一周解一惑系列：电机隐藏部件控制器与驱动器：儒竞科技为例

本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告1维持评级相关研究/09/182.一周解一惑系列：北美工程机械需求或将3.一周解一惑系列：农业机械化有望再上台4.一周解一惑系列：板式家具机械行业梳理电机隐藏部件控制器与驱动器：儒竞科技为例本周关注：巨星科技、儒竞科技、禾川科技、美埃科技本周核心观点：关注伴随情绪复苏，此前触底但长逻辑较好的公司控制器与驱动器是电机系统的重要组成，但功能不尽相同：控制器根据用户输入和反馈信号不断调整控制信号，驱动器将控制信号转换为电机所需的电压或电流，电机根据控制信号进行转动。这样，驱动电机控制系统能够实现对电机的精确控制和保护。电机控制器和电机驱动器之间的主要区别在于——1）电机控制器负责控制电机的速度、扭矩和方向；而电机驱动器负责根据需要为电机提供足够的电力；2）电机控制器可以接收来自电机的反馈信号，并对其进行处理以进行进一步控制；电机驱动器则无法完成这项工作。控制器与驱动器难点各不相同：1）控制器的主要技术难点是实现高级的电机控制算法，如矢量控制、模型预测控制或感应电机矢量控制等，需要深厚的控制理论知识和数学背景；电机控制器需要使用各种传感器（如编码器、霍尔传感器等）来获取电机状态信息，传感器的选择和校准对于控制器的准确性和稳定性至关重要等。因此不同的场景如空调、汽车热管理、工业机器人、人形机器人中控制器面临的难点也有所差异，但共同核心是其算法开发与传感器的选择，并且需要在不同应用场景下使用不同的控制器去操作；2）电机驱动器的作用指通过控制电机的旋转角度和运转速度，以此来实现对占空比的控制来达到对电机怠速控制的方式。变频器是通过应用电力电子技术，改变电机工作电源频率，以控制电机不同转速的电力控制设备。变频器和伺服驱动器是传动系统中应用最广泛的驱动设备。伺服驱动器的难点主要在于主控制器、信号处理和通信板等高精度、高性能的芯片需要进口，变频驱动器难点在于电磁兼容、输出波纹、功率因数矫正，会导致电磁干扰、能量浪费等、电机效率降低等。控制器与驱动器公司的壁垒体验在二次开发+技术交叉+头部客户认可：1）二次开发：根据客户需求与应用场景的差异对通用技术进行针对性、创新性的二次开发，在满足细分市场应用需求的同时，形成在产品功能、性能指标等方面具备竞争优势的核心技术体系，从而在细分业务领域保持竞争优势，占有较高的市场份额。2）技术交叉：以儒竞科技为例，公司基于多年对电力电子及电机控制技术的研究，形成了以电机控制、电源控制及系统控制技术、数字电源及电力电子变换硬件平台、电机设计平台为代表的三大技术领域，在各细分技术领域内掌握了多项核心技术，实现技术的交叉应用及延伸。具体看，在发展变频技术的前提下，伺服的基本概念是精确、精密、快速定位，变频是伺服控制必不可少的内部环节，变频也存在于伺服驱动器中(需要无级调速)。伺服驱动器中的电流环、速度环和位置环(变频器无此环)进行了比一般变频更精确的控制技术和算法运算。3）头部客户认可：变频器及控制器领域的海外客户主要集中在欧洲和美国，包括艾默生、海尔、麦克维尔、开利、博世、阿里斯顿、三菱重工海尔等，此类大型厂商掌握了制冷设备生产和新能源汽车热管理系统设备生产最先进的技术，在市场上具有强大的话语权，因此对供应商有严格的投招标与筛选制度。以艾默生UPS投招标文件为例，供应商需要经过资格审查，供应商的产品需符合国际和国内相关产品认证标准（如CE、UL、CCC等）。投资建议：建议关注产品专注于驱动器与控制器的：儒竞科技、禾川科技风险提示：1）传统下游景气度不及预期。2）技术交叉拓展不及预期。行业专题研究/机械本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告21电机控制系统产品 31.1控制器与驱动器——电机控制系统的重要组成 31.2控制设备原理 41.3控制器在应用领域的作用以及难点 71.4驱动设备原理 91.5不同类型的驱动部分下游应用需求与性能对比 142行业基本情况 162.1变频器市场规模 162.2细分下游市场规模 162.3变频器及控制器市场格局 192.4行业壁垒：变频器及驱动器下游客户资源 202.5行业壁垒：针对不同细分场景的二次开发能力 212.6行业壁垒：核心技术交叉应用及延伸实现跨领域 儒竞科技为例.........................................................................................223行业宏观分析 243.1暖通空调及冷冻冷藏设备领域 243.2新能源汽车热管理系统领域 253.3空气源热泵 264相关公司 274.1儒竞科技介绍 275风险提示 28插图目录 29表格目录 29行业专题研究/机械本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告31电机控制系统产品电机驱动控制系统的工作原理可以按以下步骤简要概括：1）获取输入信号：用户通过人机界面或其他输入设备向控制系统输入指令，例如设置电机的转速、方向等参数。2）控制器计算：控制器接收输入信号，根据预设的算法、控制策略和反馈3）获取传感器反馈：控制器读取电机的反馈信号，通常通过传感器获取。例如，编码器反馈电机转速和位置信息，温度传感器反馈电机温度等。4）输出控制信号：控制器将计算出的控制信号发送给驱动器。