1、變頻器的概念、分類和應(yīng)用

變頻器，即交流電動機變頻調(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、制動單元、驅(qū)動單元、檢測單元、微處理器單元等組成。工作時，微處理器單元根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置和檢測單元測得的信號輸出驅(qū)動脈沖，經(jīng)過驅(qū)動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，進而達到調(diào)節(jié)電動機速度的目的（根據(jù)交流感應(yīng)/異步電動機轉(zhuǎn)速與頻率成正比的特點）。

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)的儲能方式劃分，又可分為電流型和電壓型變頻器；按電壓等級劃分，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)、無級調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。因此有以下幾個方面的功效：（1）實現(xiàn)電動機的節(jié)能運行。由于電動機的輸出功率與轉(zhuǎn)速成正比，因此在負(fù)載不變的情況下，電動機降速運行后，其輸出功率相應(yīng)減小，整體能耗也隨之降低，進而實現(xiàn)節(jié)能減排目的。（2）實現(xiàn)電動機的軟起動和軟停止，以減小電動機的起動電流、減小電動機對電網(wǎng)容量的需求和對電網(wǎng)的沖擊、避免電動機起停時的機械沖擊等，進而降低前期設(shè)備的資金投入、延長電動機及負(fù)載設(shè)備的壽命、減少設(shè)備維修費用。（3）取代直流電動機，滿足各種場合、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，變頻器實現(xiàn)了媲美直流電動機的快速響應(yīng)和高精度控制，可取代直流電動機實現(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)用功能和保護功能，應(yīng)用功能如：PID調(diào)節(jié)、抱閘功能、簡易PLC等，使變頻器可應(yīng)用在吊裝起重、紡織等行業(yè)，擴大了變頻器的應(yīng)用范圍；保護功能如過流、過壓、短路、過載保護等，使變頻器和電機運行更可靠、安全。

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

2、變頻器行業(yè)發(fā)展概況

相對于工業(yè)化國家來說，我國變頻器行業(yè)起步較晚，20世紀(jì)70年代末到80年代，我國變頻器研制階段才開始，這階段主要是機械部天津電氣傳動所（電壓型）和機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外進口階段，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、西門子等相繼進入中國，國內(nèi)廠家在技術(shù)引進的背景下也陸續(xù)研制出國產(chǎn)變頻器。進入21世紀(jì)，隨著國內(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)模迅速擴大，內(nèi)資品牌逐漸崛起，內(nèi)資品牌的市場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，國產(chǎn)變頻器出現(xiàn)了百家爭鳴的局面，國產(chǎn)變頻器迅猛發(fā)展，涌現(xiàn)出了大批優(yōu)秀的國產(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)以及價格優(yōu)勢，進一步擴大市場份額。

我國變頻器生產(chǎn)廠家現(xiàn)有300多家，但是實力和規(guī)模參差不齊，個別企業(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，我國變頻器市場一直保持著12%～15%的增長率，截止到2013年全國變頻器市場規(guī)模約為285億元，預(yù)計變頻器市場需求仍將保持10%以上的增長。變頻器行業(yè)前景分析統(tǒng)計，我國變頻器總的潛在市場空間大約為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低于690V的可調(diào)輸出頻率交流電機驅(qū)動裝置，最早起步于20世紀(jì)50年代末的美國，21世紀(jì)以來我國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年我國低壓變頻器行業(yè)市場規(guī)模為92.60億元，2013年我國低壓變頻器行業(yè)規(guī)模已經(jīng)達到214.05億元，年復(fù)合增長率為12.72%。根據(jù)中自傳媒研究部《2013年中國低壓變頻器市場研究報告》，我國低壓變頻器市場增速將繼續(xù)維持10%以上，2016年市場總量將超過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)用在項目市場，或者大型機械設(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)機水泵應(yīng)用、復(fù)雜的機械應(yīng)用或者項目應(yīng)用，各大供應(yīng)商均有此功率段產(chǎn)品;小功率則以機械應(yīng)用為代表，主要是日系廠商和部分歐美及臺灣廠商，例如臺達、富士、三菱等。根據(jù)中字傳媒研究部報告，2012年低壓變頻市場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，機械負(fù)載及風(fēng)機水泵。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;機械負(fù)載占據(jù)市場的一半以上，包括紡織機械、包裝機械等主流機械設(shè)備，也包含非OEM領(lǐng)域的機械應(yīng)用。根據(jù)中字傳媒研究部報告，2012年低壓變頻市場按應(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)用市場分布同工業(yè)分布基本一致，據(jù)《2014年中國低壓變頻器市場研究報告》顯示，電梯、風(fēng)電、起重機械和紡織以及市政五大行業(yè)是低壓變頻器市場的主要應(yīng)用行業(yè)。

（2）低壓變頻器市場規(guī)模將持續(xù)穩(wěn)定增長

A、裝備制造業(yè)升級和新能源行業(yè)高速增長推動整個市場持續(xù)擴大

低壓變頻技術(shù)強調(diào)調(diào)節(jié)精確和范圍，在工業(yè)自動化領(lǐng)域與前端PLC控制和后端伺服電機等聯(lián)系緊密，共同組成工業(yè)自動化控制系統(tǒng)。“十二五”規(guī)劃提出要“改造升級制造業(yè)”，其中包括“發(fā)展先進裝備制造業(yè)”，而提升自動化水平將成為重點。而低壓變頻需求與整體工業(yè)發(fā)展水平直接相關(guān)，隨著整個制造業(yè)下游裝備升級，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，哥本哈根會議后新能源投資成為世人矚目的焦點，新能源、低碳經(jīng)濟成為各國發(fā)展的重點，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)電自動化系統(tǒng)控制技術(shù)是風(fēng)力發(fā)電機組的關(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，我國風(fēng)電裝機將達到1億千瓦，如此巨大的市場空間必將帶動整個低壓變頻行業(yè)持續(xù)較快增長。

B、進口替代成為國產(chǎn)低壓變頻廠家搶占市場份額的長期動力

整個低壓變頻行業(yè)主要由歐美和日系廠商占據(jù)，隨著國內(nèi)變頻器技術(shù)的不斷提高和成熟，產(chǎn)品價格已經(jīng)成為下游客戶首要考慮因素。鑒于目前國內(nèi)外廠商價格差距依然較大，而且國內(nèi)主要低壓變頻器生產(chǎn)廠商優(yōu)勢領(lǐng)域相對分散，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)在電梯和注塑機市場，由于競爭差異化的細(xì)分，國內(nèi)變頻器廠商短期內(nèi)并不會出現(xiàn)激烈競爭的格局，因此進口替代在一段時間內(nèi)將是國內(nèi)低壓變頻器廠商保持高增速的主要因素。

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