化繁为简的交流驱动设备
发布时间：2006-03-24 作者：Frank J. Bartos，CONTROL ENGINEERING 责任编辑
流驱动设备已经覆盖了所有的规格尺寸，从能够装进你衬衣口袋的“微型驱动设备”到大型驱动器和中压单元都能提供。而且交流调速驱动器还具有一些共同的特点：它提高了对交流感应电机的控制能力，有些型号的交流驱动设备还具备扭矩控制能力；由于其固有的特点，交流驱动设备在许多应用中都能带来节约能量的好处。 为了揭示该领域的发展趋势，Reed Business Information (www.reedbusiness.com)旗下的两个子公司Control Engineering 和Reed Research Group采用e-mail的形式对各自的订阅者进行了一项调查，了解他们对交流调速驱动器（ASD）的观点和偏好。经过挑选，本文内容来源于2005年7月收到的146份完整的调查反馈表，这些调查反馈表都来自于对交流驱动器进行评估、确定规格、推荐、安装和采购的订阅者。其中56%的用户是由于自己工厂的需要而接触交流驱动器的，21%的用户是OEM客户（用于再销售），23%的用户两者皆有。 有些方面保持原样，有些方面发生了改变 27%的受访者反映，机泵、风扇和风机仍然是最为常见的ASD应用（2003年的数字为50%），今年的调查结果说明ASD应用具有了更大的多样性。其它排在前面的应用还有食品/饮料加工和组装/搬运生产线，它们所占比例分别为12%和10%。物料输送设备是2005年调查中最少被用户提到的一种应用，在2003年的调查中它排在第三位。 开环控制（V/Hz）以79%的支持率继续保持作为用户首选方案的地位（在2003年调查中的支持率为84%）。无编码器矢量控制以41%的支持率居第二位（2003年的支持率为40%）。闭环矢量控制的支持率为38%（在2003年的调查中是37%）。 但是同上一次调查相比，用户在选择驱动器时最为关心的系统特点发生了很大的改变。造成这种改变的部分原因是受访者的组成结构发生了变化（地理分布改变了）、大型驱动器的采用增加了以及这一时期的新的基本建设投资情况。被列为“非常重要”的排在前四位的驱动器功能特点是：封装类型（NEMA 12）－38%的受访者支持，速度预设（34%的受访者支持），NEMA 4封装（33%的受访者支持），CE认证/其它认证（30%的受访者支持）。在2003年的调查中，这些特点的支持率排位是很低的；相反，控制/设定简单、操作界面方便和价格是那时用户最为关心的特点。 至于性能特点，54%的受访者认为中压操作（2.3kV及以上）是最重要的特点。一个驱动器控制多台马达的能力排在第二位（支持率为43%）。同步控制以及感应电机控制能力排第三位（支持率为37%）。四象限操作能力的支持率为33%。同样的，这些特点在上次调查中的排位也是很低的。 83%的受访者反映大多数调速驱动器都是单机运行的。42%的受访者说他们的ASD是联网运行的（这个选择项是允许复选的）。在那些目前联网运行的驱动器中，79%采用4-20 mA控制信号。但是调查结果认为以太网TCP/IP（目前的支持率是67%）将是明年得到最广泛应用的联网运行方式。DeviceNet以61%的支持率排在第三位。调查预测今后12个月的高端应用也将是Ethernet Powerlink（目前的支持率为19%）。 ASD的购买量也在上升。56%的受访者反映在新的一年中将会增加ASD的购买量－相比之下2003年只有42%的受访者这样说（2002年的数字是24%）。只有3%的受访者预计将要减少ASD的购买量（2003年的数字为6%）。调查结果显示在过去的12个月中，每位受访者平均购买了25台ASD，花费了46,500美元。
流驱动设备已经覆盖了所有的规格尺寸，从能够装进你衬衣口袋的“微型驱动设备”到大型驱动器和中压单元都能提供。而且交流调速驱动器还具有一些共同的特点：它提高了对交流感应电机的控制能力，有些型号的交流驱动设备还具备扭矩控制能力；由于其固有的特点，交流驱动设备在许多应用中都能带来节约能量的好处。