5）转换驱动信号：驱动器接收控制信号，根据信号特性进行电压或电流的转换，并输出适合电机操作的电压或电流信号。6）控制电机运行：驱动信号通过电机绕组流动，产生电磁场，驱动电机转动。直流电机的转速和方向由电压信号控制，交流电机的频率和相位由电流信号7）系统监控与保护：控制器持续监测电机的状态和环境条件，如电流、温度等，并与预设的保护参数进行比较。如果超过设定范围，触发保护装置，防止电机受到过负荷、过热、短路等损坏。通过循环执行上述步骤，控制系统能够稳定地控制电机的转速、方向和位置，实现期望动作。在整个过程中，控制器根据用户输入和反馈信号不断调整控制信号，驱动器将控制信号转换为电机所需的电压或电流，电机根据控制信号进行转动。这样，驱动电机控制系统能够实现对电机的精确控制和保护。图1：变频驱动器控制电机工作图2：伺服系统工作原理本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告41）电机控制器和电机驱动器之间的主要区别在于，电机控制器负责控制电机的速度、扭矩和方向；而电机驱动器负责根据需要为电机提供足够的电力；2）电机控制器可以从不同的输入设备获取多个输入信号并进行处理；电机驱动器不能从多个来源获取输入信号，也不能处理任何信号，仅按照电机控制器给出的指令工作；3）电机控制器可以接收来自电机的反馈信号，并可以对其进行处理以进行进一步控制；电机驱动器则无法完成这项工作；4）电机驱动器可用作电机控制器，仅可以进行基本控制；电机控制器不能用作电机驱动器；5）电机驱动器不需要进行任何编程；而电机控制器需要编程才能运行。图3：电机驱动控制系统控制器是指用于对机械、电气等系统进行控制或者调节的装置，通常采用智能芯片、程序控制、传感器等技术实现。它广泛应用于工业自动化、家庭电器、汽车电子等领域，是现代生产和生活中不可或缺的重要组成部分。控制器基本上是控制系统中的一个单元，它产生控制信号，以减少实际值与期望值的偏差，使其几乎为零或尽可能低的值。它负责控制系统的动作，以获得准确的输出。由控制器产生控制信号的方法称为控制作用。行业专题研究/机械本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告51）控制器运控原理控制器的工作原理通常采用传感器采集数据，通过智能芯片进行信息处理和逻辑运算，最终输出控制信号，实现对目标设备的控制或者调节。其中，传感器主要用于采集环境信息，智能芯片用于处理和分析数据，控制回路用于输出电流、电压等信号，实现设备的控制。2）控制器组成及技术难点控制器组成：传感器、电子控制单元（ECU）和执行器三部分组成。电子控制单元（ECU）是分析处理传感器采集得到的各种信号并向执行器发出控制指令；执行器的功用是根据控制器的指令完成具体操作动作。电子控制单元是控制系统的核心，内有集成电路及其他精密的电子元件，其主要功能有：1、接受传感器或其他装置的输入信号，并将输入信号处理成电子控制单元能够处理的信号；2、给传感器提供参考电压；3、存储、计算、分析处理信息；4、输出执行命令，把弱信号变为强信号的执行命令；5、输出故障信息；6、完成多种控制功能。控制器的主要技术难点是实现高级的电机控制算法，如矢量控制、模型预测控制或感应电机矢量控制等，需要深厚的控制理论知识和数学背景；电机控制器需要使用各种传感器（如编码器、霍尔传感器等）来获取电机状态信息，传感器的选择和校准对于控制器的准确性和稳定性至关重要等。在不同场景下控制器需要的技术和难点有所不同导致同种控制器很难在不同场景中使用，例如：空调控制器中主要使用技术为PID(比例Proportion、积分Integral和微分Derivative三个单词的缩写)，无法满足环境要求较高或者对环境有特殊要求的场所；控制器在复杂系统中会面临以下五个难点：不确定性传统控制是基于数学模型的控制，即认为控制、对象和干扰的模型是已知的或者通过辩识可以得到的。但复杂系统中的很多控制问题具有不确定性，甚至会发生突变。对于“未知”、不确定、或者知之甚少的控制问题，用传统方法难以建模，因而难以实现有效的控制。高度非线性传统控制理论中，对于具有高度非线性的控制对象，虽然也有一些非线性方法可以利用，但总体上看，非线性理论远不如线性理论成熟，因方法过分复杂在工程上难以广泛应用，而在复杂的系统中有大量的非线性问题存在。半结构化与非结构化行业专题研究/机械本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告6传统控制理论主要采用微分方程、状态方程以及各种数学变换作为研究工具，其本质是一种数值计算方法，属定量控制范畴，要求控制问题结构化程度高，易于用定量数学方法进行描述或建模。而复杂系统中最关注的和需要支持的，有时恰恰是半结构化与非结构化问题。系统复杂性按系统工程观点，广义的对象应包括通常意义下的操作对象和所处的环境。而复杂系统中各子系统之间关系错综复杂，各要素间高度耦合，互相制约，外部环境又极其复杂，有时甚至变化莫测。传统控制缺乏有效的解决方法。可靠性常规的基于数学模型的控制方法倾向于是一个相互依赖的整体，尽管基于这种方法的系统经常存在鲁棒性与灵敏度之间的矛盾，但简单系统的控制可靠性问题并不突出。而对复杂系统，如果采用上述方法，则可能由于条件的改变使得整个控制系统崩溃。总结：控制器的难点为其算法开发与传感器的选择，并且需要在不同应用场景下使用不同的控制器去操作。