企业竞争图谱：2024年变频器 头豹词条报告系列

Leadleo.com 企业竞争图谱：2024年变频器头豹词条报告系列 许哲玮·头豹分析师 2024-09-26未经平台授权，禁止转载 版权有问题？点此投诉 制造业/电气机械和器材制造业 工业制品/工业制造 行业： 行业定义 变频器是指应用变频技术与微电子技术，把电压与频… 行业分类 按照电压等级、频率变换方式、主回路直流环节储能… 行业特征 变频器行业的特征包括：1.具备技术和客户壁垒；2.… 发展历程 变频器行业 目前已达到3个阶段 产业链分析 上游分析中游分析下游分析 行业规模 变频器行业规模暂无评级报告 SIZE数据 政策梳理 变频器行业相关政策5篇 竞争格局 数据图表 摘要变频器是指应用变频技术与微电子技术，把电压与频率固定不变的交流电整流逆变为电压和频率可变的交流电，用于控制交流电机的转速、转矩的电力控制设备。变频器行业产业链上游为原材料供应环节，主要原材料包括半导体元器件、电子元器件、结构件及其他配件；产业链中游为变频器的生产和制造环节，主要由众多变频器制造厂商构成；产业链下游为变频器的各种应用领域，包括起重机械、电梯、纺织印染、冶金、石油石化等应用场景。预计未来在新一轮科技产业革命以及智能制造的驱动下，国产变频器技术将持续迭代提升，推动行业规模持续扩大并驱动行业市场份额向头部制造商集中。 行业定义[1] 变频器是指应用变频技术与微电子技术，把电压与频率固定不变的交流电整流逆变为电压和频率可变的交流电，用于控制交流电机的转速、转矩的电力控制设备。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，依靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，并根据不同电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，以实现工业自动化控制系统的工艺调速和节能运行，提高生产效率和产品质量，降低生产能耗。变频器的应用领域广泛，可应用于风电、轨道交通、起重机械、 纺织化纤、油气钻采、冶金、石油石化、电力等多个行业。 [1]1：file:///C:/Users/73… 2：file:///C:/Users/73… 3：伟创电气招股说明书、… 行业分类[2] 按照电压等级、频率变换方式、主回路直流环节储能方式、输出电压调制方式、控制方式、用途的分类方法，变频器行业可以分为如下类别： 变频器行业基于电压等级的分类 低压变频器 指输入电压不高于690V的变频器，普遍采用二电平或 三电平的主电路结构。 变频器分类 中压变频器 指输入电压范围在690V-3KV的变频器，普遍采用二电 平或三电平的主电路结构。 高压变频器 指输入电压在3KV以上的变频器，通常采用IGBT多级 串联的主电路结构。 变频器行业基于频率变换方式的分类 交-交变频器 （直接式变频 器） 变频器将工频交流电直接转换成频率和电压均可调的交 流电，然后将其供给电动机，具备变换效率高、过载能力强的优点，但因连续可调的频率范围窄，主要用于低 速、大容量的拖动系统中。 变频器分类 交-直-交变频 器（间接式变 频器） 变频器先通过整流电路将工频交流电通过整流电路转换 成脉动的直流电，再通过逆变电路把直流电逆变成频率任意、连续可调的三相交流电，然后将其供给电动机，频率调节范围较宽，是普及应用最广泛的一种变频器， 广泛用于通用型变频器中。 变频器行业基于主回路直流环节储能方式的分类 电压型变频器 其主回路直流环节所采用的储能元件是大电解电容器， 适用于向多台电动机供电、不可逆拖动、稳速工作、快 速性要求不高的场合。 变频器分类 电流型变频器 其主回路直流环节所采用的储能元件为串联电感器，适 用于电动机拖动、频繁加减速情况下运行，以及需要经 常反向的场合。 