为了揭示该领域的发展趋势，Reed Business Information (www.reedbusiness.com)旗下的两个子公司Control Engineering 和Reed Research Group采用e-mail的形式对各自的订阅者进行了一项调查，了解他们对交流调速驱动器（ASD）的观点和偏好。经过挑选，本文内容来源于2005年7月收到的146份完整的调查反馈表，这些调查反馈表都来自于对交流驱动器进行评估、确定规格、推荐、安装和采购的订阅者。其中56%的用户是由于自己工厂的需要而接触交流驱动器的，21%的用户是OEM客户（用于再销售），23%的用户两者皆有。
有些方面保持原样，有些方面发生了改变
27%的受访者反映，机泵、风扇和风机仍然是最为常见的ASD应用（2003年的数字为50%），今年的调查结果说明ASD应用具有了更大的多样性。其它排在前面的应用还有食品/饮料加工和组装/搬运生产线，它们所占比例分别为12%和10%。物料输送设备是2005年调查中最少被用户提到的一种应用，在2003年的调查中它排在第三位。
开环控制（V/Hz）以79%的支持率继续保持作为用户首选方案的地位（在2003年调查中的支持率为84%）。无编码器矢量控制以41%的支持率居第二位（2003年的支持率为40%）。闭环矢量控制的支持率为38%（在2003年的调查中是37%）。
交流驱动器的需求和性能摘要 （百分比代表受访者的反映）
但是同上一次调查相比，用户在选择驱动器时最为关心的系统特点发生了很大的改变。造成这种改变的部分原因是受访者的组成结构发生了变化（地理分布改变了）、大型驱动器的采用增加了以及这一时期的新的基本建设投资情况。被列为“非常重要”的排在前四位的驱动器功能特点是：封装类型（NEMA 12）－38%的受访者支持，速度预设（34%的受访者支持），NEMA 4封装（33%的受访者支持），CE认证/其它认证（30%的受访者支持）。在2003年的调查中，这些特点的支持率排位是很低的；相反，控制/设定简单、操作界面方便和价格是那时用户最为关心的特点。
至于性能特点，54%的受访者认为中压操作（2.3kV及以上）是最重要的特点。一个驱动器控制多台马达的能力排在第二位（支持率为43%）。同步控制以及感应电机控制能力排第三位（支持率为37%）。四象限操作能力的支持率为33%。同样的，这些特点在上次调查中的排位也是很低的。
83%的受访者反映大多数调速驱动器都是单机运行的。42%的受访者说他们的ASD是联网运行的（这个选择项是允许复选的）。在那些目前联网运行的驱动器中，79%采用4-20 mA控制信号。但是调查结果认为以太网TCP/IP（目前的支持率是67%）将是明年得到最广泛应用的联网运行方式。DeviceNet以61%的支持率排在第三位。调查预测今后12个月的高端应用也将是Ethernet Powerlink（目前的支持率为19%）。
ASD的购买量也在上升。56%的受访者反映在新的一年中将会增加ASD的购买量－相比之下2003年只有42%的受访者这样说（2002年的数字是24%）。只有3%的受访者预计将要减少ASD的购买量（2003年的数字为6%）。调查结果显示在过去的12个月中，每位受访者平均购买了25台ASD，花费了46,500美元。
用户的选择变化了
Omron Electronics LLC公司的产品市场经理Charles Manning建议说，用户青睐的驱动器的特点（封装等级、速度预设和认证等）已经发生了改变，这可以说明OEM客户和系统集成客户的兴趣所在。“更重要的一点是：用户对CE认证的要求说明国内的公司正在把产品出口到海外市场，”他说。“以前调查中的用户反馈意见说明当时驱动器的操作舒适性比较差，因此受访者现在的兴趣转移说明他们对驱动器的信心加强了，驱动器的应用变得更加普遍了。”
Manning还指出，尽管现在的驱动器提供了更高级的技术，但是购买者却开始把交流驱动器当作一种常规产品，这使得制造商必须付出更多的努力为用户提供与其它竞争者不同的产品。“我预料将来会出现可以在工业网络上‘即插即用’的驱动设备，并且还可以在出现问题时通过网络联系当地的或是工厂的技术人员。”他解释说。
变化中的ASD市场需求同样受到了Schneider Electric公司的注意。根据交流驱动器产品经理Ivan Spronk的观点，当OEMs用户从今天的使用方便的产品上获益的同时，终端用户在根据其它有助于最大限度扩大自己潜力和市场份额的特点来挑选驱动产品。“产品的认证标志正日益变得重要起来，因为工业行业面对的是正在不断全球化的市场。OEM客户的着眼点已经超出美国市场范围，在全球市场上寻找更多的机会。”他说。例如CE认证标志在将产品销往欧洲时将会有至关重要的影响，诸如NOM和CCC等其它认证标志也在不断成长的市场中起着相似的作用，例如墨西哥和中国的市场。
