什么是變頻器
變頻器是應用變頻技術與微電子技術,通過改變電機工作電源頻率方式來控制交流電動機的電力控制設備。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、驅動單元、檢測單元微處理單元等組成,具體來看就是整流器、平波回路、逆變器這三部分。
使用變頻器的優點
1)變頻調速的節能
由于采用變頻調速后,風機、泵類負載的節能效果最明顯,節電率可達到20%~60%,這是因為風機水泵的耗用功率與轉速的三次方成比例,當用戶需要的平均流量較小時,風機、水泵的轉速較低,其節能效果也是十分可觀的。而傳統的擋板和法門進行流量調節時,耗用功率變化不大。由于這類負載很多,約占交流電動機總容量的20%~30%,它們的節能就具有非常重要的意義。
對于一些在低速運行的恒轉矩負載,如傳送帶等,變頻調速也可節能。除此之外,原有調速方式耗能較大者(如繞線轉子電動機等),原有調速方式比較龐雜,效率較低者(如龍門刨床等),采用了變頻調速后,節能效果也很明顯。
2)變頻調速在電動機運行方面的優勢
變頻調速很容易實現電動機的正、反轉。只需要改變變頻器內部逆變管的開關順序,即可實現輸出換相,也不存在因換相不當而燒毀電動機的問題。
變頻調速系統起動大都是從低速開始,頻率較低。加、減速時間可以任意設定,故加、減速時間比較平緩,起動電流較小,可以進行較高頻率的起停。
變頻調速系統制動時,變頻器可以利用自己的制動回路,將機械負載的能量消耗在制動電阻上,也可回饋給供電電網,但回饋給電網需增加專用附件,投資較大。除此之外,變頻器還具有直流制動功能,需要制動時,變頻器給電動機加上一個直流電壓,進行制動,則無需另加制動控制電路。
3)以提高工藝水平和產品質量為目的的應用
變頻調速除了在風機、泵類負載上的應用以外,還可以廣泛應用于傳送、卷繞、起重、擠壓、機床等各種機械設備控制領域。它可以提高奇特的產成品率,延長設備的正常工作周期和使用壽命,使操作和控制系統得以簡化,有的甚至可以改變原有的工藝規范,從而提高了整個設備控制水平。
變頻器市場現狀:與國外品牌相比差距仍很大
數據統計,國內變頻器市場增長率一直保持在12%~15%,市場潛在空間大約為1200億~1800億元。中低壓變頻器市場規模增長達10%~15%,預計市場規模接近200億元;高壓變頻器市場需求增速在40%以上,隨著需求持續攀升,市場規模有望達到121億元。
我國變頻器市場前景廣闊,但是變頻器配套產業的實力相對較弱,總體上看國產品牌無論在技術、加工制造、工業設計等方面還是在資金實力方面,都與國外品牌存在差距,特別是與西門子、ABB兩大巨頭相比差距更加明顯。
目前,外資品牌在國內中低壓變頻器市場的占有率與2013年基本相當,仍保持在76%左右,同時由于2014年我國加大基礎工程投資(歐美領先品牌的傳統優勢領域)等因素,前十大外資企業的行業集中度有所提高,尤其是行業領先品牌的份額進一步擴大。本土變頻器企業大部分以V/F控制產品為主,對于性能優越、技術含量高的矢量變頻器等產品,絕大多數內資企業還沒有開發出成熟的產品。
本土品牌大舉興起
近幾年,本土變頻器企業的市場份額正逐步擴大,特別是近幾年出現加速替代外資品牌的趨勢,本土品牌正就大舉興起。
據業內專家預測,預計至少在10年以后,變頻器市場才能飽和并逐漸成熟。也就是,中國的變頻器市場在未來10年內都將保持持續的市場容量。
也正因變頻器行業市場極具誘惑力,潛在容量十分可觀,才吸引著行業新參與者不斷進入,而現有市場業已形成一定規模,發展日漸成熟,未來的資源掠奪、市場爭戰將是必然。隨著技術上不斷進步,產品質量的穩定性逐漸提升,加上服務和價格等方面的優勢,國內廠家的競爭力將愈加強大。
隨著本土品牌在高端市場站穩腳跟,與國外品牌的技術差距縮小,同時產業的市場占有率提升,中國變頻器產業將獲得長足的發展,并成為我國工業經濟發展的重要基點。
當前的主流品牌仍舊是國外品牌。眾多國外品牌占據大部分國內變頻器市場份額的狀況已經持續了很長的一段時間了。國產品牌與國外品牌的競爭在中國這個廣闊的市場上從未停歇,就競爭的本質來說,二者的競爭對于促進行業的發展具有一定的積極作用。但是,國產品牌的崛起應當是大多數國人希望看到的。
國產變頻器品牌中,發展比較快速的應當屬普傳,但是普傳所占據的份額實在不算大,期待國產品牌在中國變頻器市場上實現逆襲就目前來說還需要努力。
節能環保成未來新趨勢
我國的風機、水泵、空氣壓縮機等主要電機設備為滿足運行中的最高功率要求,輸出功率經常有很大的設計冗余,若使用機械調速能量被大量浪費在閥門和風門擋板上。變頻技術通過電力電子控制完成調速,在后端拖動電機使其轉速變化范圍增大,頻率高時效果更為明顯。風機水泵類負載最適宜安裝變頻器節能,相比低壓變頻,高壓技術在細分行業使用更為廣泛。
有關專家對比了電氣設備中幾種主要節能產品效果,其中變頻器效率高達30%~60%,使用時只需裝在電機前端,對原有設備改動較小。
節能環保推廣時推動我國變頻器行業發展的動力,變頻技術也正處于從調速到節能的轉變過程。十二五規劃提出了制造裝備升級和工業節能環保,確立了未來行業發展仍將走調速節能并舉的路徑。預計低壓變頻器一自動化改造和進口替代為主線,國內企業將重點發展控制和驅動技術;高壓變頻器依托國家節能環保政策,下游仍以電力、冶金、水泥等的大型工業設備改造為主,競爭加劇將刺激高性能產品國產化提速。