变频器生产可行性报告

1、变频器生产可行性报告变频器生产可行性报告 变频器生产研究报告 Chenbingyun 二0一二年H月二十五日一、变频器行业概况（一）变频器的概念变频器的英文译名是VFD （Variable-frequency Drive）,变频器是应用变频技术与传动 控制技术，通过改变电机工作电源的频率和幅度的方式来控 制交流电动机的电力传动元件。变频器在亚洲地区受欧美厂商影响而曾被称作VVVF（Variable Variable Variable Frequency Inverter）。（二）变频器基本原理变频器是利用电力半导体器件的通断作用把电压、频率固定不变的交流电变成电压、频率都 可调的交流电源。现在

2、使用的变频器主要采用交一直一交方式（VVVF变频或矢量控制变频），先把工频交流电源通过整流器转换成 直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的 交流电源以供给电动机。变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、再次整流（直 流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等 组成的。（三）变频器主要种类变频器的分类方法有多种。按变换的环节可分为（1）交一直-交变频器，即先把工频交流通过整流器变成直流，然后再把直流变换成频率电压 可调的交流，又称间接式变频器，是目前广泛应用的通用型 变频器；（2）交-交变频器，即将工频交流直接变换成频率 电压可调的交流，又称直接式变频器。按直流电源性质可分

3、为：（1）电压型变频器，其特点是中间直流环节的储能元件采 用大电容，负载的无功功率将由它来缓冲，直流电压比较平 稳，直流电源内阻较小， 相当于电压源，故称电压型变频器， 常选用于负载电压变化较大的场合；（2）电流型变频器，其特点是中间直流环节采用大电感作为储能环节，缓冲无功 功率，即扼制电流的变化，使电压接近正弦波，由于该直流 内阻较大，故称电流源型变频器（电流型） 。电流型变频器的优点是能扼制负载电流频繁而急剧的变 化。常选用于负载电流变化较大的场合。按照工作原理可分为：（1） V/f控制变频器； （2）转差频率控制变频器；（3）矢量控制变频器。按照开关方式可分为：（1） PAM控制变频器；

4、（2）PWM 控制变频器；（3）高载频PWM控制变频器。按照用途可分为：（1）通用变频器；（2）高性能专用变频器；（3）高频变频器；（4）单相变频器；（5）三相变频器等按变频器调压方法可分为（1）PAM变频器，通过改变电压源Ud或电流源Id的幅值进行输生控制的。（2） PWM变频器，在变频器输由波形的一个周期产生个 脉冲波个脉冲，其等值电压为正弦波，波形较平滑。按工作原理可分为：（1） U/f控制变频器（VVVF控制）； （2） SF控制变频器（转差频率控制）；（3） VC控制变频 器（Vectory Control 矢量控制）。按电压等级可分为：（1）高压变频器（输入电压为 3kv、 3.3

5、kv、6kv、10kv等）；（2）中压变频器（输入电压为 690V、 1140V、2300V等）；（3）低压变频器（输入电压不高于 690V, 常见的有 110V、220V、380V）。本报告主要使用按输入电压等级分类方法。（四）变频器制造工艺1、高压变频器生产工艺流程图表1高压变频器生产工艺流程2、低压变频器生产工艺流程图表2低压变频器生产工艺流程3、中压变频器生产工艺流程 图表3低压变频器生产工艺流程（五）变频器核心技术 变频器技术是强弱电混合、机电一体的综合性技术， 既要处理巨大电能的转换（整流、逆变） ，又要处理信息的 收集、变换和传输，因此它的共性技术分为功率和控制两大 部分。前者杂

6、解决与高压大电流有关的技术问题和新型电力电子器件的应用技术问题，后者要解决（基于现代控制理论的 控制策略和智能控制策略）的硬、软件开发问题（在目前状 况下主要为全数字控制技术）。（六）变频器应用领域 高压变频器，可细分为通用高压 变频器和高性能高压变频器两大系列，应用领域涉及电力、 矿业、水泥、冶金、石化等行业，可实现对各类高压电动机 驱动的风机、水泵、空气压缩机、提升机、皮带机等负载的 软启动、智能控制和调速节能，从而有效提高工业企业的能 源利用率、工艺控制及自动化水平。图表4高压变频器应用领域高频变压器 通用高压变频器 应用于电力、矿业、冶金、水泥等领域的风机、泵类 传动控制高性能高压变频

7、器适用于矿井提升机牵引变频、 轧机变频传动、船舶驱动以及高速机车主传动等高端领域 低压变频器则根据不用同的应用场合对变频器性能要求的 不同，分为高端、中端、低端三类市场。图表5低压变频器应用领域（七）变频器行业发展历程 变频技术诞生背景是交流电机无级调速的广泛需求。传统的直流调速技术因体积大故障率高而应用受限。20世纪50年代末，美国通用电气公司推由了晶闸管 （可 控硅SCR）这一电力电子器件，为变频器的发展提供了划时 代的基础硬件。此后，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。60年代，变频器在发达国家开始逐步产业化生产，世界 变频器产业的发展拉开序幕。20世纪

