变频器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。
当前,变频器在我国各个领域尤其是工业领域应用最为广泛,其上游主要原料有PCB与IGBT厂商,这两类原材料在变频器的生产成本中占比超过50%。目前新基建领域对变频器需求旺盛,其中上游企业高压器件订单量的提升带动高压变频器的需求。
从行业的发展来看,大部分企业在自身变频器产品的未来发展方向进行规划的时候,除了响应国家“十四五”规划的大方向外,也结合了企业自身的强势、特点进行了细分领域的业务拓展。通过对上游企业2020年全年经营情况以及公司发展规划的梳理可以发现,高压变频器的需求近年来有所增加,并且新兴产业仍保持着较高的需求,除此之外,以SiC、GaN 器件为代表的三代半导体器件势头正盛。在毛利率上,2020年大多数企业的毛利率水品处于30%-40%的区间中。其中,汇川技术作为变频器行业的龙头企业,2020年营收高达12.79亿,毛利率水平为46.95%。
以高端变频器为例,高压变频器具备较高的技术门槛,国际主流厂商较少,目前不超过十家,国内也仅有少数厂商具备研发、设计、生产、服务及技术支持的全流程综合实力。目前,国内、外主流高压变频器厂商已经占据了我国高压变频器市场的主要份额,形成了较稳定的竞争格局,产品价格、毛利水平波动相对稳定。高端市场的行业细分保证了产业生态的良性互动,中低端市场主要是变频技术在常规机械、风机及泵类的控制应用,竞争相对激烈。在高端市场,国外变频器制造商仍有较大的品牌优势,但部分国内品牌已具备进入高端市场的技术实力;在中低端市场,国、内外变频器制造商形成了直接的市场竞争格局。
近些年来,我国高新技术发展步步攀升,从制造业“大国”转型制造业“强国”,这也意味着我国工业自动化控制正在逐步摆脱海外品牌在技术上的枷锁,高新技术国产化是强国发展之必然。大传动变频器主要应用于节能和工艺控制两大领域,在单纯为实现节能的风机水泵类负载,汇川、英威腾等本土品牌已占据了较大份额。而在高端工艺控制领域,这一类市场具有连续生产,高速运行的特点,不仅对控制精度、响应速度和过载能力要求高,而且大部分是中大功率机型,是变频器应用的典型高端市场,如典型的轧钢产线,长期以来被西门子、ABB、TMEIC、罗克韦尔等外资品牌垄断。从我国的禾望电气来看,禾望电气工业大传动目前主打的产品为HD2000系列工程型变频系统和HD8000系列中高压多电平变频器,HD2000面向的是工程型市场,运用在690V低压平台,据统计,2020年中国低压变频器市场规模近255亿,同比增长7.8%,未来国内低压变频器市场有望进一步增长。
电力电子器件的基片已从Si(硅)变换为SiC(碳化硅),使电力电子新元件具有耐高压、低功耗、耐高温的优点;并制造出体积小、容量大的驱动装置;永久磁铁电动机也正在开发研制之中。随着IT技术的迅速普及,变频器相关技术发展迅速,未来主要向网络智能化、专门化和一体化、节能环保无公害、适应新能源等方向发展。
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