變頻技術(shù)在我國得到真正關(guān)注大約在上世紀(jì)70年代末，至今算來已有三十余年。進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國變頻器市場的增長速度高達(dá)20％左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過同期的GDP增速，增長速度居電氣行業(yè)之首。有報(bào)告顯示，我國變頻器行業(yè)多年來一直保持快速的發(fā)展勢頭，2008年行業(yè)實(shí)現(xiàn)銷售收入145.80億元，同比增長27.00％，2009年實(shí)現(xiàn)銷售收入165.80億元，同比增長13.72％，2010年實(shí)現(xiàn)銷售收入208.10億元，同比增長20.40％。最近幾年盡管變頻器銷售額有所回落，但2013年僅高壓變頻器（實(shí)際上3kV~10kV國外稱之為中壓變頻器）一項(xiàng)銷售收入為69.51億元，同比增長7.8%。據(jù)統(tǒng)計(jì)2015年高、低壓變頻器增速分別為15%和10%。預(yù)計(jì)到2017年，高、低壓變頻器的市場規(guī)模約分別為110億元和300億元。

變頻器的應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)大。從風(fēng)機(jī)水泵、生產(chǎn)加工設(shè)備；從輕紡行業(yè)到重型機(jī)械；從電動汽車到高速鐵路；乃至冰箱、空調(diào)、洗衣機(jī)等家電產(chǎn)品，幾乎無所不能。大家都在關(guān)心，變頻技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到什么層面？在變頻技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用中有些什么可取的經(jīng)驗(yàn)？有哪些值得思考的問題？

一、變頻器產(chǎn)品飛速發(fā)展的三十年（略）

二、變頻器國產(chǎn)化道路（略）

三、服務(wù)是變頻企業(yè)最重要的價(jià)值體現(xiàn)

變頻器不是簡單的產(chǎn)品，它的復(fù)雜性決定了銷售必須與服務(wù)合二為一，二者缺一不可。整個銷售過程中，既要介紹產(chǎn)品，又要提供必要的服務(wù)。例如售前要選型指導(dǎo)，提供方案設(shè)計(jì)，報(bào)價(jià)對比；售后還要技術(shù)培訓(xùn)，安裝調(diào)試，日常維護(hù)和維修以及提供備品、備件等等。在這里，不能不提及變頻器企業(yè)和各級銷售商們，他們不僅將國內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)和方案介紹給客戶，還為客戶提供服務(wù)和維修，多年來培訓(xùn)了一大批熟悉變頻器并掌握該技術(shù)的技術(shù)人員，為變頻器在中國的普及功不可沒，貢獻(xiàn)很大。而我國的高校憑借學(xué)科優(yōu)勢，與這些銷售商一起為廣大用戶提供變頻器技術(shù)服務(wù)，例如當(dāng)時(shí)上海鐵道學(xué)院、同濟(jì)安川、華南理工等都有對外維修服務(wù)的窗口。

世界上凡是出名的企業(yè)，無一不是具有良好的服務(wù)理念、服務(wù)水平、服務(wù)影響力。由于變頻器是一個涉及強(qiáng)電和弱電；涉及微電子和功率電子；涉及計(jì)算機(jī)和控制技術(shù)；涉及模擬技術(shù)和數(shù)字技術(shù)；涉及通信技術(shù)和傳輸技術(shù)；涉及測量和故障檢測；涉及去諧和電磁兼容理論等復(fù)雜的機(jī)電一體化系統(tǒng)，如果沒有各方面必要的服務(wù)，將無法發(fā)揮出變頻器的真正價(jià)值。

臺達(dá)公司長期與美國合作，在變頻器制造方面有很深的造詣，他們奉行“工業(yè)產(chǎn)品的專業(yè)精神”，建立了綿密、完備的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，他們承諾國內(nèi)客戶2小時(shí)內(nèi)響應(yīng)您的問題；48小時(shí)內(nèi)到現(xiàn)場服務(wù)。對海外客戶24小時(shí)響應(yīng)，5天內(nèi)提供相關(guān)服務(wù)。臺達(dá)的服務(wù)是全球聯(lián)網(wǎng)的，客戶只需一個途徑（電話、傳真、E-mail等）通知他們，就可以了。據(jù)了解，類似這樣做的公司不少。

