1、變頻器的概念、分類和應(yīng)用

變頻器，即交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速控制器，是一種電力轉(zhuǎn)換設(shè)備，它將電壓固定、頻率固定的交流電源變換成電壓、頻率可調(diào)節(jié)的交流電源。變頻器主要由電力變換單元、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測(cè)單元、微處理器單元等組成。工作時(shí)，微處理器單元根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置和檢測(cè)單元測(cè)得的信號(hào)輸出驅(qū)動(dòng)脈沖，經(jīng)過驅(qū)動(dòng)單元放大之后直接控制電力變換單元中IGBT的通斷來調(diào)整輸出電源的電壓和頻率，進(jìn)而達(dá)到調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)速度的目的（根據(jù)交流感應(yīng)/異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與頻率成正比的特點(diǎn)）。

變頻器根據(jù)不同標(biāo)準(zhǔn)有多種的分類方式，如按應(yīng)用范圍劃分，變頻器可分為通用型變頻器和專用型變頻器；按轉(zhuǎn)換方式劃分，可分為交-交變頻器和交-直-交變頻器；在交-直-交變頻器中，按直流環(huán)節(jié)的儲(chǔ)能方式劃分，又可分為電流型和電壓型變頻器；按電壓等級(jí)劃分，可分為低壓變頻器、中壓變頻器和高壓變頻器等。

變頻器最主要的功能是連續(xù)、無級(jí)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。因此有以下幾個(gè)方面的功效：（1）實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的節(jié)能運(yùn)行。由于電動(dòng)機(jī)的輸出功率與轉(zhuǎn)速成正比，因此在負(fù)載不變的情況下，電動(dòng)機(jī)降速運(yùn)行后，其輸出功率相應(yīng)減小，整體能耗也隨之降低，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目的。（2）實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)和軟停止，以減小電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流、減小電動(dòng)機(jī)對(duì)電網(wǎng)容量的需求和對(duì)電網(wǎng)的沖擊、避免電動(dòng)機(jī)起停時(shí)的機(jī)械沖擊等，進(jìn)而降低前期設(shè)備的資金投入、延長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)及負(fù)載設(shè)備的壽命、減少設(shè)備維修費(fèi)用。（3）取代直流電動(dòng)機(jī)，滿足各種場(chǎng)合、設(shè)備的工藝需求，提高生產(chǎn)效率或改善產(chǎn)品質(zhì)量。由于矢量控制技術(shù)的引入，變頻器實(shí)現(xiàn)了媲美直流電動(dòng)機(jī)的快速響應(yīng)和高精度控制，可取代直流電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)各種工藝調(diào)速，更節(jié)省空間、安裝和使用維修也更方便。另外，變頻器還有很多的應(yīng)用功能和保護(hù)功能，應(yīng)用功能如：PID調(diào)節(jié)、抱閘功能、簡(jiǎn)易PLC等，使變頻器可應(yīng)用在吊裝起重、紡織等行業(yè)，擴(kuò)大了變頻器的應(yīng)用范圍；保護(hù)功能如過流、過壓、短路、過載保護(hù)等，使變頻器和電機(jī)運(yùn)行更可靠、安全。

目前，變頻器在我國(guó)各行業(yè)均已得到廣泛應(yīng)用，如冶金、化工、造紙、機(jī)械等行業(yè)。具體應(yīng)用更廣，小型的應(yīng)用如各行業(yè)的鼓風(fēng)機(jī)、輸送機(jī)、給料機(jī)、攪拌機(jī)、研磨機(jī)、粉碎機(jī)、切紙機(jī)、壓延機(jī)、擠壓機(jī)、閥門、壓縮機(jī)、冷卻塔、塑料機(jī)械、電梯、各種紡織機(jī)械，大型的應(yīng)用領(lǐng)域如造紙廠的造紙機(jī)、模具廠的注塑機(jī)、冶金廠軋鋼機(jī)，以及化工等行業(yè)的大型風(fēng)機(jī)、水泵、起重機(jī)、輸油管道等。

