变频器(Variable-frequency Drive,VFD)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。
变频器的概念
变频器(Variable-frequency Drive,VFD)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。
根据中研普华产业研究院发布的《2022-2028年全球与中国变频器市场现状及未来发展趋势报告》显示:
相比较国外变频器的发展状况,我国的变频器应用起步较晚,直到20世纪90年代末期才得到较为广泛的推广。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。上海和深圳成为国产变频器发展的前沿阵地。
自上而下,智能制造整体框架可分为现场层、控制层、操作层、管理层、企业层及决策层。其中,控制层的主要组成为控制器(驱动、伺服、变频等)及PLC(可编程逻辑控制器),执行层的主要组成为各类生产机器人、智能设备及传感器。
数据显示,我国变频器市场规模整体呈现稳定增长态势。据统计,2020年我国变频器行业市场规模达到541亿元,同比增长9.3%,2015-2020年CAGR为7.3%。
其中低压变频器规模占比较大,2020年占比为74%。具体市场规模方面,2020年我国高压变频器市场规模约141亿元,低压变频器市场规模约400亿元。
控制层、执行层设备共同组成工业自动化控制系统,对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理及决策,达到增加产量、提高质量、降低消耗及确保生产安全等目的。变频电气系统是智能制造框架中实现工业自动化控制的主要组成,其采用闭环控制,参数超调波动范围小,可对偏差进行及时控制,电机运转时加速、减速还可根据工艺要求自动调节,控制精度高。变频电气系统还具有十分灵敏的故障检测、诊断及数字显示功能,提高了生产设备运行的可靠性。
2021年11月工信部发布《电机能效提升计划》,要求到2023年高效节能电机年产量达到1.7亿千瓦,在役高效节能电机占比达20%以上(而当前渗透率不到10%)。2022年6月发布的《工业能效提升行动计划》提出2025年新增高效节能电机占比达到70%以上。
除在风机、泵类负载上的应用以外,变频调速还可广泛应用于传送、卷绕、起重、挤压及机床等各种机械设备控制领域,以延长设备的正常工作周期及使用寿命,简化操作及控制系统,甚至改变原有的工艺规范,从而提高整套生产设备的控制水平,进而提高产成品率。
以采矿业为例,早期矿车提升系统多采用传统的转子串电阻进行电机调速,这种调速方式相对落后,存在电能消耗过大、工作稳定性差及缺乏故障诊断等问题。加装变频电气系统后,企业生产系统可按照设计的速度曲线自主进行速度控制,提升了控制系统的智能化程度及安全性、降低了系统的操作难度。此外,在变频调速技术作用下,电机提升过程完全依靠电力牵引与制动,制动闸瓦只需在停车及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。
根据相关数据显示,2021年欧美品牌低压变频器占比为44.6%,日韩份额为13.1%,中国本土品牌占比为42.3%,相较于2017年的38.7%上升3.6pcts。随着国产品牌定制化能力以及产品研发制造实力的提升,未来国产替代有望逐步落地。
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2022-2028年全球与中国变频器市场现状及未来发展趋势报告
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