由于交流驱动设备在多尘环境和潮湿环境的应用日益增加，外壳封装等级（NEMA 12和NEMA 4）正变得更加重要。驱动设备的应用范围可能会包括一些以前不使用交流驱动器的工业过程，Spronk指出。“OEM应用行业不断发展的趋势是把所有相关的控制设备都直接安装在机器上，而不是安装在机器附近或是单独的房间里。”他说道。
根据Schneider Electric公司的观点，交流驱动设备的应用正不断扩展到新的领域。随着马达控制算法的不断改善，交流驱动器正不断占领以前由直流驱动器控制的应用领域，而且最近通过的美国能源法案很可能会刺激交流驱动器在空调领域中的应用。“在工业领域，我们看到通讯网络的运用不断增长，这意味着安装、维护费用的降低和信息管理能力的提高。”Spronk补充说。
简单、可靠
SEW-Eurodrive公司的产品经理Rich Mintz发现很多用户对该公司高性能Movidrive产品的坚固外壳和预设速度能力有兴趣。根据他的经验，驱动设备的简单和可靠的特点仍然受到用户的极大重视，尤其是安装和维护方面。Mintz赞同调查的结果，许多交流驱动产品仍然采用单独安装的形式。“目前小的OEM用户可能不会想要一个奇特的现场总线连接的驱动设备，”他说道。“用户需要的是简单和产品的一致性。这种一致性可以是对不管大小的驱动设备采用同一个软件工具，尤其是对设备诊断和操作员界面方面。”Mintz补充说。
根据AutomationDirect公司的观点，今天的调速驱动设备用户追求的是改善低速调节性能，优化速度和扭矩控制以及提高可靠性。“由于现在的驱动产品已经具备了这些性能特点，稳定的完整的四象限操作能力可能会成为终端用户确定和选用驱动产品的关键着眼点。”驱动、马达和运动产品经理Tom Matyas说。四象限操作常常用于大型的外部再生装置或无功动态煞车回路。这就是为什么提供真正线性再生功能的ASD设备包是用户特别需要的产品的原因，他解释说。这种驱动器带来的好处包括能量效率高、节省空间和降低费用，它的应用范围从吊车、印刷一直到空调系统。
就发展趋势来说，Automation Direct发现ASD已经被应用在某些不久前还只有昂贵的伺服系统才能满足要求的使用场合了。“ASD主要被用在精确速度控制的场合，矢量控制驱动现在也能够被应用于许多‘低性能’的位置控制应用了，例如指定长度的切割操作以及机械工具转换等，”Matyas指出。调速驱动器的经济性和高性能特点已经渐渐形成了一个潮流－全面替代工厂中的直接启动控制器。“诸如启动峰值扭矩等问题可以减少或完全消除，这有助于延长被控制设备的使用寿命。”他补充说。
ASD产品
如果需要了解更多的制造商，请访问www.cesuppliersearch.com。如果需要了解这里所介绍设备的详细信息，请访问下面列出的网址。
集成的或独立的驱动器
Allen-Bradley公司的PowerFlex 700S交流驱动器的设计目的是实现高性能的控制来适应集成的和独立的应用要求。它采用的领先科技能够充分发挥马达的性能、同时为马达提供良好的保护、安全性和多种反馈选择项。PowerFlex 700S交流驱动器为用户带来很多好处，例如它的安装非常容易、编程、故障处理和诊断十分简单。PowerFlex 700S具备非常先进的马达控制算法，据报道能够提供独特的控制性能，包括力控制技术（在马达热态或冷态的精确扭矩和速度控制）、SynchLink（实现同步以及驱动器和驱动器之间的通讯）以及先进的速度调节。还配备内置的DriveLogix控制器。
www.rockwellautomation.com
Rockwell Automation公司
最大功率达125 hp的再生驱动器
这种全集成的再生交流驱动器的规格从7.5到125 hp，扩大了ABB公司ACS800产品家族的覆盖范围，据说是同类产品中第一个达到125 hp等级的。这也是一种四象限驱动器，它没有像传统驱动器一样采用被动的二极管电源，而是结合了一个主动电源单元，并且内建了LCL滤波电路来消除高频谐波。这种紧凑、高度集成的设计带来的其它好处包括：安装、调试方便。这种新一代再生驱动器的选型、订货和交付过程也进行了简化。