變頻器的服務(wù)以后會成為一個經(jīng)濟(jì)的增長點(diǎn)，ABB公司看到了這一點(diǎn)，2015年他們的服務(wù)收入提高了20%~25%。

而變頻器生產(chǎn)企業(yè)，則把技術(shù)配套作為自己的使命。

例如三菱變頻器憑借多年的積累，推出卷繞張力變頻控制整套方案，為用戶推薦變頻器、PID控制器以及張力傳感器整套產(chǎn)品，設(shè)計(jì)者完全考慮到了用戶的方便。

例如上面提到的明電舍所推出的可用于驅(qū)動異步或同步電動機(jī)的THYFREC VT 240S變頻器，它提供速度編碼器的自整定功能，使本來同步應(yīng)用中較為復(fù)雜的事情變得簡單，自然受到用戶的喜歡。

例如同步切換問題對于設(shè)備安全運(yùn)行是十分重要的，北京的合康億盛等企業(yè)的產(chǎn)品幾乎都提供運(yùn)行狀態(tài)下變頻器與工頻電網(wǎng)之間的切換功能，這種無擾切換基于鎖相環(huán)技術(shù)，使變頻器輸出電壓的幅值、頻率、相位與工頻電網(wǎng)保持一致，這種技術(shù)也為重負(fù)載起動、多臺風(fēng)機(jī)水泵的順序切換提供了方便。

例如英威騰致力于穩(wěn)定、高效、免維護(hù)的逆變拓?fù)浼夹g(shù)，成功推出iMars系列組串型光伏并網(wǎng)逆變器， 2012年支持上海個人用戶將分布式太陽能光伏系統(tǒng)與公共電網(wǎng)并網(wǎng)，成為非常成功的案例。

例如電動汽車的核心部件是“直-交”變頻器，你個人買了電動汽車就成為了變頻器用戶。如果使用的是可充電電池，就有充電樁的問題，就存在企業(yè)為用戶提供服務(wù)的問題。在實(shí)際使用中如果電動汽車一次充電（慢速）約8~10小時(shí)，每個充電位每天也就解決了3輛車的充電，在大城市里找這么多的地方來建設(shè)充電站成為難題；如果選擇快充，可能問題更大，所以新能源汽車是一個社會工程。對此，美國GE公司正在努力攻關(guān)，尋求解決方案。最近國家發(fā)改委、國家能源局、工信部、住建部聯(lián)合印發(fā)了《電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展指南（2015~2020年）》明確提出到2020年要完成500萬輛電動汽車配套的充電設(shè)施建設(shè)，其中充電站1.2萬座，分散充電樁480萬個。

有關(guān)專家指出，在移動通訊高速發(fā)展的今天，企業(yè)應(yīng)該致力開發(fā)可以提供支持iPad、iPhone和安卓應(yīng)用程序的變頻器產(chǎn)品，使技術(shù)人員可以在任何有無線網(wǎng)絡(luò)的地方查看變頻器運(yùn)行狀況或修改參數(shù)，同樣也便利其他專業(yè)人員協(xié)助解決問題。

這些年來，我國的變頻器企業(yè)聯(lián)手配套企業(yè)，例如上海鷹峰電子科技有限公司等這類企業(yè)，基本上完成了交直流電抗器、正弦波電抗器、制動單元、制動電阻、四象限整流器、低電感母線、移相變壓器等的研制，滿足用戶應(yīng)用和配套的需求。

