浅谈中压变频器制造业现状
一、中国企业的特点
在中国这块土地上，改革开放二十多年来，形成了这样一种趋势：
无论哪个行业，只要认为是市场前景好，短期内利润丰厚。大家的眼光不约而同的集中到这个行业上来，大家一起上。曾经最明显的是中国彩电、冰箱、VCD行业。
现在的冶金、电解铝、电厂是新的最典型的行业，国企上、私企上，其结果是，在很短时间内产量将远远大于需求。根据经济学的观念，产量大于需求的20~30%对企业竞争和发展是有好处的，产量大于需求的100~200%对于行业来说无疑是一场灾难。
二、市场现状
根据中国经济发展的情况来看，目前制约中国经济发展的四大热点问题是油、电、煤、运。而煤-运-电，这又是一条互相制约、协调发展的经济链。因此在未来几年内，节能、节电、环保工作将会提到政府的工作日程上来，更重要的是将会提到企业集团的工作日程上来。对于火电、冶金、石油化工等行业来说，节电也是节煤、也是环保，同时又是降低成本的有效途径之一。因此节能的大潮将会逐渐到来，同时也会给中、高压变频器制造业(包括进口、国产)提供一个市场机遇，因此许多企业在调研、研制、试生产中压变频调速器。
三、电力电子行业的特点
由于没有国产的先进电力电子器件，因此严重钳制了中国电力电子行业的发展，90以上的市场被进口产品所占领。电力电子行业有如下特点。
中国的功率半导体器件还仅仅停留在功率二极管、可控硅、GTO的技术上，近年来没有大的发展。而目前被广泛应用的电力电子器件MOSFET、IGBT、IGCT等完全依赖进口。
(1) 在电力电子行业科研人员的实际经验的积累要比任何方面都重要，如果认为有几个硕士生、博士生就会很快的把产品开发出来，做的完善可靠，那世界上就不会只有一个西门子、一个东芝、一个GE、一个AB了，因此工艺、系统、技术的经验的积累是非常重要的。
(2)技术含量高
电力电子是一个多学科交叉的新型学科，它包含了电力、电子、控制三大电气工程技术。随着技术的发展又与现代控制理论、材料科学、电机工程、微电子技术等许多领域密切相关。
(3)在电力电子行业中，功率越小、电压越低，生产的厂家越多；功率越大、电压越高，生产的厂家越少。
目前低压变频器的厂家众多，如西门子、ABB、施耐德、丹弗斯、东芝、日立、富士、AB、三菱等。
而目前中压变频器做的比较好的只有美国的AB、罗宾康，日本的东芝，欧洲的西门子等。
四、开发成本高
电力电子产品，特别是大功率的产品，开发中需要大量的高精设备和仪器。另外由于功率半导体器件(IGBT)内部微观现象不能用常规手段观测，因此在应用过程中突然损坏的现象经常发生，只有不断的摸索逐步掌握其规律才能很好的应用，而这些经验的积累是需要大量资金投入的。目前有些国产中压变频器在使用过程中还常有IGBT爆炸的现象发生。
进入中压变频器制造行业必须具备的条件
(1)思想上的准备
电力电子产品开发周期长、资金投入大，是需要打硬仗、打持久战的。如果只是想在当前节能浪潮中赢利、获得高额回报，那最好是做产品的销售代理。如果是想把中压变频器作为一项事业来做，那需要仔细的调研，并且做好前三年只有投入没有回报的思想准备，否则最好不要进军这个行业。
(2)人才的准备，特别是高技术实用人才的准备
五、给已在电力电子行业中的企业的建议
(1)建立行业协会
在价格方面我建议学一学欧佩克组织，我们应该有自己的行业协会，应该把专业细化，分工越细质量才会有提高，成本才会下降。在企业自身内部没有建设好、成本没有降下来的情况下，只是一味的降低产品价格，这样做对行业和客户来说都是不负责的。
我们对客户承诺保质期限是5年还是10年，首先要保证我们的企业生命要有10年、20年甚至100年。
企业间的竞争是多方面的，技术上、质量上、服务上、价格上，而我们不能把竞争仅仅局限在价格上。我们要给企业留点余地、给售后服务留点成本，我们的产品距免维护有一定的距离。
