變頻器- 產品介紹、推薦及使用指南

變頻器是一種用於調節感應馬達與永磁同步馬達（IM/PM）速度的設備。在市場上有多家品牌提供變頻器產品，包括三菱（Mitsubishi）、西門子（Siemens）、國際牌（Panasonic）、安川（Yaskawa）、台達（Delta）和士林電機（Shihlin Electric）等。這些品牌的變頻器具備不同的控制模式（如V/F、無感測器向量、永磁馬達控制）、通訊協定、內建安全（如STO）與能源效率功能，可依產線、風機泵浦與起重等不同需求選用。

關鍵要點

• 變頻器可透過V/F、無感測器向量（SVC）或永磁馬達控制（PM/FOC）實現精確速度/轉矩控制，並可內建STO等安全功能。
• 主流品牌系列已支援多種工業通訊（如Modbus、PROFINET、EtherNet/IP、EtherCAT），便於與PLC/SCADA整合。
• 選型時需確認電壓等級、功率與額定電流、過載能力、環境條件、制動/再生與諧波/EMC配套。
• 載波頻率與馬達/電纜/濾波器配置會影響噪音與發熱；提升載波頻率可降低馬達可聽噪音但會增加損耗，需平衡熱設計。
• 起重機與電梯等應用需符合專用安全與法規，必須選用具對應認證與功能的專用系列。

三菱 Mitsubishi 變頻器

三菱變頻器以高可靠性與廣泛的通訊/安全配套著稱。現行主力系列包含FR-E800（中小功率、通用/風機泵浦）與FR-A800（中大型、要求較高的傳動）。兩系列支援IM/PM馬達控制、無感向量控制、可選載波頻率調整，並提供多樣通訊選件（如Modbus、EtherNet/IP、PROFINET、EtherCAT等）。多數機型提供內建或選配STO安全功能，便於安全停機整合。

在通風空調、水泵、機械傳動、輸送線等常見場域，三菱變頻器能提供穩定的速度/轉矩控制與節能策略。若需低噪音運轉，可在符合熱設計與EMC配套前提下適度提高載波頻率，並搭配屏蔽電纜與EMC濾波器以降低噪音與電磁干擾。

總結來說，三菱變頻器提供完善的控制模式、通訊與安全功能。依應用需求選擇FR-E800或FR-A800，可兼顧效率、可靠性與擴充性。

西門子 Siemens 變頻器

西門子SINAMICS系列涵蓋廣泛應用：G120（通用模組化）、G120X（風機/泵浦）、G115D（分散式/輸送線）與V20（入門型）。各系列支援IM/PM控制、豐富通訊（PROFINET等）與STO安全，並提供風機泵浦專用功能（多泵控制、睡眠/喚醒、節能曲線）。

為避免以單一尺寸泛化整個系列，西門子各系列依框號提供不同功率/尺寸。一般而言，V20覆蓋約0.12–30 kW（單/三相）、G120/G120X可達數百kW等級，G115D適合分散式就地安裝，SINAMICS家族亦有擴展至更高功率段的方案。實際尺寸、電流與外形需依框號（Frame size）與選配件查閱對應型錄。

總結來說，西門子變頻器以模組化、豐富通訊與完善的風機泵浦功能見長，適合工業自動化、設備控制與節能改造專案。

西門子 Siemens 變頻器產品特點：

• 支援IM/PM與無感向量控制，並提供風機泵浦專用演算法。
• 通訊齊全：PROFINET等工業乙太網，便於與PLC/SCADA整合。
• STO安全功能，框號選配豐富，易於擴充。
• G115D分散式設計，縮短佈線並提升現場維護彈性。
• 風機/泵浦應用提供節能功能與多泵協調控制。

西門子 Siemens 變頻器技術參數：

國際牌 PANASONIC 變頻器

國際牌（Panasonic）變頻器以小型化、易於設定與高可靠度著稱，支援基本V/F與向量控制，適合設備配電盤空間受限的場合。機型提供常用通訊介面與I/O，並可搭配EMC配件與屏蔽電纜以提升抗干擾能力。