图4：控制器内部图资料来源：《一步到位学会电动自行车维修》孙洋，孔军等编著，民生证券研究院图5：工业控制器的工作原理表1：控制器基本功能数据采集通过传感器等装置采集设备周围的数据信息数据处理将采集到的数据进行处理、分析和逻辑运算，生成控制策略控制输出状态反馈行业专题研究/机械本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告71）空调系统控制器应用介绍：目前中央空调系统主要采用的控制方式是PID控制，即采用测温元件（温感器PID温度调节器＋电动二通调节阀的PID调节方式。夏季调节表冷器冷水管上的电动调节阀，冬季调节加热器热水管上的电动调节阀，由调节阀的开度大小实现冷（热）水量的调节，达到温度控制的目的。难点：PID调节能满足对环境要求不高的一般场所，但是PID调节同样存在一些不足，如控制容易产生超调，对于工况及环境变化的适应性差，控制惯性较大，节能效果也不理想，所以对于环境要求较高或者对环境有特殊要求的场所，PID调节就无法满足要求了。2）热泵系统控制器应用介绍：采集温度、电流等信号，采用模糊控制算法对阀件、风机等部件进行控制，输出压缩机目标转速，由驱动器控制压缩机，从而控制水温。主要应用于多种类热泵产品，具有高稳定性、通用性好等特点。难点：一个良好的控制系统是使热泵正常、安全运行的有效保证，并对检测、维护、日常操作及故障分析都具有重大意义，因为热泵的启动自检、安全保护、工况的改变很大部分都是由控制器来完成的。但热泵系统涉及的对象多，控制逻辑关系复杂，安全性能要求高，一直以来，各个厂家均采用的热泵系统控制方案干差万别，导致热泵系统的控制不规范不统一，难以进行普及推广，从而导致热泵系统产品造价高，市场普及率不高。3）冷冻系统控制器应用介绍：制冷系统是由制冷压缩机、冷凝器、干燥过滤器、热气旁通阀、高低压控制器部件组成。高低压控制器是一种受压力信号控制的电器开关。在制冷装置上安装高低压继电器的主要目的是为了控制压缩机运行时的排气压力和吸气压力。因为压缩机排气压力过高，不但会增加电耗、影响机器寿命，而且有可能产生意外事故。高低压控制器是制冷系统中主要的保护装置，为了防止压缩机排气压力过高与吸气压力过低而设置了压力继电器，当压缩机排气压力超过设定值时（高压保护高低压控制器的微动开关断开压缩机电源，使设备停机，待故障排除后，手动复位。当压缩机吸气压力低于设定值时（低压保护高低压控制器就会动作使压缩机停机。当压缩机吸气压力过低时，特别是低于大气压时，外界的空气和水分可能进入制冷系统，影响制冷装置的正常运行。难点：要生产出优质的冷冻柜高低压控制器并不是一件很简单的事。首先是本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告8选材，其次是生产过程的工艺控制；质量精度较差的高低压控制器普遍表现结构形式上面，纯触点表现为精度较差。高低压控制器动作呆滞不给出信号，高低压控制器做工业使用，使用周期短，性能不稳定，耐压低。新能源汽车PTC电加热控制器应用介绍：电机控制器是电驱动系统的核心控制单元，将来自动力电池的直流电转换成三相交流电，根据整车控制指令来控制驱动电机的运转。电机控制器主要由主控板、驱动板、功率器件、薄膜电容、电流传感器等构成，以高频高功率模块为核心，围绕其进行硬件与软件开发、电力电子设计、控制算法优化，实现对电机转速、转向、角度、响应时间的精确控制。难点：电机控制器需要硬软件紧密配合，提升体积功率密度是其核心目标。在硬件方面，电机控制器既要满足车辆各项电气性能指标，又要追求高功率密度和高性价比。硬件依赖高频高功率半导体工艺技术，通过提升硬件电路设计能力、提供电磁兼容能力、提升散热效果，最终实现电机控制器整体性能改进。在软件方面，电机控制技术普遍采用矢量变频调速控制软件。由于电机参数的差异，以及车辆运行时电机参数随温度变化较大，需要对电机参数通过软件进行实时监测并调整控制器的工作参数。通过对电机参数识别，才能精准控制电机，保证驱动系统的运行效率，减少系统发热，增加行驶里程。1）工业机器人控制器应用介绍：工业机器人分为三大部分六大系统，在工业机器人的组成中控制器是输出命令方；伺服系统、减速器相互配合，执行控制器的指令，三大核心零部件共同保证工业机器人稳定、精准运行。三大核心零部件作为工业机器人的成本占比最高和进口依赖性最高的部分。为提升本体硬件与软件的适配性，主流本体机器人厂商逐步自主开发控制器，但目前国内外差距很大，具体表现为软件独立性差、容错性差等。难点：控制器的指令，三大核心零部件共同保证工业机器人稳定、精准运行。三大核心零部件作为工业机器人的成本占比最高和进口依赖性最高的部分。为提升本体硬件与软件的适配性，主流本体机器人厂商逐步自主开发控制器，但目前国内外差距很大，具体表现为软件独立性差、容错性差等。2）人形机器人控制器应用介绍：机器人控制器是机器人系统的核心部件，负责接收来自PLC或其他传感器的指令，并根据这些指令控制机器人的运动和操作。机器人控制器通常具有强大的计算能力、实时反馈和高精度运动控制功能，使得机器人能够完成复行业专题研究/机械本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告9杂的任务，如装配、焊接、搬运等。难点：一些机器人控制器响应速度较慢，导致机器人无法迅速响应用户指令，影响了机器人的工作效率和精度。由于机器人控制器的硬件和软件设计存在一定的局限性，导致它们缺乏足够的适应性，无法对复杂环境和任务做出有效响应。