL-DI系列），满足原有客户群的需求；另外，还直接引进其它规格的日立产品，生产DHVECTOL-HI 系列、DHVECTOL-HT 系列（大力矩系列）和DHVECTOL-HS 系列（绕线电机专用系列）三个系列的新产品，为客户提供更广阔的选择空间，也使更多领域的客户能用上既与国际同步又有价格优势的高压变频器产品。 合资拉近了国外技术与中国市场的距离，是提高国产高压变频器产品技术水平和品质，发展国产高压变频器产业的一条捷径。一直以来，我们依托中国东方电气集团强大的电气产品科研、管理、生产实力及完善的销售、服务网络，为用户提供可靠的产品和服务；通过合资，进一步整合日立公司的先进技术和生产工艺，将为我国各行业生产设备的高效化、陈旧设备的技术改造以及设备整体的节能化提供更为可靠的解决方案和应用保障，达到满足降低成本、节约能源、清洁环保以及最小的维护和保全的更高要求。同时，公司秉承中国东方电气集团和日立公司一贯坚持的“二十四小时服务精神”，为用户提供全过程终身优质服务。有了优质的产品和服务，我们的客户才会买的放心、用的舒心。使用国产高压变频器的用户越来越多。企业不断的提升技术、提高品质，吸引越来越多的用户，这

goodboy

好长呀，可算看完了。

lorant

挺好的！！！！

pawaluodi

我晕，这么长，呵呵

zhengzhoutie

很不错，很感兴趣

vocineey

研究这个不容易啊

zifengche

学习学习！谢谢！