在風機泵浦、一般輸送與輕載機械控制上，國際牌變頻器以簡潔面板與預設參數縮短導入時間，並兼顧成本效益。選型時建議確認額定電流、過載能力與環境溫度對降額的影響。

作為具備完整售後支援的品牌，國際牌提供穩定耐用的通用型方案，適合中小型機台或產線節能改造。

國際牌 PANASONIC 變頻器產品特點：

• 小型化機身，適合盤內空間受限應用。
• 支援V/F與向量控制，快速啟用常見負載。
• 面板操作直覺、參數精簡，縮短導入時間。
• 提供常用通訊與I/O，便於基本系統整合。
• 具成本效益，可靠性佳。

國際牌 PANASONIC 變頻器適合一般通用場景，能提供穩定與高效的控制。

安川 Yaskawa 變頻器

安川變頻器在機械設備、輸送與風機泵浦等應用廣泛。針對噪音，可依需求調整載波頻率並配置屏蔽電纜/EMC濾波器，同時留意散熱與降額條件。U1000在對諧波限制嚴格的場合具優勢。

在自動化產線中，安川變頻器可提供精確速度控制與通訊整合，提升生產效率與品質。選型時建議確認過載能力（一般/重載）、再生或制動需求與環境條件。

安川變頻器應用案例

• 機械生產線：以GA500/GA700實現速度閉環或高轉矩低速控制，提升節拍穩定性。
• 建築設施：風機/水泵採平方律節能控制，常見節能幅度可達20–50%，依負載曲線而異。
• 自動化控制系統：提供工業網路擴充與參數模板，加速多站點複製與維護。

總結來說，安川變頻器提供完整系列與低諧波解決方案，並兼顧穩定性與整合便利性。

台達 Delta 變頻器

台達變頻器以高CP值與齊全產品線著稱。現行常見系列包含MS300（小型通用）與C2000/C2000 Plus（高性能/多功能）。機型普遍支援IM/PM控制、無感向量與多種通訊，部分機型提供STO。

台達機型提供靈活的I/O與參數群組，便於快速導入；針對低噪音需求可調整載波並搭配EMC配套。適用於水泵、風機、空調、輸送與機械傳動等。

綜上所述，台達 Delta 變頻器兼顧易用性與效能，適合新建與改造專案。

士林電機 Shihlin Electric 變頻器

士林電機變頻器具備良好性價比與在地化服務，常見SVF/SVF-n等系列提供V/F與向量控制、常用通訊與I/O，並可依應用選配EMC配件。針對噪音與干擾，建議依實務配置屏蔽電纜與濾波器、確保接地品質。

士林電機產品線涵蓋一般通用到風機泵浦場景，協助在台灣市場的系統整合與維運支援。

變頻器原理和功能

變頻器透過整流與DC母線，再由逆變器調變輸出頻率與電壓，以控制馬達速度與轉矩。主流控制模式包括V/F、無感向量（SVC）與永磁馬達向量控制（PM/FOC）。

實務上，載波頻率設定、馬達與電纜選型、EMC濾波器與正確接地會影響可聽噪音、發熱與電磁干擾。根據應用在效率、噪音與溫升之間取得平衡尤為關鍵。

除了速度/轉矩控制，多數變頻器提供起動/停止邏輯、保護（過壓/過流/過熱/短路）、通訊整合、內建STO等功能，以提升系統安全與穩定性。

變頻器使用指南

使用變頻器前，建議依下列步驟規劃，以確保正確應用與安全：

1. 確定需求：定義負載類型（風機/泵浦/定轉矩）、電壓等級、功率/額定電流與過載需求，明確通訊整合與安全（STO）要件。
2. 設置和接線：依品牌/型號手冊進行安裝接線；注意輸入電源、接地、屏蔽電纜與EMC濾波器配置。
3. 參數設置：依負載選擇控制模式（V/F或向量/PM），設定電機額定值、加減速、上限/下限頻率與通訊參數。
4. 測試和調整：分段測試、驗證電流/溫升與噪音表現，必要時調整載波頻率與參數。
5. 維護和保養：定期檢視散熱、端子緊固、環境溫濕度與故障記錄，規劃預防性維護。