在生產(chǎn)、推廣變頻器過程中，“我投資，你節(jié)能”，零風(fēng)險(xiǎn)的合同能源管理模式對于耗能企業(yè)具有強(qiáng)大的吸引力。北京動力源成功開發(fā)出中壓變頻器后即投入節(jié)能服務(wù)領(lǐng)域，2004年就開始成為國家發(fā)改委、財(cái)政部備案的全國首批節(jié)能服務(wù)公司。動力源將能源審計(jì)、節(jié)能診斷、能耗監(jiān)控與管理、節(jié)能技術(shù)與產(chǎn)品應(yīng)用、項(xiàng)目融資、項(xiàng)目實(shí)施、服務(wù)運(yùn)營等環(huán)節(jié)進(jìn)行系統(tǒng)整合，通過合同能源管理（EPC）模式，為用能企業(yè)提供系統(tǒng)綜合節(jié)能方案，取得雙贏的效果。

最近有專家提出了后市場服務(wù)的概念，據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前國內(nèi)約總量15%左右的高壓變頻器因產(chǎn)品質(zhì)量或其他原因在現(xiàn)場未能正常投入運(yùn)行，因此后市場服務(wù)被提上議事日程，即需要有人和專門的機(jī)構(gòu)來回收利用或維修改造或升級換代等來將這些資源利用起來。

世界發(fā)展的現(xiàn)實(shí)告訴我們，全球的制造業(yè)正在從“生產(chǎn)型制造”向“服務(wù)型制造”轉(zhuǎn)變，我們應(yīng)該跟上世界的潮流。

四、變頻器產(chǎn)業(yè)的出路之一是國際化

盡管近二十年是中國的變頻器企業(yè)發(fā)展最快的時(shí)期，但是從總體上講，多數(shù)產(chǎn)品的質(zhì)量還難以達(dá)到國外品牌的水平，變頻器產(chǎn)業(yè)的出路在哪里？

1999年三墾力達(dá)電氣（江陰）有限公司由香港三墾力達(dá)有限公司投資創(chuàng)建，引進(jìn)日本三墾變頻器生產(chǎn)線，組建研發(fā)隊(duì)伍，完成了他從銷售到制造的華麗轉(zhuǎn)身。

2011年6月，施耐德電氣宣布收購中國高壓變頻器的龍頭企業(yè)利德華福，在行業(yè)內(nèi)轟動一時(shí)，這實(shí)際上就是一種國際間合作，既可以認(rèn)為施耐德電氣重視中國龐大的中壓變頻器市場，也可以認(rèn)為利德華福具有國際視野，通過此舉提升自己在國內(nèi)行業(yè)的競爭力，并利用施耐德電氣的全球資源更好地走向國際市場。

2012年10月羅克韋爾自動化公司收購哈爾濱九洲電氣旗下中壓變頻器業(yè)務(wù)的資產(chǎn)，羅克韋爾借助九洲電氣的力量以加速實(shí)施新興市場的戰(zhàn)略，而九洲電氣則由此加入到全球領(lǐng)先的企業(yè)之中，并通過羅克韋爾獲得了穩(wěn)定的全球客戶群。九洲電氣7、8年前，就開始了與羅克韋爾的成功合作，這才使上述收購水到渠成。

而這種合作即使在國外知名的企業(yè)之間也無時(shí)不在進(jìn)行著，西門子2005年收購了高壓領(lǐng)域的佼佼者——羅賓康；同年西門子又收購了同是德國的弗蘭德公司（世界著名的減速箱制造企業(yè)），使西門子機(jī)械傳動產(chǎn)品的種類更齊全，涵蓋了所有工業(yè)產(chǎn)品的需要。目前，西門子自動化與驅(qū)動集團(tuán)在中國擁有7家生產(chǎn)性公司，44個地區(qū)性辦事處，聘用員工約3,000名，活躍在中國的鋼鐵、機(jī)械、金屬、食品、飲料、包裝、自動化及石油化工等各個工業(yè)領(lǐng)域。幾年前，日本東芝GE自動化系統(tǒng)工程公司和三菱電機(jī)的產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)事業(yè)部、電機(jī)制造事業(yè)部、電力電子事業(yè)部組成東芝三菱電機(jī)產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)株式會社，強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合所誕生的產(chǎn)品即TMEIC（提邁克），這款高品質(zhì)的高壓變頻器產(chǎn)品已為大家所熟知。

