變頻器、伺服驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器、無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)可以統(tǒng)稱為電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(Motor Drives)。按應(yīng)用分,我們把電機(jī)驅(qū)動(dòng)器又分成通用電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和專用電機(jī)驅(qū)動(dòng)器,通用電機(jī)驅(qū)動(dòng)器不針對某種應(yīng)用,可以廣泛的應(yīng)用在機(jī)床、紡織、包裝、印刷、食品等各種機(jī)械中。
通用電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的國際廠商主要是日系廠商松下、三菱、安川、富士和日立,這些通用 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器出貨量大,適用面廣,通用性好,在市場上占有率高。多數(shù)中國電機(jī)驅(qū)動(dòng)器廠商也主要針對通用電機(jī)驅(qū)動(dòng)器市場,比如臺(tái)達(dá)、英威騰、正弦、易能和邁信。 專用電機(jī)驅(qū)動(dòng)的國際廠商有Kollmorgen (Danaher) 、Lenze、 Bosch Rexroth和 Elmo, 這些公司的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器專用性比較強(qiáng),非常適合一些細(xì)分行業(yè)和應(yīng)用。
本土代表性的專用驅(qū)動(dòng)器廠商有匯川,南海華騰和麥格米特,這些公司與華為都有歷史淵源,有很深的華為基因,專注于細(xì)分市場,在技術(shù)上注重研發(fā),公司文化狼性十足。歐美公司大公司西門子,ABB, Schneider等公司產(chǎn)品線比較寬,所以專用驅(qū)動(dòng)和通用驅(qū)動(dòng)都有涉足。
IHS公司高級分析師周萬木指出,專用電機(jī)驅(qū)動(dòng)器相對于通用電機(jī)驅(qū)動(dòng)器市場表現(xiàn)得更好,成為電機(jī)驅(qū)動(dòng)器市場的亮點(diǎn),比較突出的應(yīng)用有:電動(dòng)車和軌道交通電機(jī)驅(qū)動(dòng)器,抽油機(jī)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器,電梯專用驅(qū)動(dòng)器和電梯一體機(jī) ,注塑機(jī)專用驅(qū)動(dòng)器以及空氣壓縮機(jī),水泵,風(fēng)機(jī)專用驅(qū)動(dòng)器。
電動(dòng)車和軌道交通電機(jī)驅(qū)動(dòng)器
高密度,高效率, 寬調(diào)速的牽引電機(jī)以及其控制系統(tǒng)是電動(dòng)車的心臟,目前主要有永磁無刷(包括直流和交流) 電機(jī)驅(qū)動(dòng)和交流異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)兩種解決方案。
目前軌道交通主要用的是交流感應(yīng)異步電機(jī),而大多數(shù)的電動(dòng)汽車主要用永磁無刷直流電機(jī)或者永磁無刷交流電機(jī)。電動(dòng)車中的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器主要起兩方面的作用:一是將電池的電能轉(zhuǎn)換為電機(jī)的機(jī)械能,并控制轉(zhuǎn)矩和速度,二是將減速產(chǎn)生的多余能量回饋并儲(chǔ)存到電池中。最近很火的 Tesla Model S電動(dòng)汽車沒有采用永磁電機(jī), 而用銅轉(zhuǎn)子四極三相交流異步電機(jī)。
IHS分析師周萬木認(rèn)為 主要原因有兩方面,從技術(shù)上來講,感應(yīng)電機(jī)和永磁電機(jī)各有優(yōu)劣勢,但交流感應(yīng)電機(jī)簡單, 可靠,在很寬的速度范圍內(nèi)可以保持高效。從市場上來講,產(chǎn)品上市時(shí)間點(diǎn)和上市速度也會(huì)作為重要權(quán)衡指標(biāo),沿用Tesla Roadster原有的交流感應(yīng)電機(jī)設(shè)計(jì)比較方便。
