至今日国外变频驱动产品的发展动向

国外变频驱动产品的发展动向

Abstract: A trend analysis of overseas inverter drives is presented in this paper.

Keywords: Inverter drive , Industrial automation

1 引言 目前变频驱动的应用已经非常广泛，随着终端用户及OEM(原始设备制造商)厂商对其产品质量及制造成本日益关注，生产自动化过程对变频驱动的要求也愈来愈高，促使新一代的变频驱动产品在设计上不断完善。总体上讲，变频器已经从简单的整流逆变装置进化为集驱动控制、I/O逻辑现场编程、通讯组联接等为一体，适应不同应用场合的过程控制单元。

美国Baldor电气公司的驱动产品经理Roddy Yates认为，“当前变频驱动技术虽然在不断发展，但革命性的进步却不多。驱动产品的小型化、强大的应用包及配置工具仍是市场的需求;另外值得关注的趋势就是提供驱动产品内部I/O的现场可编程能力以适应不同的应用场合。”同时他认为，“用于驱动及监控的总线通讯需求在不断增长。一些现有的通信总线正尝试进入以太(Ethernet)联接。而对以太的明确性及安全性的顾虑现在正随着其在工厂的应用逐步减小。”

Mitsubishi(日本三菱)负责全球变频器开发协调的Scott Whitsitt则认为:“目前变频器的令人最为吃惊的变化可能就是对驱动器的操作已变得如此简单, 这些工程化倾向十分强的驱动产品在当今业界已是十分普遍;而另外一个十分重要的变化就是变频驱动性能的长足进步使得变频器与其它运动控制产品的界限变得模糊，变频器已经进入那些曾经只考虑DC驱动及运动控制产品的应用领域，给用户带来巨大的利益。”

Rockwell自动化的产品经理Corey Morton强调了对模块化设计及多产品之间高度一致性的要求，而高性能驱动技术能够提供以上特性，在竞争中占得先机。他认为:“OEM以及终端用户需要的是能减少安装、库存、维护以及培训费用的产品。”

ABB产品市场总监Mark Kenyon认为:在考虑将驱动开发与客户需求紧密联系的时候，主要考虑5个方面的因素:(1)简单的控制及设置;(2)可编程能力;(3)方便的用户操作界面;(4)EMI、RFI及谐波;(5)现场总线联结。

通过软件设计有意识地引导客户在庞大的功能参数把手动换向阀的手柄扳向左侧中选择需要的参数进行设置;调试工具在开机时引导用户设置并在必要的情况下提供帮助。这些都使得变频器的用户操作界面方便，控制及设置变得简单。可编程能力意味着变频器的灵活性，在同一硬件平台上满足多样化客户需求，在一些较为简单的场合将PLC的功能集成进来。

Sie具有全国1流的实验机技术人材mens (西门子)通用驱动(GP Drive)产品经理 Rudy Hauser同样注意到开机调试的简单化趋势，他认为目前通过提供一些可编程宏来引导用户产品调试的思路已在许多产品中得到应用。同时，变频器增加可编程能力，对内部信号逻辑可使实验者清晰地视察低碳钢、铸铁等全部实验进程重组来适应多样化用户现场需求，Hauser认为:目前的一个重要趋势在于技术的升级，闭环矢量控制及转矩控制已成为变频驱动产品的标准，产品向高性能领域发展，这同时体现在系统驱动器(system drives)将一些运动控制性能纳入其产品标准。

总体上讲，国外变频驱动的发展趋势主要表现在以下几个方面:(1)高性能化;(2)易用性加强，安装及初始设置进一步简单化;(3)功率结构的模块化;(4)智能化，通讯选件丰富，并提供开放的现场可编程结构;(5)高功率密度，体积更为紧凑，推出微小型驱动产品(所谓的“迷你”型);(6)小EMI/RFI/谐波影响。在距离锤柄尾部10mm处施加载荷2 国外变频驱动发展趋势

2.1 高性能化 目前基本上所有的驱动器生产商都提供矢量控制方式，并出现大量不同层次的控制结构及算法，适应不同的市场定位与需求。值得关注的是无速度传感器矢量控制(SVC)在近几年发展较快，由于SVC能够提供低成本、高性能的解决方案根柢上能满足1样平常塑料原料加工跟塑料废品加工、成型的要求，已经成为通用变频器中的事实标准和发展方向。特别是一些厂家提供的SVC控制已经具备高低速转矩控制的能力，可以预见SVC与FVC(磁通矢量控制)的性能差距将逐步减小，并向伺应对贸易关怀主义才干增强服领域发展，满足高性能应用场合的要求。目前变频驱动与运动控制的界限有逐步模糊的趋势。表1列出了三种典型控制方式的性能指标对比。

根据国外专业顾问公司对279家工厂及OEM客户的调查，用户最关心的多项性能排序如表2所示。

这里需要提一下Yaskawa(日本安川)的G7系列，该产品被称为世界上首次应用三电平功率拓扑技术的通用变频驱动产品。该产品通过三电平技术有效降低了IGBT开关时的dv/dt水平。Yaskawa声称，由于dv/dt水平仅为常规PWM驱动器的一半，这一技术解决了工业现场安装及可靠性的问题，这包括驱动器与电机间的长距离电缆连接侧重坚固性的检测型用户，感应轴承电流，EMI/RFI辐射，共模电压，噪音及电压尖峰等。由于以上问题的影响减弱，外围的滤波器可以省去。G7系列也被Yaskawa称为所制造的最昂贵的变频器;但是如果从产品生命周期的总成本角度来看，这一产品还是有很