www.abb.com/motors&drives
ABB低压驱动器
大功率通用驱动器
Sinamics G150驱动器是一种大功率、交流/交流6脉冲通用安装型驱动器。Sinamics G150适用的功率范围从50 hp到800 hp（电压范围从400 V到480 V时），从100 hp到1100 hp（电压范围从660 V到690 V或从500 V到600 V时）。这种驱动器被设计用来适应范围很广的各种应用，例如机泵、风扇、压缩机、混和器、挤出机、压榨机等。G150有2种版本，一种是经过高度集成的版本，可以马上安装、连接、投入使用，这种版本可以为用户提供许多不同的选项。另一种版本相当于比较基本的底盘，通常用于马达控制中心（MCC）。每种版本都是安装在NEMA 1的机箱中或是安装在可选的NEMA 12带通风的机箱中。机箱在设计时配置了各种组件，以达到紧凑、低噪音、高效冷却的目的。
www.siemens.com
Siemens能源和自动化公司
驱动器提高了可靠性和性能
通过对生产的各个环节进行彻底的、广泛的测试－其中包括回路内测试、功能性测试、高压测试、FEMA测试和全负荷功率测试等，新的H2调速控制系统着重强调自己具备工业界领先的高可靠性。H2驱动器的具备规格从1 hp到60 hp，不久还将推出高功率型号和可以根据用户要求特制的型号。对于高性能应用，H2驱动器家族可以提供从无编码器矢量控制、矢量控制到伺服控制的各种功能。H2的键盘区域配有大型的图形显示，可以方便用户使用。H2还具有可以现场安装的扩展板，用于增加I/O点数量，还可以配备一种新的以太网服务器扩展板以及Baldor的Mint（智能运动控制）扩展板。H2驱动器的总线通讯板可以控制DeviceNet、Profibus和其它通讯协议。
www.baldor.com
Baldor Electric公司
万能安装型驱动器
Decentral驱动器解决方案具有非常坚固的结构，特别适合于汽车制造、食品/饮料以及材料加工等行业的传输、运送类应用。这些交流驱动器适用的功率范围从0.5 hp到10 hp，采用3相380-480 V交流输入；支持RS-485、Profibus、DeviceNet或 AS-i总线通讯协议。通用型VTL Decentral驱动器能够用在任何标准的交流马达上，可以安装在墙上或直接安装在应用设备上。
www.namc.danfoss.com
Danfoss Drives公司
简单的或是用户定制的驱动器设置
据报道Commander SK已经颠覆了小型交流通用驱动器原来的概念，它可以提供无与伦比高性能和经济性。Commander SK具有结构简单、设置和操作方便的特点，它还可以通过使用方便的按钮式键盘和LED显示屏进行用户需要的特殊设置，最多可以改变400种参数的设置。用户还可以通过增加一块“LogicStick”卡板来使Commander SK很经济的获得PLC的功能，编程采用免费的IEC 61131-3阶梯图逻辑软件。为了进一步增加灵活性，Commander SK还可以通过增加方案模件来获得更多的I/O点，或者具备消除总线能力，例如以太网通讯。Commander SK的免费软件还包括示波器功能，这也给交流驱动器用户提供了很大的方便。
www.emersonct.com
Emerson Control Techniques公司
VFD提供扭矩和位置控制功能
A700高性能智能型驱动器设计用于在很宽的功率范围（0.5-600 hp）中控制交流马达的运行。它内建有PLC并且采用了最初为伺服驱动器开发的先进技术，例如能够补偿负荷惯量变化的自适应调谐技术。操作平稳、运行可靠、使用维护费用低廉是A700的突出特点。在“磁通矢量”的模式下以编码器作为反馈，A700驱动器可以在0转速的情况下产生扭矩，实现了位置控制。由于这种新型驱动器的速度反应能力达到了300转/秒，A700可以对突然的负荷变化迅速作出反应。A700也可以不带编码器使用，依靠新开发的“真正无传感器矢量”算法，它可以作到200:1的速度比。能够控制速度和扭矩使得A700在必须维持连续张力的应用场合成为理想的选择，例如绕线和放线控制等。
www.meau.com
