2019年我国变频器行业市场分析：中高压大功率变频器国产化迎来契机

通常，变频器以电压、功率、负载类型、行业（项目、OEM）等标准进行细分。由于外资品牌进入市场时间较早，同时具有技术优势，长期以来占据市场主要份额。国外品牌主要分为日本和欧美厂家，日本有安川、三菱、富士等著名品牌，主要以中小功率为主，体型一般较小，在低压和中压环境下运行可靠，而欧美厂家中有施耐德、西门子、ABB等著名品牌，主要以大功率为主，其功率大、最高输出频率高。

工业自动化领域的项目型市场包括化工、电力、石化、冶金等连续生产的重工业领域，而OEM市场主要是机床、纺织、电梯、起重等等的离散生产工具或产品。外资的西门子、ABB在大功率、重载、高精度的技术有独到的优势，其作为国际大公司具备良好的形象，和政府、设计院的营销具有优势，占据了冶金、造纸、建材、市政等项目型市场。这类市场还有另一类特点，就是变频器的应用广泛，以冶金行业为例，从公用工程用的风机、水泵、料浆泵到板材和线材的轧机等，实际上，风机和泵类对变频器的控制精度相对不高（但工作稳定性、环境适应性有较高要求），属于中低端市场，由于其采购往往和轧机等技术要求高的设备同时进行，因此该领域仍以外资品牌为主。即可以视为不是简单的卖产品，更类似于整个生产线的改造，因此导致市场集中度高。

变频器市场规模及同比增速

资料来源：立鼎产业研究中心

中低压变频器市场份额

资料来源：立鼎产业研究中心

在变频器中低端市场，本土企业凭借高性价比、灵活的业务模式以及对目标行业的深刻理解，国产替代比例增加，汇川、英威腾等本土品牌已崛起。我国变频器行业的市场规模总体呈上升态势，2017年市场规模约450亿元。

大传动变频器包括低压、中压和高压三类产品，低压主要包括380V、660V,应用在冶金、港机行业；中压主要为1140V,应用在煤矿、轨交和潜油电泵行业；高压主要为3000V、6000V和10KV，应用在电力、冶金等行业。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，国产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，不但对控制精度、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。大功率变频器在电力电子传动领域存在巨大需求，特别是在炼钢、轨道交通、矿井提升、船舶动力系统中需要大功率变频器，高性能的大功率变频器对于节能降耗、全面提升工业水平具有重要意义。以转炉炼钢业为例，转炉倾动机构是转炉炼钢的关键组成部分，是驱动转炉工作的重要机械，不仅关系到转炉炼钢的顺利生产的顺利进行，更是关系到产品与生命安全的重大问题，选用安全可靠稳定的大功率变频器至关重要。

从工艺来看，转炉变频传动系统必须使得炉体正反转动360°，并能平稳而又准确地停在任意倾角位置上，以满足兑铁水、加废钢、取样、测温、出钢、倒渣、补炉等各项工艺操作的要求，并且要与氧枪、副枪、炉下钢包车、烟罩等设备联锁。不应发生电动机、齿轮及轴、制动器等设备事故，即使部分设备发生故障，也应有备用能力继续工作，直到本炉钢冶炼结束。

在大功率领域中,欧美国家的技术发展比较完善,例如ABB的ACS600系列、西门子Simovert ML2系列、GE的Innovetion系列变频器。与低压、小功率变频器的研制相比，大功率变频器的研制对功率器件的性能和电路拓扑结构都有更高要求，难度更大。在低压传动中的一些不重要的问题，在大功率传动系统中却是务必处理的问题：

(1)网侧的技术要求:网侧电流的畸变、输入功率因数和LC谐振的畸变。

(2)电动机侧的技术要求:电压变化率(dv/dt)和波反射、共模电压应力、电动机降额使用、LC谐振和扭振。

(3)开关器件的限制:器件开关频率和器件串联。

我国在中高压大功率变频器方面的研究相对比较滞后，过去主要以晶闸管作为功率器件，开发直流传动装置和交-交变频传动系统。这些装置结构复杂、成本高，由于开关频率较低，其控制性能和网侧谐波较差。近十几年来，随着技术水平的逐步积累，尤其是对功率半导体器件的广泛应用，国产大功率变频器已有突破性进展，从电压源型串联H桥、二极管钳位式多电平变频器的研发和应用已逐渐成熟，已逐步缩小与国外产品的技术差距。

大功率变频器常见拓扑结构

资料来源：公开资料

此外，当前大功率变频传动的国产化迎来以下契机：

1、近年来，许多西门子、ABB等国外品牌已超期服役，急需替换，但同类产品大部分均已下线停售，原产品的更新款价格高昂且要面对兼容问题。即存量改造市场可观。

2、相比国外品牌6-12个月的交付周期，本土品牌交付周期短，备品备件价格大幅降低，且提供质保期内的优质服务。

3、客户定制化、半定制化需求越来越高，日资和欧美品牌灵活性显然不及本土品牌。

在大功率变频传动领域，相比西方发达国家，我国工业起步晚，技术落后是事实，但随着国内技术的进步，以及在售后方面的碾压式优势，国产替代空间逐步打开。部分优秀的国产品牌在崛起，集成度和系统化也越来越高，在细分领域推出专用机型的基础上，逐步走向行业应用端，如汇川HE、HD9X系列，禾望HD系列、森兰Hope系列等工程变频器，已在冶金、轨交、船舶石油钻井平台等领域逐步展开应用。

以采矿业为例，过去矿车提升系统的电动机采用传统的转子串电阻调速方式，该调速方式已经属于非常落后的一种调速技术，存在电能消耗过大、工作稳定性差、缺乏故障诊断等问题，面临着被淘汰的局面。汇川对云南某煤业集团矿厂的主井提升系统做过相应改造，将之前采用转子串电阻的调速方式变更为HD92型四象限高压变频器驱动，采用了新型的磁链闭环矢量控制技术电控调速方案。

国内市场上绝大多数高压变频器均采用功率单元串联多电平结构，其中，功率单元采用两电平拓扑结构，6kV高压变频器每相由5或6个功率单元组成，整机由15或18个功率单元组成，具有功率单元数量众多，体积大的缺点。根据此种情况，汇川创新性的提出了三电平功率单元串联多电平结构，使得每个功率单元具有更高的输出电压，6kV高压变频器整机只需要9个功率单元，减少了功率单元数量，减小了整机体积。

采用变频调速后，在生产力提升30%的情况下，用电量节约超过20%；同时，系统能够按照设计的速度曲线自主的进行提升速度的控制，降低了系统的操作难度，提升了整个系统的安全性；不仅如此，电机在变频器作用下整个提升过程完全依靠电力牵引与制动，制动闸瓦只需在停车和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。

综上，中高端传动市场对品牌和可靠性有很高的要求，市场的准入比较高，但从总的趋势来看，国产化的比例会越来越高。本土品牌正处于从提供单一变频器产品向提供行业专用解决方案转变的阶段，同时向中高端应用拓展。在每个重点细分行业中推出典型解决方案后，能够迅速在业内推广并提升市场份额，随着行业应用经验的积累和技术的成熟，国内品牌有望在未来几年内形成对进口产品的持续替代。

伴随供给侧改革进入后周期，2019年工控市场表现将延续调整周期，预计2020年之后市场需求将逐步回调企稳。在当前强调供给侧改革和逆周期调节两条腿走路的背景下，工业变频器涉及冶金、石油、起重设备、矿山机械、海洋装备、造纸、轨道交通等多个领域，市场巨大，国产化迎来契机，我们看好此领域的投资机会。