另外，一些机器人控制器的硬件和软件设计较为固化，难以与其他模块进行有效集成和扩展，限制了机器人系统的灵活性和可定制性。表2：控制器应用领域及难点应用领域应用领域新能源汽车热管理系统领域控制容易产生超调，对于工况惯性较大，节能效果也不理想满足车辆各项电气性能指标，达到高功率密度和高性价比技术难点复杂安全性能要求高对电机参数通过软件进行实时监测并调整控制器的工作参数//确保制作精度良好，使用周期//驱动设备主要包含变频器和驱动器。驱动器可分类为：有刷电机驱动器、无刷电机驱动器、步进电机驱动器、伺服电机驱动器。电机驱动器的作用指通过控制电机的旋转角度和运转速度，以此来实现对占空比的控制来达到对电机怠速控制的方式。目前电机驱动器的变频器是通过应用电力电子技术，改变电机工作电源频率，以控制电机不同转速的电力控制设备。变频器和伺服驱动器是传动系统中应用最广泛的驱动设备，因此本部分重点介绍变频器与伺服驱动器工作原理与技术难点。一个伺服系统的构成包括被控对象、执行器和控制器（负载、伺服电动机和行业专题研究/机械本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告10功率放大器、控制器和反馈装置）。1）执行器的功能在于提供被控对象的动力，其构成主要包括伺服电动机和功率放大器，伺服电动机包括反馈装置如光电编码器、旋转编码器或光栅等（位置传感器）。2）控制器的功能在于提供整个伺服系统的闭环控制如转矩控制、速度控制、位置控制等，伺服驱动器通常包括控制器和功率放大器。反馈装置常用的是编码器，除了位置传感器，可能还需要电压、电流和速度传感器。图6：伺服驱动器内部图7：伺服驱动器工作原理图8：电机、驱动器、编码器在机器人关节中的位置示意图（标准协作机器人关节模组为案例）运动伺服一般都是三环控制系统，从内到外依次是电流环、速度环和位置环。伺服系统拥有三种控制方式，分别为转矩控制应用、速度控制应用用、位置控制本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明最内环是电流环，此环完全在伺服驱动器内部进行。在转矩控制应用（电流环/单环控制）中，只需要电流环。由于扭矩与电流成正比，传感器向伺服驱动器提供电流反馈，最终调节扭矩，形成闭环控制。电流闭环控制可以抑制起、制中环是速度环，在速度控制应用（速度环、电流环/双环控制）中，通常会同时使用电流环和速度环。速度环监控向伺服驱动器提供速度信息的传感器，然后利用这些数据调节电流环以增加或减少扭矩。最外环是位置环，在伺服最常见的位置控制应用种（三环控制）中，通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度的大小，通过脉冲的个数来确定转动的角度。位置环通过位置反馈传感器与电机相连，向伺服驱动器或运动控制器发送位置信息，进而向速度环发出变化速度的信号，速度环再将信息转发给电流环以调节扭图9：伺服系统三环控制工作原理技术难点方面：主控制器、信号处理和通信板等高精度、高性能的芯片需要进口，其中主控制板核心芯片主要包含DSP芯片、IGBT模块等，信号处理和通信板芯片包括FPGA、以太网PHY芯片等。伺服驱动器的的核心元件是IGBT模块。IGBT模块国内起步较晚，生产一致性的技术壁垒制约伺服驱动器发展。将多个IGBT芯片和FDW芯片集成封装在一起形成IGBT模块是一大技术难点，一般情况下需要3-5年的时间去验证IGBT模块在参数、性能上等指标上是否达标、是否符合一致性。本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告12图10：三菱IGBT模块CM400DY-12NF图11：工业伺服驱动器变频驱动器系指通过改变电机工作电源频率来控制电动机的电力控制设备，其主要作用系通过改变供电频率实现对电动机转速的调节，以提高电气传动系统的运行效率。按变换环节划分，变频器分为交-交型变频器、交-直-交型变频器。其中后者将工频交流变成直流再逆变成频率电压可调的交流，是目前广泛应用的通用型变频器。采用交-直-交变化的原因是交流电网电压和频率固定，需要借由直流电逆变来得到电压和频率都能调节的电源，与交-交变频器相比，输出频率不受输入电源频率的制约。图12：变频驱动器工作原理图13：变频器驱动电路通用变频驱动器的电子电路有：1）输入转换器：交流电经过整流转换为直流电。2）直流母线滤波器：对残余交流谐波进行滤波，得到平滑直流电压。本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告133）逆变器：直流电通过PWM逆变器技术按比例改变输出频率和电压，转换为正弦波。图14：输入转换器图15：直流母线滤波器图16：逆变器变频器调速系统的控制方式有两种，一是U/f控制，是基本方式；二是矢量控制，是高级方式。在基本方式——U/f控制方式中，电动机变频变压调速不仅需要改变电动机的频率，同时也需要改变电动机电压，通常把磁通作为一个恒定数值，此时电压和频率比值为固定比例，即U/f=常数。U/f控制方式属于开环控制，它适用于生产机械对调速系统的静、动态性能要求不高的场合。在U/f控制方法下，变频驱动能够实现转矩补偿功能和节能运行功能。1）转矩补偿功能：指在u/f控制方式下，利用增加输出电压来提高电动机转矩的方法。2）节能运行功能：指变频器将检测到的电动机运行状态与变频器中储存的标准电动机的参数进行比较，从而自动给出最佳工作电压。