Mitsubishi Electric Automation公司
具有类伺服控制能力的“3级”交流驱动器
G7驱动器采用“480V，3级转换架构”来实现高性能速度、扭矩和位置控制。G7驱动器提高了速度和扭矩控制能力，据说可以提供类似伺服控制的马达控制效果；G7新的开环控制方法可以无需编码器就能产生真正的扭矩控制效果。三级能量架构据说可以限制绝缘栅双极晶体管电源切换设备的有害电压切换影响，其dv/dt值仅相当于传统PWM驱动器的50%。G7驱动器简化了480 V安装方式，可以为系统提供更好的保护。
www.yaskawa.com
Yaskawa Electric America公司
为特定应用扩展的SVX9000系列驱动器
Cutler-Hammer品牌的SVX9000变频调速驱动器家族正在扩张，SVX9000已经增加了一些为特定应用领域度身定做的新版本。在目前的产品系列中有一种SPX9000高性能版，它带有一个32位的微处理器和增强了的内存；LCX9000是采用液体冷却的版本；还有一种清洁电源版的CPX9000，它是一种18脉冲、低谐波的驱动器，能够达到IEEE-519谐波标准的要求而不需要任何附加硬件。这些型号都共用一种通用的控制架构并且具有相同的紧凑型模件化设计。它们的目标市场包括空调系统、水/废水处理和其它工业应用。
www.cutler-hammer.eaton.com
Eaton公司
适合于新应用和改造应用的灵活交流驱动器
这种适合于新的以及改造的机泵和风扇应用的驱动器工作在460 V，功率从1 hp到20 hp。制造商认为，Square D S-Flex一体型交流驱动器可以作为各种一体型驱动器的替代品，它可以很容易的满足项目中意外变化的要求，也可以满足配件市场中对用于改造项目的设备的要求。S-Flex驱动器的显著特点包括：符合NEC2005标准409条款的要求（AIC等级100000，满足对工业控制盘的所有新要求而无需熔断器）；所有控制接口都有特定的用户连接，最大限度减少了错误接线的潜在风险；具备可重设的过电流保护和支路保护；集成了交流电源优化器，高效费比的谐波消除和暂态保护达额定限值的150%；S-Flex已经列入UL508A，可以预先组装、接线并且与Telemecanique Altivar 31驱动器集成交货以满足灵活控制的需要。
www.us.schneider-electric.com
Schneider Electric公司
多功能、高过载能力的低速驱动器
Movidrive B被称作新一代的多功能驱动器，它扩展了低速控制范围，提高了过载能力。Movidrive B有标准版和应用版。标准版包括该公司集成的IPOSplus位置和顺序控制并且可以采用所有的可选项进行扩展。应用版增加了电子主轴和电子凸轮控制以及简易应用启动向导，例如转向定位表（通过现场总线传送32个离散点或位置）、飞刀和缠绕控制等与标准版不同的特点。
www.seweurodrive.com
SEW-Eurodrive公司
3种提供单项输入的新型号
GS2系列交流驱动器的新增型号包括0.25、0.5和 1 hp三种，都采用115 V单相输入和230 V三相输出。这种驱动器适合于使用在没有230 V电源的应用上，例如风扇、机泵和通用马达控制。新型号具备所有现有GS 2系列驱动器的功能，包括集成的PID控制功能，带有电位计的可移动键盘，集成在主板上的RS-232/485 接口和Modbus通讯，以太网接口是可选项。
www.automationdirect.com
AutomationDirect公司
内嵌PLC的可选项加强了驱动器的智能控制能力
P10CDT PLC和CPM2C PLC能够与3G3MV交流变频器无缝连接，可以提供6个输入和3个输出通道。PLC和变频器集成在一起可以减少接线、增加控制的灵活性。这种产品的设计目的是减少安装所需的空间、费用和时间，还可以为新的或是现有的变频器应用提供内嵌的控制功能。这种PLC内嵌在变频器内部，能够控制所有的驱动功能并且为变频器增加智能控制能力。
www.omronelectronics.com
Omron Electronics公司
文章编号：060304
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