從本質(zhì)上講，企業(yè)走向海外是我國經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型、轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的措施之一，與發(fā)達(dá)國家的合作，有利于借此學(xué)習(xí)國外成熟的經(jīng)驗(yàn)，有助于提升中國企業(yè)的競爭力，這種世界層面的技術(shù)合作方興未艾，已經(jīng)成為一種趨勢。中國企業(yè)被國外企業(yè)收購是否就意味著自主知識產(chǎn)權(quán)的喪失，這一點(diǎn)很值得研究。必須看到，中國的企業(yè)必須在國際舞臺上參與合作和競爭，企業(yè)才能真正強(qiáng)大；收購和被收購雙方的角色在一定的條件下是會轉(zhuǎn)化的，這一天對于中國的企業(yè)來說或許是重新出發(fā)的起點(diǎn)。

國際間合作的另一種形式是中外技術(shù)人員共同開發(fā)。以西門子為例，針對我國中壓變頻器市場，2013年開始在中國建立研發(fā)中心，讓更多的中國工程師有機(jī)會直接參與高水平的技術(shù)開發(fā)，這對我國變頻器人才的培養(yǎng)、技術(shù)的交流都有很大好處。同樣以中車株洲所為例，株洲所自從與ABB合作，至今已能生產(chǎn)世界上最高電流和電壓容量、最大直徑6英寸8200V的晶閘管，并已成功打造成功8英寸IGBT生產(chǎn)線，使我國的電力電子科技擠身于世界先進(jìn)行列。

五、展望

今后變頻器的發(fā)展和應(yīng)用方向，是大家非常關(guān)注的問題。

1  進(jìn)一步拓展同步電動機(jī)變頻傳動的應(yīng)用。

前面已經(jīng)介紹過交流同步電動機(jī)的變頻傳動有很高的效率，而永磁同步電動機(jī)（也稱做“直流無換向器電機(jī)”或“無刷直流電動機(jī)”），由于電機(jī)是無刷結(jié)構(gòu)，必須采用電力電子變流器（變頻器）來取代了直流電機(jī)的機(jī)械換向器，所以電機(jī)和變頻器無論在研究、制造以及應(yīng)用，二者是無法割裂的。

無轉(zhuǎn)子位置傳感器的控制系統(tǒng)，已經(jīng)取得重大進(jìn)步和在市場的成功應(yīng)用，自控變頻控制方式或他控變頻方式都可采用矢量控制，其按轉(zhuǎn)子磁場定向的矢量控制比異步電機(jī)更為簡單。今后的主要任務(wù)是進(jìn)一步拓展同步電動機(jī)變頻傳動的應(yīng)用范圍。

現(xiàn)在所生產(chǎn)的變頻器同步變頻系統(tǒng)和異步變頻系統(tǒng)在硬件上并無太大區(qū)別，甚至可以直接使用，其主要區(qū)別在控制軟件上。以ABB為例，欲將普通的交流傳動紙機(jī)系統(tǒng)改造成一個永磁同步傳動的紙機(jī)系統(tǒng)并不困難，紙廠僅需要購買新的傳動電機(jī)，同時(shí)將ABB的常規(guī)變頻器（包括早期生產(chǎn)的變頻器，如ACS600）通過下載PM-DTC軟件來升級即可。

    2  矩陣變頻器實(shí)用化。

多年來，電氣傳動專家一直都認(rèn)為“矩陣變換”技術(shù)的變頻器將會是下一代變頻器。自從1976年由L.Gyllglli提出矩陣變換理論后，世界幾個主要的傳動供應(yīng)商都一直在研究該項(xiàng)技術(shù)，當(dāng)然也包括我國的院校和研究單位在內(nèi)。大家都知道，由于矩陣式交-交變頻器是一種新型交交直接變頻器，省去了中間直流環(huán)節(jié)，從而省去了體積大、價(jià)格貴的電解電容；它能實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)為l，輸入電流為正弦且能四象限運(yùn)行；系統(tǒng)的功率密度大，并能實(shí)現(xiàn)輕量化。典型的矩陣式變頻器由九個直接接于三相輸入和輸出之間的開關(guān)陣組成，輸出由三個電平組成，諧波含量比較小；其功率電路簡單、緊湊，并可輸出頻率、幅值及相位可控的正弦負(fù)載電壓；矩陣變換器的輸入功率因數(shù)可控，可在四象限工作。 