如果不需要电动机全速运行，可以使用变频驱动器降低频率和电压来满足电动机的负载要求。（原理：电机的同步转速与频率成正比，变频驱动器的频率与电机速度呈现直接正相关）图17：电机的同步转速与频率计算关系图18：变频驱动器工作原理行业专题研究/机械本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告14矢量控制方法将测得的变频器实际输出电流按空间矢量的方式进行分解，形成转矩电流分量与励磁电流分量两个电流闭环，同时又可借助编码器或内置观测器模型来构成速度闭环，这种双闭环控制方式可以改善变频器的动态响应能力，减小滑差，保证系统速度稳定，确保低频时的转矩输出。技术难点方面：电磁兼容由于变频器的运行频率非常高，很容易导致电磁干扰，影响其他电子设备的正常工作。需要优化电路结构和布局，减少电磁辐射和敏感度；采用防护措施，例如屏蔽和过滤器来降低电磁辐射和传导等。输出纹波输出纹波是指变频器输出电压和电流的波形中存在的高频信号，这会导致力矩产生的波动，进而影响电机的效率和寿命。为了降低输出纹波，可以使用高性能的滤波器、在变频器内部使用电容器和电感器以消除输出电路中的电流和电压功率因数矫正变频器负载中的电流波形通常是非正弦波形，会使得系统的功率因数较低，导致能量浪费和电网污染。可以使用功率因数校正技术、采用电网滤波器和电容器来降低谐波的产生以降低功率因数。通过上述（1.4.1与1.4.2）变频驱动器与伺服驱动器的介绍，由此可得知变频驱动器与伺服驱动器的本质相同，皆为驱动器。可能驱动原理不同，变频驱动器是改变电机工作电源频率来控制电动机的电力控制设备，而伺服驱动器是提供整个伺服系统的闭环控制。通过下表（表3）可知变频驱动器的控制用途是控制对象的状态，而伺服驱动器是求进行过度性的高速、高精度控制。因此导致最后输出目标不一致，所以部分参数不同，应用场景也变得不同。行业专题研究/机械本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告15新能源汽车热管理系统领域新能源汽车热管理系统领域表3：伺服驱动器与变频驱动器性能对比控制用途控制对象为比较缓和的稳定状态控制功能基本上以速度控制模式为对象适用于位置控制、速度控制和转矩控制的各种模式使用电机使用通用（感应）电机基本根据伺服驱动器类别有专用固定的类型停止精度启动/停止频率速度变化率大，由于没有速度反馈，会受到负载变化等的影响最大转矩（额定转矩比）揄出功率具有过流、过压、过载等保护功能可以防止伺服电机的过载损坏能耗情况低高转速调节无级调速、调速效率高可以在复杂的电磁环境下稳定工作，并能够抑表4：主要下游对应产品性能需求空调系统控制器及变频驱动器高精度运行、高能效、通用性好、静音、体积小、便于空调系统控制器及变频驱动器电机速度控制、高精度运行、采集温度及电流等信号、电机速度控制、高精度运行、采集温度及电流等信号、制组件、高稳定性、高能效、通用性好、静音、小采集温度及电流电压等信号、采用模糊控制算法控制组件、高能效、高可靠性将直流电源输入通过逆变为三相可变频率驱动部件、电机驱动可靠、转速控将直流电源输入通过逆变为三相可变频率驱动部件、电机驱动可靠、转速控器新能源汽车PTC电加热控制器集成过温及过流等保护、功率/温度控制精度高、运行安全稳定快速响应、高精度运行伺服驱动器行业专题研究/机械本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告162行业基本情况变频器主要分为中高压变频器和低压变频器，低压变频器下游应用包括电梯、空调、起重机械、纺织机械等行业，中高压变频器下游包括冶金、电力、石化、采矿、发电厂、污水处理等。当前低压变频器的市场规模占比较大，根据精研智库市场深度报告，2021年其市场规模为432.9亿元，市场比重约为73.5%；高压变频器市场规模为156.1亿元，市场规模占比持续增长，未来高压变频器市场比重将会大幅度增长。表5：不同种类变频器主要应用领域√√√√供水√√√煤炭√√√污水处理√√起重机械√√纺织机械√√1）暖通空调及冷冻冷藏设备（HVAC/R）领域：每台商用变频空调、空气源热泵、家用变频空调装配一台系统控制器及变频驱动器。2022年全球暖通空调设备市场规模达到2097亿美元，IMARCGroup预计到2028年市场规模将达到2924亿美元，2023-2028年复合年增长率（CAGR）为5.4%。全球热泵市场有望从2022年的1157.4亿美元增长到2023年的1277.1亿美元，同比增长10.3%，Grandviewresearch预计从2023年到2030年将以9.3%的复合年增长率(CAGR)增长。行业专题研究/机械本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告17图19：2017-2021中国热泵及变频空调销量统计图图20：全球暖通空调及热泵市场规模统计图新能源汽车热管理系统领域：近年来，随着世界环保治理的要求日益严格，汽车产业正处于转变发展方式、优化产业结构、转换增长动力的关键时期，新能源汽车有望保持长期持续发展态势。每辆新能源汽车装配一台电动压缩机变频驱动器，随着新能源汽车规模的快速增长，新能源汽车热管理系统相关部件也获得了规模化增长。