8、70年代开始，脉宽调制变压变频 (PWM - VVVF) 调速的研究得到突破，变频器的软件技术由现飞跃式发展： 1971年德国、美国提由了矢量控制技术， 使得变频器的调速 性能可以和直流调速相媲美；1973年，美国提由了电子电子 技术一一采用电力半导体组件进行电力变换和控制的技术 这一新的技术学科；1979年，日本采用矢量控制的变频器开 始实用化，变频调速技术上了新台阶。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。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， 交流调速取代直流调速、计算机数控技术取代模拟控制技术

9、 成为应用技术的主流。电机交流变频调速技术被国内外公认为最有发展前途的 调速方式。期间，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。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。低压变频器自20世纪60年代左右问世，到 20世纪80 年代在主要工业化国家已经得到广泛应用，行业内知名企业 主要包括瑞士 ABB、德国SIEMENS、日本安川、日本三菱、 美国艾默生等。相对于工业化国家来说，我国低压变频器行业起步比较 晚。20世纪90年代末，低压变频器逐渐得到国内广大用户的 认可，在国内开始广泛地推广使用，但仍以国际品牌为主。2000年以来，在国家的大力支持下，

10、 以汇川科技、英威腾、 欧瑞传动、森兰为代表的国产低压变频器生产企业在吸收国 外低压变频技术的基础上通过不断创新，开始尝试自主研发 生产，极大地推动了低压变频器的国产化进程。二、全球变频器产业发展状况（一）全球变频器制造地区分布（二）全球主要厂商及市场份额1、高压变频器厂商 瑞士 ABB、德国SIEMENS 日 本日立1、低压变频器厂商 全球低压变频器产品领域的主 要厂商为国际品牌厂商， 包括瑞士 ABB、西门子、日本安川 电机、日本三菱、富士电机等。三、中国变频器产业发展状况（一）国内变频器产业发展现状变频器作业在我国已有 20余年的发展历史。2003年后，几乎所有的国际知名品牌涌入国内市场

11、，同时内资品牌大量由现，形成了充分的市场竞争格局，市场化程 度局。近几年行业逐步走向成熟，未来几年将进入全面成熟和行 业整合期。近年来，内资变频器品牌在与外资品牌的竞争中，获得 越来越多的市场份额。2003年，内资品牌占整体市场不到10%, 2005年份额扩大至15%, 2007至2008年进一步扩大至 24%左右。高压变频器方面。我国自20世纪90年代后才开始在电力、冶金等少数行业 应用高压变频器，但产品和技术都被国外厂商垄断，行业发 展缓慢。2000年后，国内企业在高压变频技术上逐步取得突破，生产制造工艺大幅提高，产品稳定性和可靠性也显著提升，生 产成本不断下降，高压变频器开始进入快速发展

12、时期，行业 应用领域不断拓宽。市场上，由于起步时市场容量小、国内高压电动机的工作 电压范围与发达国家不同等原因，外资品牌的高压变频器产 品进入中国市场的规模有限。国内品牌凭借本土化优势，自 2003年起，加快了替代国 外产品的进程。在国内低压变频器市场，内资品牌数量最多，在加速替代外资中、高端产品的同时，内资之间的竞争也开始加剧。（二）国内涉足变频器产业厂商1、高压变频器厂商 a北京利德华福电气技术有限公司b广州智光电气股份有限公司c东方日立（成都）电控设备有限公司 图表6 2008年 国内高压变频器市场份额（按订单金额计算）2、中低压变频器厂商 我国中低压变频器的研发和生产主要集中在珠江 三

13、角洲和长江三角洲，其中深圳的变频器企业数量和销量明 显超过其他区域，另外分布在四川、山东等地的生产企业也 表现由一定的实力。d高瑞米兰e成都希望森兰f深圳汇川g深圳英威腾电 气 图表7 2008年国内高压变频器市场份额（按销售收入计 算）（三）市场容量及增长趋势 1、高压变频器 图表8中 国高压变频器市场规模及预测2、中低压变频器 图表9中压变频器市场容量（单位： 亿元）来源： 英威腾电气招股书 图表10低压变频器市场容量（单位： 亿元）来源：英威腾电气招股书 （四）细分行业市场表现 1、高压变频 器市场2、中低压变频器市场 2、图表11 2008年我国中 低压变频器市场分布情况（单位：亿元）

14、 序号 行业名称 低压变频器 中压变频器 中低压变 频器合计1起重机械13.1 0.4 13.5 2纺织化纤12.9 12.9 3油气钻采 7.2 2.8 10 4冶金 7.5 2.1 9.6 5石化和化工 8.9 0.6 9.5 6 煤炭 3.8 5.2 9 7 电梯 8 8 8 建材 6.3 0.5 6.8 9 电 力 6 0.6 6.6 10 市政 3.4 1.2 4.6 11 食品饮料烟草 3.9 3.9 12 塑胶3.7 3.7 13机床2.8 2.8 14造纸印刷 2.6 2.6 15其他 7.6 0.7 8.3合计97.7 14.1 111.8图表12 2008年国内低压变 频器