2、變頻器行業(yè)發(fā)展概況

相對(duì)于工業(yè)化國(guó)家來說，我國(guó)變頻器行業(yè)起步較晚，20世紀(jì)70年代末到80年代，我國(guó)變頻器研制階段才開始，這階段主要是機(jī)械部天津電氣傳動(dòng)所（電壓型）和機(jī)械部西安電力電子技術(shù)所（電流型）研制開發(fā)。20世紀(jì)80年代末到90年代末為通用變頻器國(guó)外進(jìn)口階段，最早是日本三墾SVF型和日本富士G5/p5型，接著三菱、安川、東芝、松下、ABB、AB、西門子等相繼進(jìn)入中國(guó)，國(guó)內(nèi)廠家在技術(shù)引進(jìn)的背景下也陸續(xù)研制出國(guó)產(chǎn)變頻器。進(jìn)入21世紀(jì)，隨著國(guó)內(nèi)電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展，變頻器行業(yè)規(guī)模迅速擴(kuò)大，內(nèi)資品牌逐漸崛起，內(nèi)資品牌的市場(chǎng)份額也開始逐漸提升。從2006年左右開始，由于智能功率模塊的出現(xiàn)與發(fā)展，使得變頻器企業(yè)只要做控制部分電路及主電源回路和外殼就可以生產(chǎn)出成熟的產(chǎn)品，國(guó)產(chǎn)變頻器出現(xiàn)了百家爭(zhēng)鳴的局面，國(guó)產(chǎn)變頻器迅猛發(fā)展，涌現(xiàn)出了大批優(yōu)秀的國(guó)產(chǎn)變頻器品牌，內(nèi)資品牌借助本地化生產(chǎn)、服務(wù)網(wǎng)絡(luò)以及價(jià)格優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步擴(kuò)大市場(chǎng)份額。

我國(guó)變頻器生產(chǎn)廠家現(xiàn)有300多家，但是實(shí)力和規(guī)模參差不齊，個(gè)別企業(yè)仍采用作坊式的生產(chǎn)模式，主要品牌維持在20～30家。近年來，我國(guó)變頻器市場(chǎng)一直保持著12%～15%的增長(zhǎng)率，截止到2013年全國(guó)變頻器市場(chǎng)規(guī)模約為285億元，預(yù)計(jì)變頻器市場(chǎng)需求仍將保持10%以上的增長(zhǎng)。變頻器行業(yè)前景分析統(tǒng)計(jì)，我國(guó)變頻器總的潛在市場(chǎng)空間大約為1200億～1800億元。

3、低壓變頻器行業(yè)發(fā)展概況

低壓變頻器為電壓等級(jí)低于690V的可調(diào)輸出頻率交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，最早起步于20世紀(jì)50年代末的美國(guó)，21世紀(jì)以來我國(guó)低壓變頻器逐步崛起。根據(jù)中自傳媒研究部數(shù)據(jù)顯示：2006年我國(guó)低壓變頻器行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模為92.60億元，2013年我國(guó)低壓變頻器行業(yè)規(guī)模已經(jīng)達(dá)到214.05億元，年復(fù)合增長(zhǎng)率為12.72%。根據(jù)中自傳媒研究部《2013年中國(guó)低壓變頻器市場(chǎng)研究報(bào)告》，我國(guó)低壓變頻器市場(chǎng)增速將繼續(xù)維持10%以上，2016年市場(chǎng)總量將超過260億元。

低壓變頻器按照不同的用戶群體分為四個(gè)部分:<=7.5KW, 11-30KW, 37-90KW，及>=110KW，其中30KW以下低壓變頻器的應(yīng)用最為普遍。大功率主要應(yīng)用在項(xiàng)目市場(chǎng)，或者大型機(jī)械設(shè)備，廠商也以歐美系為主，例如西門子，ABB，安弗森（Afsen）;中等功率應(yīng)用最多，包括傳統(tǒng)的風(fēng)機(jī)水泵應(yīng)用、復(fù)雜的機(jī)械應(yīng)用或者項(xiàng)目應(yīng)用，各大供應(yīng)商均有此功率段產(chǎn)品;小功率則以機(jī)械應(yīng)用為代表，主要是日系廠商和部分歐美及臺(tái)灣廠商，例如臺(tái)達(dá)、富士、三菱等。根據(jù)中字傳媒研究部報(bào)告，2012年低壓變頻市場(chǎng)各功率段分布情況如下圖所示：