变频器行业基于输出电压调制方式的分类 正弦波脉宽调 制(SPWM)变 频器 在逆变电路部分同时对输出电压的幅值和频率进行控 制，具备功率因数高、调节速度快的特征，适用于单台 或多台电动机并联运行、动态性能要求高的调速系统。 变频器分类 脉幅调制 (PAM)变频器 将"变压”和“变频”分开完成，即在整流电路部分对 输出电压的幅值进行控制，而在逆变电路部分对输出频率进行控制。由于在该变频器中逆变电路换流器件的开关频率即为该变频器的输出频率，这种同步调速方式使 得当系统低速运行时，谐波和噪声都比较大。 变频器行业基于控制方式的分类 V/F控制变频器 是一种比较简单的控制方式，基本特点是对变频器输出的电压和频率按一定比例同时控制得到所需要的转矩。采用V/F控制方式的变频器，控制电路成本较低。在带PG或PID调节器的情况下可用于较高精度调速和控 制。 变频器分类 电压空间矢量控制（磁通轨迹法）变频器 又称SVPWM控制方式，该控制方式一次生成三相调制波形，以内切多边形逼近圆的方式进行控制，因引入频率补偿而能消除速度控制的误差，同时将输出电压、电流闭环可提高动态的精度和稳定度。但控制电路环节较多，且没有引入转矩的调节，因此系统性能没有得到根本改善，适用于一般工业上的调速或控制。 矢量控制（磁场定向法）变频器 又称VC控制方式，该控制方式实质是将交流电动机等效为直流电动机，分别对速度、磁场两个分量进行独立控制。该控制方式具备转矩可以连续平滑调节、调速范围宽的优点，但控制参数的选择比较困难，需要在线调整。 直接转矩控制变频器 又称DTC控制方式，该控制方式直接在定子坐标系下分析交流电动机的数学模型，控制电动机的磁场和转矩，在很大程度上解决了矢量控制的不足，可应用于重载启动、起重负载转矩控制系统、恒转矩波动大负载等场合。 变频器行业基于用途的分类 变频器分类 通用变频器 可分为低成本的简易型通用变频器和高性能多功能通用变频器。其中，简易型通用变频器是以节能为目的的变频器，主要应用于风机、水泵、鼓风机等负载，具有体积小、价格低的优点；高性能多功能通用变频器采用矢量控制方式或直接转矩控制方式，为满足应用需要，在系统的软件和硬件方面都做了相应的功能设置，可广泛地应用于调速性能要求较高的各个领域之中。 专用变频器 指专门针对某一面或某一领域而设计研发的变频器，可分为高性能专用变频器、高频变频器、高压变频器和单相变频器，具备适用于所针对领域独有的功能和优势，针对性较强。 [2]1：file:///C:/Users/73… 2：https://mp.weixin.… 3：https://mp.weixin.… 4：https://mp.weixin.… 5：https://mp.weixin.… 6：https://mp.weixin.… 7：蓝海华腾招股说明书、… 行业特征[3] 1具备技术和客户壁垒 变频器属于高新技术产品，涉及电力电子、计算机、自动控制、运动控制、电机、传感器等多项学科领域，核心技术的研发要求企业在软件、硬件、结构、电磁兼容、安规设计等方面具备丰富的经验积累和持续大量的资金投入；同时，下游制造企业对工业自动化控制系统中的各类设备选型具有较高要求，除考虑产品的控制和节能效果外，其性能稳定性和安全性也是重要的考量因素，国内外知名变频器品牌厂商往往凭借技术先进性和产品性能可靠性而具备较强的客户粘性。因此，对于新进入者而言，变频器行业的技术壁垒和客户壁垒均较高。 2产品应用范围广泛 全球电机系统电力消耗约占全球电力消耗的43%-46%，是电力消费的最大来源，而变频器作为电机调速节能的关键设备，在纺织机械、食品机械、医疗设备、印刷机械、起重机械、数控机床、石油化工等多个常规行业和城市轨道交通、电气化列车、新能源汽车、人工智能等多个新兴产业中都有广泛应用。 3工业节能减排趋势助推变频器行业发展 目前，中国已成为全球最大的能源生产国和消费国，伴随中国能源进入高质量发展新阶段，实施分领域分行业节能降碳专项行动，加快钢铁、有色金属、石油化工、建材等重点行业节能降碳改造及变频器等配套用能设备更新，是转变对能源资源路径依赖、推动经济社会发展全面绿色转型的重要举措。