根据EVsales的数据，2022年全球新能源汽车销量为1082万根据立木信息咨询《中国新能源汽车热管理系统市场调研与预测报告（2023版）》分析，新能源车热管理系统单车均价在6200-7200元之间（燃油汽车仅为2500元左右）。其中新能源车空调系统热管理大约为4000元，电池热管理为2000元，电机电控为1200元，关键部件为热泵空调、液冷板、电子膨胀阀、液根据审慎性原则，计算热管理系统市场规模时统一取6700元。本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告18图21：2019-2026中国新能源汽车销量及预测（单位：万辆）图22：2019-2026全球新能源汽车销量及预测（单位：假设新能源车热管理系统单车均价为6700元，根据中国汽车工业协会统计的2022年中国新能源汽车销量688.7万辆和EVSales统计的2022年全球新能源汽车销量1082万辆，对应2022年国内/全球新能源车热管理市场461.4/724.9亿元。根据中国汽车工业协会和EVSales分别对中国/全球新能源车销量的预测，到2025年，国内/全球热管理市场空间分别为804/1703亿元。随着新能源车渗透率的提升，热管理市场潜力巨大。图23：2019-2026年全球及中国新能源汽车热管理系统市场规模（单位：亿元）儒竞科技所生产的新能源汽车电动压缩机变频驱动器及新能源汽车PTC电加热控制器作为新能源汽车热管理系统关键部件，具备控制精度高、高效节能等特点，将随着新能源汽车市场的发展而产生持续增长的市场需求。本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告19图24：新能源汽车热管理系统1）变频驱动器及控制器市场集中度：我国变频器市场集中度较低，市场竞争激烈。西门子、施耐德、ABB等外资品牌占据了较大的市场份额，国产品牌中汇川占据了较大的市场份额。图25：2022年中国中高压变频器行业市场份额图26：2022年中国低压变频器市场份额2）变频驱动器及控制器市场竞争格局：儒竞科技在国内的同行业公司主要有麦格米特、汇川技术、三花智控和和而泰。其中，三花智控经过三十多年的积淀，已经成为全球制冷空调控制部件汽车热管理系统控制部件龙头，在国内市场具有明显竞争优势。虽然当前市场竞争十分激烈，儒竞科技与同行业可比公司所重点专注的细分业务领域存在一定差别，形成了不同领域内差异化竞争的格局。儒竞科技重点专行业专题研究/机械本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告20注HVAC/R与新能源汽车热管理系统领域驱动器及控制器的研发、生产及销售，具备核心竞争优势，在细分领域内拥有较高的市场地位。但是在经营规模、专利数量等方面与同行业可比公司尚存在较大差距，2021年，儒竞科技在中国商用空调变频驱动器的销量占比为13.72%，在新能源汽车热管理系统领域销量占比维持在5%左右。表6：电力电子及电机控制领域主要公司电气股份有限智能家电电控、工业电源、工业自动化和新能源汽车及轨道交通领域的国内知名供应商，产品广泛应用于商业显示、变频家电、智能卫浴、医疗、通信、智能装备、新能源汽车、轨道交术股份有限公司在电机驱动与控制、电力电子、工业网络通讯等核心技术方面综合产品解决方案，在电梯、空压机、纺织、起重、3C制浙江三花智能控制股份有限浙江绍兴液器、电子膨胀阀、新能源车热管理集成组件、电子水泵等。全球最大的制冷控制元器件和全球领先的汽车空调及热管理系Omega泵等产品市场占有率全球第一，截止阀、车用软件服务、产品制造的高新技术企业，主要产品包括家用电器、电动工具、智能家居、健康医疗与护理、汽车电子等领域的智能控制器及学两所高校为股东背景与后台技术资源，凭借明显的研发优势及良好的综合运营能力、供应链整合能力等，在全球行业竞争终端厂商在智能控制器领域的全球主要合作伙伴之)水泵、电子控制膨胀阀、电磁阀、压力调节器、压力开关、压力传感器、单向阀、储液罐等冷冻、空调用自动控制机器。和机械类阀门制造厂商。1）客户类型：下游应用广泛，客户类型众多行业专题研究/机械本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告21从下游应用领域来看，变频器及控制器的应用领域丰富，不同种类的变频器主要的应用领域有所不同。高压变频器被广泛应用于冶金、电力、供水、石油、化工、煤炭等领域；中压变频器的应用领域与高压变频器相似，还可用于污水处理；国内的低压变频器应用领域较为分散，目前已经广泛应用在电梯、起重机械、机床、纺织机械、空调等领域。随着国民经济持续增长，物联网、人工智能等新兴技术逐步实现商业化、产业化，变频空调、新能源汽车等节能消费品及工业化自动设备将迎来新的发展机遇。下游产业的升级换代、市场集中度的提高将上游供应商的研发创新能力、规模生产能力、品质控制能力提出更高要求。2）海外客户：欧美先进生产技术反向筛选国内优质企业变频器及控制器领域的海外客户主要集中在欧洲和美国，包括艾默生、海尔、麦克维尔、开利、博世、阿里斯顿、三菱重工海尔等国内外知名品牌，此类大型厂商掌握了制冷设备生产和新能源汽车热管理系统设备生产最先进的技术，在市场上具有强大的话语权，因此对供应商有严格的投招标与筛选制度。以艾默生UPS投招标文件为例，供应商需要经过资格审查，供应商的产品需符合国际和国内相关产品认证标准（如CE、UL、CCC等），还需要提供良好的售后服务体系。此外，要求投标文件包含完整的商业报价单、技术方案说明、质保方案、售后服务方案等。