总之，中压变频器市场前景好，但路并非好走。要有思想准备，中国市场谁也不能包打天下。这就要我们有行业上的互相协助、分工细化、关心行业、关心未来。行业发展，企业获利，民族受益，这是我们共同的目标。
(2)心态要摆正，不要急于求成
在质量方面应该是脚踏实地去做中压变频器的实业，就是实实在在的做事业，哪一点未做到，最后在用户使用时都会反映出来。在这一点上，日本东芝是新产品在工厂运行1~2年后，才能向外销售。产品在工厂实验时出了问题，这是完善的需要，不断的改进使产品日臻完美。而一旦产品作为商品销售出去后出现故障，则是产品质量的问题。对于故障，业内人士在寻找原因，而用户则反映故障率高或干脆说产品不好用，以至到对国产中压变频器的否定。
因此建议中压变频器的制造商心态要摆正，不要急于求成。在条件不允许的情况下还一味的去拿订单的做法，其结果是即影响了企业自身的信誉，又使帮你的“朋友”处于被动的局面，同时又影响到我们的行业。
随着变频器产品在发达国家的广泛应用，上世纪80年代后期，以日本品牌为代表的外资品牌开始涌进中国大陆，成为中国变频器行业的开端。经过20余年的推广和使用，变频器这一产品已经得到广大企业用户的认可，外资品牌从三肯、富士两个品牌发展到目前的40余个，同时涌现了近百个内资品牌，品牌总数达到140多个。从整体看，虽然国产品牌的数量众多，但绝大多数产销规模很小，综合竞争力较弱。
与发达国家相比，我国的变频器技术相对落后。20世纪80年代初，大连电机厂引进日本东芝的变频技术。接着日本三垦公司、日本富士电机公司把变频器推进中国，使我国的电机调速打破了直流调速的垄断局面，开始了交流电机变频调速时代。1996年，国家原机械部等四部委推荐国产29个厂家33个规格的变频器，但由于大部分本土企业受技术、资金和体制等方面制约，发展较慢，难以形成和国外品牌抗争的局面。
21世纪以来，我国的变频器行业高度裂变。众多外资品牌在中国建厂，实施本地化经营。主要外资品牌在中国大陆的投资情况请见附录。另一方面，原有内资品牌的人员和资金不断分离，成立了众多企业，主要集中在沿海如广东、浙江、山东、上海等地区。在国家宏观政策的支持和鼓励之下，近几年内资品牌中出现了少数优势企业，其生产规模和产品综合性能已有较大提高。虽然尚未具备和西门子、ABB等国际顶级品牌展开全面竞争的实力，但与日本、台湾、韩国等地品牌相比已在部分细分产品和市场上显示出一定的竞争优势，市场份额逐步扩大，使国内变频器市场的竞争格局有了明显改观。
1、概述
各国使用的交流供电电源，无论是用于家庭还是用于工厂，其电压和频率均200V/60Hz（50Hz）或100V/60Hz（50Hz），等等。通常，把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。为了产生可变的电压和频率，该设备首先要把电源的交流电变换为直流电（DC）。把直流电（DC）变换为交流电（AC）的装置，其科学术语为“inverter”(逆变器)。由于变频器设备中产生变化的电压或频率的主要装置叫“inverter”，故该产品本身就被命名为“inverter”，即：变频器，变频器也可用于家电产品。使用变频器的家电产品中不仅有电机（例如空调等），还有荧光灯等产品。用于电机控制的变频器，既可以改变电压，又可以改变频率。但用于荧光灯的变频器主要用于调节电源供电的频率。汽车上使用的由电池（直流电）产生交流电的设备也以“inverter”的名称进行出售。变频器的工作原理被广泛应用于各个领域。例如计算机电源的供电，在该项应用中，变频器用于抑制反向电压、频率的波动及电源的瞬间断电。
2. 电机的旋转速度为什么能够自由地改变？