目前,本土廠商南海華騰和麥格米特在電動(dòng)車電機(jī)驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域表現(xiàn)不錯(cuò),從主驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器到輔助電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的研發(fā),生產(chǎn),銷售都取得了一定進(jìn)展,出貨量增長很快。此外在ISG和BSG電機(jī)控制器,油泵電機(jī)控制器、氣泵控制器等輔助電機(jī)控制器均得到小批量試用。
抽油機(jī)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器
抽油機(jī)是油田生產(chǎn)中使用最多的耗能設(shè)備,電機(jī)功率比較大,用的最多的是37KW和45KW電機(jī),部分使用55KW和75KW電機(jī)。在實(shí)際開采作業(yè)過程中,抽油機(jī)受油井的井深、油質(zhì)、雜質(zhì)、含沙量、含水量、環(huán)境 溫度、緯度等諸多實(shí)際工況的影響,負(fù)載變化比較大,須經(jīng)常性地調(diào)整作業(yè)沖次、沖程,電機(jī)速度甚至于電機(jī)的功率。
抽油機(jī)對電機(jī)控制系統(tǒng)的基本要求是:大范圍穩(wěn)定可靠的無級調(diào)速,低速轉(zhuǎn)矩大,具有比較顯著的節(jié)電效果。抽油機(jī)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器既可以控制普通三相異步電動(dòng)機(jī),也可以控制變頻電機(jī)和伺服電機(jī)。傳統(tǒng)油田抽油機(jī)是由工業(yè)異步電機(jī)和大速比的減速箱來實(shí)現(xiàn),設(shè)備由減速箱、皮帶輪、20余米長的游梁、驢頭組成,采用的三相交流異步伺服電機(jī)有結(jié)構(gòu)簡單,價(jià)格低廉,運(yùn)行可靠,免維護(hù)及使用壽命的優(yōu)點(diǎn)。
針對抽油機(jī)的專用電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案比較多,浙江大學(xué)和一些石油科研院所對抽油機(jī)的研究取得一定進(jìn)展,新的 方案采用專用電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和低速大扭矩的永磁無刷電機(jī),省電50%以上,占地面積減少近一畝。
空氣壓縮機(jī),水泵和風(fēng)機(jī)專用驅(qū)動(dòng)器,一體機(jī)
空氣壓縮機(jī),水泵和風(fēng)機(jī)在工業(yè)和民用領(lǐng)域使用極為廣泛,這些設(shè)備耗電量占整個(gè)工業(yè)系統(tǒng)電力消耗的60%以上。之前,很多這樣應(yīng)用比較粗放,并沒有考慮節(jié)能和效率,能源浪費(fèi)嚴(yán)重,隨著國家節(jié)能惠民工程的推廣,新的電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案層出不同。IHS分析師周萬木分析到,就拿水泵來說,之前都是用定速泵,現(xiàn)在開始使用調(diào)速泵, 之前大量使用傳統(tǒng)的異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī),現(xiàn)在開始使用高效異步電動(dòng)機(jī),甚至開始使用永磁電機(jī),之前不加變頻器,現(xiàn)在開始使用通用變頻器,甚至使用更加高效的專用電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。
高效異步感應(yīng)電機(jī)和通用變頻器的搭配使用可以在很大程度上提高效率,節(jié)約電能,但缺點(diǎn)是成本很高,如果沒有國家補(bǔ)貼,一般的單位不會(huì)用也用不起。如果用永磁無刷電機(jī)搭配專用電機(jī)控制器,只針對空壓機(jī),水泵和風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)方案,可以在一定程度上降低成本。
國內(nèi)一些公司在這方面做了一些嘗試,四方做了一些空壓機(jī)一體機(jī)方案,集成了空壓機(jī)行業(yè)應(yīng)用中常用的外設(shè)需求,無須另外增加電氣元件及線路,使用非常方便。
電梯專用驅(qū)動(dòng)器和電梯一體機(jī)
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