遵循上述指南，可提升控制精度、穩定性與節能成效。

使用變頻器的益處

常見效益包括節能、控制精度與壽命提升，且可改善噪音與振動表現。風機/泵浦類負載依平方律，部分場合可達20–50%節能，實際需視負載曲線而定。

• 節能效果：依需求調整轉速，降低無謂能耗與機械磨損。
• 提高控制精度：向量/PM控制提升低速轉矩與速度穩定度。
• 延長設備壽命：軟起停降低衝擊；完善保護機制減少故障。
• 降低噪音與振動：優化控制與載波設定、搭配EMC配套可改善體感噪音。

變頻器應用案例

以下案例說明不同負載特性與控制重點，評估節能與回收期時應以實際工況曲線為準。

應用案例1：風扇系統

大型建築通風以變頻控制風量，依平方律可顯著降低能耗。透過睡眠/喚醒、最小風量與BMS通訊（如PROFINET）維持舒適與效率。

應用案例2：水泵系統

依壓力/流量需求變速控制，維持穩定水壓並減少啟停衝擊與維修成本。多泵輪替/均衡運轉可延長壽命。

應用案例3：起重機控制

需選用具起重專用功能與安全認證（如STO/SS1、制動控制、搖擺抑制）的機型與系列，並符合相關標準與現場安全規範。

應用案例4：電梯系統

涉及乘客安全，需選用電梯專用變頻器與對應認證（如適用之EN 81-20/50等要求）及專用功能（平層、救援、制動控制），不可以通用變頻器直接替代。

透過正確選型與參數化，變頻器能兼顧效率、穩定與安全，並降低運轉成本。

各家品牌變頻器特點比較

以下為各品牌特點與應用焦點摘要。

可依電壓等級、功率段、控制模式、通訊與安全功能，選擇最適合的品牌與系列。

各類型變頻器特點

依應用可分為低壓與中高壓等級，並有泵浦專用驅動器等細分機型。

低壓變頻器

主要用於一般工業設備（常見輸入三相380–480 V），操作簡單、成本較低，廣泛應用於風機、水泵、輸送與機械傳動。

高壓變頻器

常見中壓等級如3.3/4.16/6/6.6/10/11 kV，適用大型風機、壓縮機、礦業與鋼鐵等。拓撲常見級聯H橋（CHB）或中點鉗位等，需配套變壓器、濾波與保護系統，並依規範設計保護與安全。

泵浦專用驅動器

提供多泵控制、PID壓力/流量維持、睡眠/喚醒與防乾轉等功能，適合HVAC與給排水系統的高效節能控制。

變頻器廠家推薦

三菱（FR-E800/FR-A800）、西門子（SINAMICS G120/G120X/G115D/V20）、國際牌（Panasonic）、安川（GA500/GA700/U1000）、台達（MS300/C2000）與士林電機（SVF系列）皆具良好口碑與完善的在地支援，能依應用提供相應解決方案。

三菱著重可靠性與通訊/安全整合；西門子強於模組化與PROFINET網路；士林電機兼具性價比與在地服務。

依實際工況、通訊與安全需求選擇對應系列與框號，並核對型錄之額定電流、過載能力與外形尺寸。

變頻器的未來發展趨勢

在工業自動化與節能需求驅動下，變頻器朝更高效率、更智慧與更友善整合發展：強化PM/同步磁阻控制、內建安全、原生工業乙太網、雲端/邊緣資料介面與內建節能/諧波管理功能。

隨著IIoT與AI應用，變頻器將更易於連網監控、預測維護與能耗分析，並在合規框架下提升系統可靠性與可用性。

未來產品將在能效、通訊與安全上持續演進，並更貼近風機泵浦、物流輸送與專用行業的需求。

結論

變頻器是工業與建築設備的重要驅動核心。選型應聚焦負載特性、控制模式、通訊、STO安全與環境條件，並確保EMC/諧波配套。依品牌與系列特性，能在效率、可靠性與整合性間取得最佳平衡。

結合正確參數化與維護策略，變頻器可同時實現節能、穩定與合規運轉，支援長期營運目標。