r/min电机旋转速度单位：每分钟旋转次数，也可表示为rpm.例如：4极电机 60Hz 1,800 [r/min]，4极电机 50Hz 1,500 [r/min]，电机的旋转速度同频率成比例。
本文中所指的电机为感应式交流电机，在工业领域所使用的大部分电机均为此类型电机。感应式交流电机（以后简称为电机）的旋转速度近似地确决于电机的极数和频率。由电机的工作原理决定电机的极数是固定不变的。由于该极数值不是一个连续的数值（为2的倍数，例如极数为2，4，6），所以不适和改变该值来调整电机的速度。另外，频率是电机供电电源的电信号，所以该值能够在电机的外面调节后再供给电机，这样电机的旋转速度就可以被自由的控制。因此，以控制频率为目的的变频器，是做为电机调速设备的优选设备。n = 60f/p，n: 同步速度，f: 电源频率 ，p: 电机极数，改变频率和电压是最优的电机控制方法 。如果仅改变频率，电机将被烧坏。特别是当频率降低时，该问题就非常突出。为了防止电机烧毁事故的发生，变频器在改变频率的同时必须要同时改变电压，例如：为了使电机的旋转速度减半，变频器的输出频率必须从60Hz改变到30Hz，这时变频器的输出电压就必须从200V改变到约100V。例如：为了使电机的旋转速度减半，变频器的输出频率必须从60Hz改变到30Hz，这时变频器的输出电压就必须从200V改变到约100V。 如果要正确的使用变频器, 必须认真地考虑散热的问题。变频器的故障率随温度升高而成指数的上升。使用寿命随温度升高而成指数的下降。环境温度升高10度，变频器使用寿命减半。因此，我们要重视散热问题啊！在变频器工作时，流过变频器的电流是很大的, 变频器产生的热量也是非常大的，不能忽视其发热所产生的影响。
通常，变频器安装在控制柜中。我们要了解一台变频器的发热量大概是多少. 可以用以下公式估算: 发热量的近似值＝ 变频器容量（KW）×55 [W]在这里, 如果变频器容量是以恒转矩负载为准的(过流能力150% × 60s) 如果变频器带有直流电抗器或交流电抗器, 并且也在柜子里面, 这时发热量会更大一些。 电抗器安装在变频器侧面或测上方比较好。这时可以用估算: 变频器容量（KW）×60 [W]因为各变频器厂家的硬件都差不多, 所以上式可以针对各品牌的产品. 注意： 如果有制动电阻的话，因为制动电阻的散热量很大， 因此最好安装位置最好和变频器隔离开， 如装在柜子上面或旁边等。那么, 怎样采能降低控制柜内的发热量呢? 当变频器安装在控制机柜中时，要考虑变频器发热值的问题。根据机柜内产生热量值的增加，要适当地增加机柜的尺寸。因此，要使控制机柜的尺寸尽量减小，就必须要使机柜中产生的热量值尽可能地减少。如果在变频器安装时，把变频器的散热器部分放到控制机柜的外面，将会使变频器有70％的发热量释放到控制机柜的外面。由于大容量变频器有很大的发热量，所以对大容量变频器更加有效。还可以用隔离板把本体和散热器隔开, 使散热器的散热不影响到变频器本体。这样效果也很好。变频器散热设计中都是以垂直安装为基础的，横着放散热会变差的! 关于冷却风扇一般功率稍微大一点的变频器， 都带有冷却风扇。同时，也建议在控制柜上出风口安装冷却风扇。进风口要加滤网以防止灰尘进入控制柜。 注意控制柜和变频器上的风扇都是要的，不能谁替代谁。
二、其他关于散热的问题
1.在海拔高于1000m的地方，因为空气密度降低，因此应加大柜子的冷却风量以改善冷却效果。理论上变频器也应考虑降容，1000m每-5%。但由于实际上因为设计上变频器的负载能力和散热能力一般比实际使用的要大， 所以也要看具体应用。 比方说在1500m的地方，但是周期性负载，如电梯，就不必要降容。
2.开关频率：变频器的发热主要来自于IGBT，IGBT的发热有集中在开和关的瞬间。 因此开关频率高时自然变频器的发热量就变大了。有的厂家宣称降低开关频率可以扩容，就是这个道理。
3.矢量控制是怎样使电机具有大的转矩的？