15、在各行业应用的市场份额（按销售收入计算）（五）技术发展最新进展国内变频技术是在不断消化吸收国外同行先进技术的基础上，根据国内应用特点进行适应性改造而 逐步发展起来的。目前少数领先的内资品牌已在产品技术和性能上接近甚 至达到了外资知名品牌的水平，成功进入高端应用领域。但从整体来看，内资企业的技术成熟度与外资知名品牌相 比还有一定差距，产品规格和种类也有待进一步丰富。由于功率器件的耐电压强度目前尚不能完全满足高压使 用条件，目前世界上的高压变频器不像低压变频器具有成熟 一致的主电路拓扑结构，国内外各高压变频器生产厂商，采 用不同的功率器件和主电路拓扑结构，以适应不同的电压等 级和各种拖动设备的要求

16、，因而在各项性能指标和适用范围 上也各有差异。在我国市场上，基于低压 IGBT功率单元串联的高压变频 器逐渐成为国内市场上主流的技术。当前世界上对高压电动机变频调速技术的研究非常活跃，使得高压变频器的行业应用范围不断扩大。如高压变频器已经由压频控制发展到动态矢量控制和直 接转矩控制等高性能控制，能实现对吊车、港机、搅拌机、 转炉倾动、高炉卷扬等重负载设备控制；CPU运算速度的提高使变频器控制系统能测定的最佳控制电压和电流矢量，还 能检知瞬时功率，实现短时间内平稳地加减速，控制精度极 大提高，使变频器能够广泛应用于牵引机车和大型船舶驱动 等领域。四、上游原材料供应状况（一）主要原材料构成 变频器

17、生产所需原材料为 PCB板、 IGBT、电解电容、机箱、散热器五大类其中， IGBT是最主 要原料，占采购比重最大。（二）市场供应情况变频器所需各项原材料均为市场化 产品，供应充足，有稳定的供货保障。其中，国外企业生产的IGBT相比国内企业具有更具有性 能优势，部分变频器生产企业由于质量考虑会选择采购国外 产品。由于变频器产品与IGBT有一定的匹配性，企业需通过规 模化采购以控制采购成本，购销双方需要一定时间建立稳定 的合作关系。由此变频器厂商可能存在对 IGBT供应商依赖的风险。随着IGBT产品技术和市场的发展，参与 IGBT的国外国内企业越来越多，此风险对变频器企业的生产经营影响有 限。五

18、、下游市场需求分析（一）高压变频器市场潜力图表13 2008年高压变频器在各行业应用的潜力（按销售收入计算）来源：2008年中国高压变频器市场研究报告，变频器世界 （二） 六、变频器产业发展前景展望（一）国家相关产业政策工业自动化控制系统行业受国家装备制造业调整和振兴规划及节能减排政策支持，主要包 括：国家发改委产业结构调整指导目录（2005年）豉励类包含：交流变频调整节能技术开发及应用"、”三轴以上联动的高速、精密数控机床，数控系统及交流伺服装置、直线电机制 造”、新型电子元器件（电力电子器件）制造等行业项目国家发改委、科技部、环保总局2005年10月发布的国 家豉励发展的资源节约

19、综合利用和环境保护技术（资源节约部分）第77项“Bk却央空调节能智能化控制技术”要求利 用智能模糊控制技术和独创的预期算法与优化算法模型，以 计算机技术、系统集成技术和变频技术为手段，实现中央空 调系统运行参数的优化和冷媒流量随负荷变化而自动调节， 从而保证系统在各种负荷下均实现最佳能量供应和最佳工况运行，达到节能降耗的目的 ”。国务院2006年7月发布的 十一五”十大重点节能工程 实施意见第五项电机系统节能工程”明确指由：提高电机系统效率：推广变频调速、永磁调速等先进电机调速技术，改善风机、 泵类电机系统调节方式，逐步淘汰闸板、阀门等机械节能调 节方式。重点对大中型变工况电机系统进行调速改造

20、，合理匹配电 机系统，消除大马拉小车现象国家发改委和科学技术部于 2006年9月联合制订中国 节能技术政策大纲（2006版），在 匕 工业节能/2.4高效节 能设备/2.4.4发展、推广高效机电设备”中明确指由 发展、推 广变频调速技术与装置及内反馈斩波调速技术与装置”。2009年2月4日，国务院常务会议审议并原则通过了纺织和装备制造业调整振兴规划工在产业调整和振兴的主要任 务中明确要求 发展高效清洁发电，推进风电设备自主化，重 点实现变频控制系统、风电轴承、碳纤维叶片等产品的国内 制造工加快实施高档数控机床与基础制造装备科技重大专 项，掌握高档数控装置、电机及驱动装置、数控机床功能部 件、关键部件等的核心技术2009年5月12日，国务院办公厅发布 装备制造业调整的振兴规划实施细则，规划期为20092011 年细则提由坚持发展整机与提高基础配套产品发展。提高基础件技术水平，开发特种原材料，扭转基础配套产 品主要依赖进口的局面。提高国产装备质量水平，扩大国内市场，国产装备国内市 场满足率稳定在70%