步入21世纪后,国产变频器逐步崛起,现已逐渐抢占高端市场。上海和深圳成为国产变频器发展的前沿阵地,涌现出了像汇川变频器、英威腾变频器、安邦信变频器、欧瑞变频器等一批知名国产变频器。变频器还可以广泛应用于传送、起重、挤压和机床等各种机械设备控制领域,它可以提高工艺水平和产品质量,减少设备的冲击和噪声,延长设备的使用寿命。采用变频调速控制后,使机械系统简化,操作和控制更加方便,有的甚至可以改变原有的工艺规范,从而提高了整个设备的功能。那么,当前我国变频器行业发展行情如何?
变频器(Variable-frequency Drive,VFD)是应用变频技术与微电子技术,通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流(交流变直流)、滤波、逆变(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率,根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压,进而达到节能、调速的目的,另外,变频器还有很多的保护功能,如过流、过压、过载保护等等。随着工业自动化程度的不断提高,变频器也得到了非常广泛的应用。
20世纪60年代以后,电力电子器件普遍应用了晶闸管及其升级产品。但其调速性能远远无法满足需要。1968年以丹佛斯为代表的高技术企业开始批量化生产变频器,开启了变频器工业化的新时代。70年代开始,脉宽调制变压变频(PWM-VVVF)调速的研究得到突破,20世纪80年代以后微处理器技术的完善使得各种优化算法得以容易的实现。
变频电气系统是智能制造框架中实现工业自动化控制的主要组成,其采用闭环控制,参数超调波动范围小,可对偏差进行及时控制,电机运转时加速、减速还可根据工艺要求自动调节,控制精度高。变频电气系统还具有十分灵敏的故障检测、诊断及数字显示功能,提高了生产设备运行的可靠性。除在风机、泵类负载上的应用以外,变频调速还可广泛应用于传送、卷绕、起重、挤压及机床等各种机械设备控制领域,以延长设备的正常工作周期及使用寿命,简化操作及控制系统,甚至改变原有的工艺规范,从而提高整套生产设备的控制水平,进而提高产成品率。
中国国产变频器企业这几年市场份额一直在逐年增加。从各品牌的市场份额来看,外资品牌占据变频器市场的主要份额,上世纪80年代日本企业率先进入我国的变频器市场,之后欧美品牌大量涌入,形成了欧美与日本品牌共同主导我国变频器市场的竞争格局。近年来,进口替代进程正在不断推进,国产企业正在逐步占据日本企业市场份额。从2017年至2020年日本变频器行业市场份额逐年下降,国产品牌的上升且维持在33%左右,欧美品牌则依旧是变频器市场份额占比最高的。2020年,欧美品牌市场份额占比为56%,国产品牌市场份额占比为33%,日本品牌的市场份额占比为12%。

数据来源:中研网整理
以采矿业为例,早期矿车提升系统多采用传统的转子串电阻进行电机调速,这种调速方式相对落后,存在电能消耗过大、工作稳定性差及缺乏故障诊断等问题。加装变频电气系统后,企业生产系统可按照设计的速度曲线自主进行速度控制,提升了控制系统的智能化程度及安全性、降低了系统的操作难度。此外,在变频调速技术作用下,电机提升过程完全依靠电力牵引与制动,制动闸瓦只需在停车及安全回路保护动作时才进行抱闸,大幅度减少了闸瓦的磨损,延长设备使用寿命。
根据中研普华研究院《2021-2027全球与中国变频器市场现状及未来发展趋势报告》显示:
全球市场主要厂商变频器销量(2019-2021)
3.1.1 全球市场主要厂商变频器销量(2019-2021)
图表:2019-2021年全球市场主要厂商变频器销量及预测
数据来源:中研普华产业研究院
3.2 变频器行业集中度、竞争程度分析
进入到20世纪80年代中后期,美、日、德、英等发达国家的 VVVF变频器技术实用化,商品投入市场,得到了广泛应用。 最早的变频器是日本人买了英国专利研制的。不过美国和德国凭借电子元件生产和电子技术的优势,高端产品迅速抢占市场。
中国国产变频器企业这几年市场份额一直在逐年增加。从各品牌的市场份额来看,外资品牌占据变频器市场的主要份额,上世纪80年代日本企业率先进入我国的变频器市场,之后欧美品牌大量涌入,形成了欧美与日本品牌共同主导我国变频器市场的竞争格局。近年来,进口替代进程正在不断推进,国产企业正在逐步占据日本企业市场份额。从2017年至2020年日本变频器行业市场份额逐年下降,国产品牌的上升且维持在33%左右,欧美品牌则依旧是变频器市场份额占比最高的。2020年,欧美品牌市场份额占比为56%,国产品牌市场份额占比为33%,日本品牌的市场份额占比为12%。
随着用户需求的进步和多样化,变频器产品的功能在不断完善和增加,集成度和系统化程度也越来越高,并且已经出现某些领域专用节能变频器产品。变频器的节能原理为:变频器使得电动机及其拖动负载在无需任何改动的情况下即可按照生产工艺要求调整转速输出,降低了电机功耗,在节能减排领域有着巨大独特的优势,达到了系统高效运行的目的。
在纺织厂工业中,当空调电机由变频调速器控制时,可根据车间环境条件对风机进行无级调节,扩大了调节范围。由于大部分风扇工作在50-80%的效率,所以具有很好的节电效果,最高可达60%左右;在水泵控制的应用中,可以根据水量来调节供水泵的转速,从而节约能源,实现近恒压供水。通过可编程控制器或工控机的控制,利用变频技术实现多台电机的同步协调运行。每个机构的运动都是根据生产过程曲线来控制的,从而简化了机构。比如粗纱机采用变频调速,取消了锥轮变速机构,克服了锥轮变速带打滑、不准确的问题。
至于细纱机,由于成型机构中的成型凸轮采用变频技术控制,克服了成型凸轮造成桃底停止、桃顶冲击的现象。因此细纱辊形状好。以便于下一道工序的高速退绕。
工业4.0已经成为未来制造业的标配,对于自动化厂家来说,如何将自身的设备无缝的接入工业4.0的网络这一问题亟需考虑。
未来的变频器不再是一个原生态的产品,更多的是一个平台。变频器所有的变化都是基于工业自动化行业的变化来展开的,随着大规模定制化需求的持续深化,未来,以大中型国有企业为核心的头部用户也开始逐步接受国产化的概念,国产厂家将迎来一个比较大的市场机会。
全球与中国变频器行业研究报告重点分析了重点变频器企业的经营现状及发展格局,并对未来几年行业的发展趋向进行了专业的预判。未来变频器行业将如何发展?请点击查看中研普华研究院报告《2021-2027全球与中国变频器市场现状及未来发展趋势报告》。

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