博世与成都易德利机械加工合作时，会到工厂进行线下审核，进行原材料到货情况检验和材质报告查询，在加工现场了解详细加工过程和细节，查阅产品质量记录，以及了解成品管理和工厂整体管理系统。大型厂商的供应商筛选结果能够间接反映供应商的生产、管理、销售等各方面能力，其对供应商提出的定制化等高要求又能够使得供应商不断提高自身的科研实力和服务水平，不断推动整个行业的高质量发展。电力电子及电机控制行业中各公司在专业背景、技术特点、市场定位、经营策略等方面存在一定差别，导致不同公司业务重点聚焦的细分应用领域不完全相同，存在部分交叉重合的细分业务领域。根据客户需求与应用场景的差异对通用技术进行针对性、创新性的二次开发，在满足细分市场应用需求的同时，形成在产品功能、性能指标等方面具备竞争优势的核心技术体系，从而在细分业务领域保持竞争优势，占有较高的市场份额。用儒竞科技为例，其以电力电子及电机控制领域内通用技术作为技术研发与应用的理论基础，在细分领域内对通用技术进行了针对性、创新性的二次开发，形成了自有核心技术体系，并依托核心技术通过持续深入的工艺精进、算法优化，行业专题研究/机械本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告22产品的平稳运行产品的平稳运行在HVAC/R、新能源汽车热管理系统等细分领域形成了具备竞争优势与技术壁垒的业务体系。表7：儒竞科技对于细分领域的二次开发开发适配制冷剂GWP系数的产品满足“碳中和、碳达峰”发展目标下低碳变频产品的市场需求产品在世界范围内的各种极端情况下均能够安全使用，同时满足产品在世界范围内的各种极端情况下均能够安全使用，同时满足频器保护、压缩机保护、系统保护等新能源汽车热管理系统领域新能源汽车热管理系统领域联化、智能化的需求深度弱磁、混合位置检测等技术将新能源汽车电动压缩机变频驱动器系列产品的最大加减速提高深度弱磁、混合位置检测等技术满足机器设备在运行过程中对于位置、速度、转矩的控制要求消除或减弱系统中的低频与高频振动分量，消除或减弱系统中的低频与高频振动分量，消除摩擦力对机器运如在暖通空调领域中，儒竞科技在通过二次开发形成在产品功能、性能指标等方面的优势。相较同行业可比公司。儒竞科技在产品的功率规格更为齐全，在温室气体效应指数(GWP)适应性方面可配适不同GWP系数制冷剂;在产品性能方面，产品的功率密度更高，高效节能效果明显;在产品功能方面，产品具备全面的保护功能与震动抑制功能，通讯方式更为齐全、便捷;在产品认证方面，发行人产品认证更为齐全，防护等级更高。2.6行业壁垒：核心技术交叉应用及延伸实现跨领域--儒行业专题研究/机械本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告23儒竞科技于多年对电力电子及电机控制技术的研究，形成了以电机控制、电源控制及系统控制技术、数字电源及电力电子变换硬件平台、电机设计平台为代表的三大技术领域，在各细分技术领域内掌握了多项核心技术，并通过技术的交叉应用及延伸，逐步形成了多元化的产品布局与跨领域的经营模式变频驱动器领域延展至伺服驱动器领域。伺服的基本概念是精确、精密、快速定位。变频是伺服控制必不可少的内部环节，变频也存在于伺服驱动器中(需要无级调速)。但是伺服控制电流回路、速度回路或位置回路，这是非常不同的。此外，伺服电机的结构与普通电机不同，应满足快速响应和精确定位的要求。交流伺服技术本身是指并应用变频技术，它是在DC电机伺服控制的基础上，通过变频的PWM方式模仿DC电机的控制方式来实现的，也就是说交流伺服电机必须有变频环节:变频是先将50、60HZ的交流功率整流成DC功率，再经过各种晶体管(IGBT、IGCT等)。通过载波频率和PWM调节转换成频率可调的波形，类似于正余弦脉动电。因为频率可调，所以交流电机的转速可以调节(n=60f/p，在发展变频技术的前提下，伺服驱动器中的电流环、速度环和位置环(变频器无此环)进行了比一般变频更精确的控制技术和算法运算，在功能上比传统变频强大得多。要点是可以进行精确的位置控制。速度和位置由上位控制器发送的脉冲序列控制(当然也有部分伺服机将控制单元集成在内部或通过总线通讯直接在驱动器中设置位置、速度等参数)，驱动器内部的算法、更快更准的计算以及性能更好的电子器件使其优于变频器。图27：儒竞科技技术与应用领域图28：儒竞科技的跨领域演变过程行业专题研究/机械本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告243行业宏观分析暖通空调及冷冻冷藏设备根据压缩机的频率是否可以进行调整，分为定频和变频两种。相对于定频产品，变频产品可通过变频驱动器来调节供电频率及压缩机转速，在节能、噪音、温控精准度、制冷制热速度等方面具备明显优势。近年来，全球气候异常、能源短缺、环境污染等问题日益突出，全球范围内陆续出台《蒙特利尔议定书》、《巴黎协定》，推动暖通空调及冷冻冷藏设备领域节能减排。因而发展高能效、低能耗的节能减排绿色变频产品是实现“碳中和”与“碳达峰”发展目标的重要举措。暖通空调及冷冻冷藏设备领域的变频产品正处于快速增长阶段。根据产业在线数据统计，中国商用空调、空气源热泵、家用空调销量的变频比例分别由2016年的47.49%、12.64%及35.58%增长至2021年的72.42%、56.02%及68.46%，呈快速发展态势。