雖然矩陣變換器有很多優(yōu)點(diǎn)，但是在其換流過程中不允許存在兩個開關(guān)同時(shí)導(dǎo)通的或者關(guān)斷的現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)起來比較困難；矩陣變換器最大輸出電壓能力低，器件承受電壓高也曾是此類變換器一個很大軟肋。

盡管矩陣變頻器的產(chǎn)品化過程比較艱難，但是最終可供商業(yè)化運(yùn)行的產(chǎn)品終將誕生。日本安川經(jīng)過長達(dá)20年的研究和開發(fā)，在2002年世界上首家推出低壓矩陣變頻器Varispeed AC系列；2004年4月漢諾威國際展覽會上安川展示了矩陣變頻器的原型；2005年首家推出高壓矩陣變頻器FS Drive-MX1S系列。2006年5月日本富士電機(jī)也推出了用于高速電梯FRENIC-MXC矩陣變頻器。 之后，安川又開發(fā)了高壓矩陣變頻器FS Drive-MX1H專用系列和用于風(fēng)電的Enewin系列，電壓等級3kV，功率范圍 1.5MW~6MW。2015年3月，超越傳統(tǒng)變頻器的新一代安川電機(jī)矩陣式變頻器U1000隆重登場，U1000具有有效抑制電源高次諧波、充分利用再生能源、實(shí)現(xiàn)良好節(jié)能效果等卓越特點(diǎn)。1臺U1000可以幫助客戶實(shí)現(xiàn)損耗減少約19%、接線減少約70%、設(shè)置面積減少約65%、重量減少約81%，為客戶在節(jié)能降耗、節(jié)省設(shè)備空間提供了全新的解決方案。

    3  變頻傳動系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化

在網(wǎng)絡(luò)化日益普及的今天，變頻傳動系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化已成趨勢。要求變頻器能通過現(xiàn)場總線模塊ProfibusDP、Interbus、DeviceNet、CANOpen和ModbusPlus等非常簡單地集成到現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)中去。而且通過現(xiàn)場總線模塊，可以不考慮變頻器的型號，而以同一種語言來與不同功率段、不同型號的變頻器進(jìn)行組構(gòu)，如功率、速度、轉(zhuǎn)矩、電流、設(shè)定值等。

通過高速通訊連接的變頻器系統(tǒng)可以最大程度上降低系統(tǒng)維護(hù)時(shí)間、提高生產(chǎn)效率、減少運(yùn)行成本。由于采用了通訊方式，可以通過計(jì)算機(jī)來方便地進(jìn)行組態(tài)和系統(tǒng)維護(hù)，包括上傳、下載、復(fù)制、監(jiān)控、參數(shù)讀寫等。

    4  優(yōu)勝劣汰是規(guī)律

目前，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)我國的變頻器企業(yè)三百多個，數(shù)量很多，然而真正有實(shí)力、上規(guī)模有后勁的企業(yè)不過1/10，按照行業(yè)競爭和發(fā)展的規(guī)律，要不了多久變頻器也會像彩電、冰箱、洗衣機(jī)一樣，通過優(yōu)勝劣汰最終留下為數(shù)不多的幾家企業(yè)，這是行業(yè)整合、發(fā)展的必由之路。這無論對國家、對行業(yè)、對品牌、對民生都是件好事。而將近30家的高壓變頻器生產(chǎn)企業(yè)，產(chǎn)品的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相對單一，在功率以及性能方面與國外還有較大差距。

本文討論的今后變頻器的發(fā)展和應(yīng)用方向或許并不準(zhǔn)確，因?yàn)榭萍嫉娘w速發(fā)展隨時(shí)會修改原先的判斷，就像“特斯拉”可能改變電動汽車的發(fā)展方向一樣。

限于篇幅，討論至此，文章所述難免有誤，觀點(diǎn)難免有所偏頗，還望批評指正。