低壓變頻器按照不同的應(yīng)用負(fù)載，分為提升負(fù)載，機(jī)械負(fù)載及風(fēng)機(jī)水泵。其中提升負(fù)載主要指起重和電梯，也包含其他行業(yè)涉及到的提升類應(yīng)用，以ABB, Siemens、Yaskawa和安弗森(Afsen)為主;機(jī)械負(fù)載占據(jù)市場(chǎng)的一半以上，包括紡織機(jī)械、包裝機(jī)械等主流機(jī)械設(shè)備，也包含非OEM領(lǐng)域的機(jī)械應(yīng)用。根據(jù)中字傳媒研究部報(bào)告，2012年低壓變頻市場(chǎng)按應(yīng)用負(fù)載分類如下圖所示：

低壓變頻器產(chǎn)品發(fā)展和工業(yè)生產(chǎn)密切相關(guān)，其下游應(yīng)用市場(chǎng)分布同工業(yè)分布基本一致，據(jù)《2014年中國(guó)低壓變頻器市場(chǎng)研究報(bào)告》顯示，電梯、風(fēng)電、起重機(jī)械和紡織以及市政五大行業(yè)是低壓變頻器市場(chǎng)的主要應(yīng)用行業(yè)。

（2）低壓變頻器市場(chǎng)規(guī)模將持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)

A、裝備制造業(yè)升級(jí)和新能源行業(yè)高速增長(zhǎng)推動(dòng)整個(gè)市場(chǎng)持續(xù)擴(kuò)大

低壓變頻技術(shù)強(qiáng)調(diào)調(diào)節(jié)精確和范圍，在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域與前端PLC控制和后端伺服電機(jī)等聯(lián)系緊密，共同組成工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)。“十二五”規(guī)劃提出要“改造升級(jí)制造業(yè)”，其中包括“發(fā)展先進(jìn)裝備制造業(yè)”，而提升自動(dòng)化水平將成為重點(diǎn)。而低壓變頻需求與整體工業(yè)發(fā)展水平直接相關(guān)，隨著整個(gè)制造業(yè)下游裝備升級(jí)，低壓變頻行業(yè)將持續(xù)保持在15%左右的增速。

另外一方面，哥本哈根會(huì)議后新能源投資成為世人矚目的焦點(diǎn)，新能源、低碳經(jīng)濟(jì)成為各國(guó)發(fā)展的重點(diǎn)，技術(shù)最為成熟的風(fēng)能將是可再生能源的首選。而低壓變頻器廣泛應(yīng)用在風(fēng)電行業(yè)的傳動(dòng)系統(tǒng)中，主要作用是將頻率變化的風(fēng)電并入頻率恒定的電網(wǎng)，同向、同頻、同壓的作用。由于變頻器技術(shù)和風(fēng)電自動(dòng)化系統(tǒng)控制技術(shù)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的關(guān)鍵技術(shù)，風(fēng)電行業(yè)已經(jīng)成為低壓變頻器下游應(yīng)用行業(yè)中占比較大、增速較快的應(yīng)用行業(yè)。到2020年，我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)將達(dá)到1億千瓦，如此巨大的市場(chǎng)空間必將帶動(dòng)整個(gè)低壓變頻行業(yè)持續(xù)較快增長(zhǎng)。

B、進(jìn)口替代成為國(guó)產(chǎn)低壓變頻廠家搶占市場(chǎng)份額的長(zhǎng)期動(dòng)力

整個(gè)低壓變頻行業(yè)主要由歐美和日系廠商占據(jù)，隨著國(guó)內(nèi)變頻器技術(shù)的不斷提高和成熟，產(chǎn)品價(jià)格已經(jīng)成為下游客戶首要考慮因素。鑒于目前國(guó)內(nèi)外廠商價(jià)格差距依然較大，而且國(guó)內(nèi)主要低壓變頻器生產(chǎn)廠商優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域相對(duì)分散，如英威騰主要集中在起重、拉絲和煤炭，而匯川技術(shù)則體現(xiàn)在電梯和注塑機(jī)市場(chǎng)，由于競(jìng)爭(zhēng)差異化的細(xì)分，國(guó)內(nèi)變頻器廠商短期內(nèi)并不會(huì)出現(xiàn)激烈競(jìng)爭(zhēng)的格局，因此進(jìn)口替代在一段時(shí)間內(nèi)將是國(guó)內(nèi)低壓變頻器廠商保持高增速的主要因素。

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