图29：2020年空调能效等级新法案推进了国内空调变频化的发展进程图30：2016-2021中国变频市场呈增长趋势从近几年国内细分定变频产品的销量来看，变频空调在政策推动下，销售量得到了快速扩张。根据深圳麦格米特电气股份有限公司2022年年度报告，2020年出口家用空调中变频空调占比仅为28%，预计随着海外经济发展及能耗标准提升，到2025年有望提升至40%左右，年均提升2.4%。对比家用等小冷量产品，商用空调产品的能效提升速度偏缓，但是在全球能源转型、节能环保的大背景下，新的能效标准加速了商用空调产品的能效提升以及变频化的发展进程。随着中国变频化进程的极速发展，以及变频技术上的突破，变频的成本会得到优化。同时家用空调的产能有80%以上集中在中国，而现在国内已基本完成变频化空调的切换，从制造基础、技术能力和供应链配套上，已经为全球变频化空行业专题研究/机械本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告25调的更快普及奠定了良好基础。同时空气源热泵产品在减少大气污染、节能减排、促进电能替代、清洁取暖等方面有多重正向社会效益，在商用及家用供暖、工业及农业烘干领域逐步得到广泛应用，并陆续获得各国政府的政策支持与消费者的广泛认可，产业规模将蓬勃发展，从而有效带动变频驱动器等核心部件应用市场的持续扩张。图31：2021-2025年全球压缩机变频渗透率趋势预测图32：2021-2025年全球家用空调变频渗透率趋势预测变频驱动器通过搭载系统控制器应用于各类变频产品。根据儒竞科技招股书来看，每台变频空调、空气源热泵装配一台系统控制器及变频驱动器。随全球暖通空调及热泵市场规模逐渐扩大，同时变频产品以稳定的速度扩容，变频驱动器市场在暖通空调及冷冻冷藏设备领域有稳步增长趋势。新能源汽车电动压缩机变频驱动器是将直流电源输入通过逆变为三相可变频率来驱动新能源汽车电动压缩机的电子部件，采用滤波和控制独立模块化设计，可满足客户不同的定制化需求；主要应用于新能源电动汽车空调系统，具有电机驱动可靠、转速控制精度高、高效节能等特点。空调压缩机是车用空调的核心部件，提供空调运行的动力，在传统汽车转向新能源汽车的过程中，驱动方式发生巨大改变，即发动机驱动变化成为电驱动的方式，压缩机控制也从原先的变量控制调整为节能高效的变频控制，这是重要车根据儒竞科技招股书，每辆新能源汽车装配一台电动压缩机变频驱动器，随着新能源汽车规模的快速增长，新能源汽车热管理系统相关部件也获得了规模化行业专题研究/机械本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告26增长，伴随着新能源车的渗透率增长。新能源汽车PTC加热器的作用是通电之后电阻发热通过鼓风机工作，使空气经过该元件达到加热空气的效果，它一般安装在传统燃油车暖风小水箱的位置。燃油车因为发动机运转时可以产生大量的热量，所以汽车工程师们就将其热量用来加热供暖，空调暖风、玻璃除雾除霜等功能的热量就是来自发动机。而新能源车往往都不带有发动机，所以PTC加热器就承担起了加热供暖的责任，大部分新能源车的PTC加热器都被安装在了空调系统内，其在通电后会使自身产生相应的热量，当空气经过时就会对空气进行加热，然后再从空调出风口处吹出，这就是大部分新能源车空调暖风的来源。总结来说，新能源汽车行业蓬勃发展，且新能源汽车电动压缩机变频驱动器以及新能源汽车PTC电加热控制器对新能源汽车行业有必要性。热泵是化石燃料炉和空调的节能替代品，根据国际能源署(IEA)的数据，与燃气锅炉相比，即使运行在排放密集型电力上，热泵仍可以将温室气体排放量减少至少20%。在电力更清洁的国家，这种减少幅度可能高达80%。9月22日，美国气候联盟宣布，将在美国多州推动安装更多的热泵，目标是在2030年之前部署2000万台新热泵。该政策的颁发将直接提高热泵产销量，为热泵系统控制器和驱动器带来新的市场。行业专题研究/机械本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告274相关公司儒竞科技是专业的变频节能与智能控制应用方案提供商，专注于电力电子及电机控制领域综合产品的研发、生产与销售，主要产品包括供热通风空调及冷冻设备（HVAC/R）领域的变频驱动器及系统控制器、新能源汽车热管理系统领域的变频驱动器及控制器、工业伺服驱动及控制系统领域的伺服驱动器及伺服电机。儒竞科技作为自主创新的研发驱动型企业，以电力电子及电机控制技术作为基础，成功研发了以电机控制、电源控制及系统控制技术，数字电源及电力电子变换硬件平台，电机设计平台为代表的三大技术领域，在细分技术领域内掌握了多项核心技术，并通过核心技术的交叉应用与延伸，形成了多元化的产品布局，建立了跨领域的经营模式。儒竞科技依靠卓越的产品研发实力、高效的生产制造体系、完善的质量管控措施、丰富的市场实践经验，拥有了良好的行业知名度，在境内外积累了稳固的客户资源，核心产品已广泛长期地应用于博世、艾默生、麦克维尔、阿里斯顿、海尔、三菱重工海尔、开利等众多知名品牌中。表8：儒竞科技主要产品单价家用空调系统控制器及变频驱动器平均单价有所下降，主要系海尔系列产品对较低所致冷冻系统控制器及变频驱动器2511.85不同型号、规格产品的销售结构变化导致各期平均单价有所波动冷冻系统控制器及变频驱动器2511.85不同型号、规格产品的销售结构变化导致各期平均单价有所波动行业专题研究/机械本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告