转矩提升功能是提高变频器的输出电压。然而即使提高很多输出电压，电机转矩并不能和其电流相对应的提高。 因为电机电流包含电机产生的转矩分量和其它分量（如励磁分量）。"矢量控制"把电机的电流值进行分配，从而确定产生转矩的电机电流分量和其它电流分量（如励磁分量）的数值。"矢量控制"可以通过对电机端的电压降的响应，进行优化补偿，在不增加电流的情况下，允许电机产出大的转矩。此功能对改善电机低速时温升也有效。
三、变频器制动的情况
制动的概念:指电能从电机侧流到变频器侧（或供电电源侧）,这时电机的转速高于同步转速.负载的能量分为动能和势能. 动能(由速度和重量确定其大小）随着物体的运动而累积。当动能减为零时，该事物就处在停止状态。机械抱闸装置的方法是用制动装置把物体动能转换为摩擦和能消耗掉。对于变频器，如果输出频率降低，电机转速将跟随频率同样降低。这时会产生制动过程. 由制动产生的功率将返回到变频器侧。这些功率可以用电阻发热消耗。在用于提升类负载,在下降时, 能量(势能)也要返回到变频器(或电源)侧,进行制动.这种操作方法被称作"再生制动"，而该方法可应用于变频器制动。在减速期间，产生的功率如果不通过热消耗的方法消耗掉，而是把能量返回送到变频器电源侧的方法叫做"功率返回再生方法"。在实际中，这种应用需要"能量回馈单元"选件。
四、怎样提高制动能力？
为了用散热来消耗再生功率，需要在变频器侧安装制动电阻。为了改善制动能力，不能期望靠增加变频器的容量来解决问题。请选用"制动电阻"、"制动单元"或"功率再生变换器"等选件来改善变频器的制动容量。当电机的旋转速度改变时，其输出转矩会怎样？
我们经常听到下面的说法："电机在工频电源供电时（*2）时，电机的起动和加速冲击很大，而当使用变频器供电时，这些冲击就要弱一些"。如果用大的电压和频率起动电机，例如使用工频电网直接供电，就会产生一个大的起动冲击（大的起动电流 (*3) ）。而当使用变频器时，变频器的输出电压和频率是逐渐加到电机上的，所以电机产生的转矩要小于工频电网供电的转矩值。所以变频器驱动的电机起动电流要小些。通常，电机产生的转矩要随频率的减小（速度降低）而减些减小的实际数据在有的变频器手册中会给出说明。通过使用磁通矢量控制的变频器，将改善电机低速时转矩的不足，甚至在低速区电机也可输出足够的转矩。当变频器调速到大于60Hz频率时，电机的输出转矩将降低。通常的电机是按50Hz(60Hz)电压设计制造的，其额定转矩也是在这个电压范围内给出的。因此在额定频率之下的调速称为恒转矩调速. (T=Te,P<=Pe) 变频器输出频率大于50Hz频率时，电机产生的转矩要以和频率成反比的线性关系下降。当电机以大于60Hz频率速度运行时，电机负载的大小必须要给予考虑，以防止电机输出转矩的不足。举例，电机在100Hz时产生的转矩大约要降低到50Hz时产生转矩的1/2。因此在额定频率之上的调速称为恒功率调速.(P=Ue*Ie)
1: 转矩提升:此功能增加变频器的输出电压，以使电机的输出转矩和电压的平方成正比的关系增加，从而改善电机的输出转矩。改善电机低速输出转矩不足的技术,使用"矢量控制"，可以使电机在低速,如(无速度传感器时)1Hz（对4极电机，其转速大约为30r/min）时的输出转矩可以达到电机在50Hz供电输出的转矩（最大约为额定转矩的150％）。对于常规的V/F控制，电机的电压降随着电机速度的降低而相对增加，这就导致由于励磁不足，而使电机不能获得足够的旋转力。为了补偿这个不足，变频器中需要通过提高电压，来补偿电机速度降低而引起的电压降。变频器的这个功能叫做"转矩提升"（*1）。
2: 工频电源由电网提供的动力电源（商用电源）
3: 起动电流当电机开始运转时，变频器的输出电流变频器驱动时的起动转矩和最大转矩要小于直接用工频电源驱动。