由于变频电机在变频调速控制方面较普通电机更具备优越性，如在轻负载变频调速情况下系统整体节电率范围可达30%-60%，预计在工业节能减排的绿色化发展趋势带动下变频器市场需求将有望持续提升。 [3]1：file:///C:/Users/73… 2：file:///C:/Users/73… 3：file:///C:/Users/73… 4：https://mp.weixin.… 5：https://mp.weixin.… 6：正弦电气招股说明书、… 变频器行业的特征包括：1.具备技术和客户壁垒；2.产品应用范围广泛；3.工业节能减排趋势助推变频器行业发展。 发展历程[4] 中国变频器行业起步于20世纪80年代，主要经历了早期探索、国产化起步、国产化高速发展三个阶段。基于对国外先进变频技术的学习和研究，国内变频器厂商自主研发进展显著，国内竞争格局逐步从国外品牌垄断向国产品牌领先转变。但在高端变频技术应用方面，国产变频器仍与国外先进技术存在差距。预计未来在新一轮科技产业革命以及智能制造的驱动下，国产变频器技术将持续迭代提升，并朝着“数字化、智能化、专用化、集成 化”的方向持续发展。 早期探索阶段1980~1999 20世纪80年代，中国国内部分研究所和电气制造企业如天津电气传动设计研究所、西安电力电子技术研究所、成都佳灵等开始关注变频器领域并尝试研制和生产变频器产品。1984年，大连电机厂引进日本东芝VT130G1系列变频调速装置整条生产线和技术组装，开始生产交流变频器；1985年，成都佳灵研制出首台国产变频器，随后于1985-1998年又相继推出GTR中频变频器、IGBT集成化系列通用变频器、单片机控制全数字式变频器、智能变频器和油田潜油电泵专用变频器。同时，20世纪80年代中到90年代末大量国外品牌进入中国市场，如富士、三菱、安川、东芝、松下等日系品牌，丹佛斯、ABB、西门子、伦茨、罗克韦尔等欧美系品牌生产的通用变频器产品在纺织、供水、冶金、油气等行业得到广泛应用。由于国外品牌的变频器产品技术性能更优，国内变频器市场主要被国外品牌所垄断。 该阶段属于变频器行业的早期探索阶段。相比于国外品牌20世纪60年代就开始研制和应用变频器产 品，中国变频器行业起步较晚，叠加在技术落后、资金短缺、关键元器件供应不足等因素制约下，国产品牌变频器产品性能和可靠性远不及国外品牌，国内变频器行业的进口依赖程度较高。 国产化起步阶段2000~2010 进入21世纪，外资品牌纷纷在中国投资建厂，如2001年美国艾默生收购华为旗下公司安圣电气， 2003年日本东芝和三菱成立合资公司，2004年日本日立集团与中国东方电气集团成立合资公司， 2007年惠丰与美资合作伙伴合资成立欧瑞传动等；同时，国产品牌也开始以裂变的形式派生出多家变频器制造企业，如普传系派生出阿尔法、依托、韦尔、威科达、英威腾等企业，华为系派生出金田、汇川、麦格米特、三晶、蓝海华腾等企业，这些企业主要集中在广东、浙江等东南沿海地区，变频器开始逐步进入国产化替代阶段。 该阶段属于变频器行业的国产化起步阶段。在外资品牌市场扩张速度加快和国产变频器制造企业频繁诞生的共同影响下，市场参与者迅速增加，导致行业竞争格局趋于复杂化，一定程度上带动国产变频器快速发展。在吸收国外变频技术的基础上，众多国内变频器厂商开始尝试自主研发生产，欧美及日 本等海外变频器产品在中国大陆市场的垄断局面被打破。 国产化高速发展阶段2011~至今 2011年，“十二五”规划出台并明确指出变频器在节能减排中的重要作用，提出低压变频器要以自 动化改造和进口替代为主线，国内企业重点发展控制和驱动技术，高压变频器下游则以电力、冶金、水泥等大型工业设备改造为主。在国家政策的指引下，国内变频器企业迅速成长，国产变频器产品质量和性能持续提高，以汇川技术为代表的头部企业品牌竞争力和市场份额也呈逐年提升趋势。2023年汇川技术、英威