国产变频器打破垄断 从落后国外20年到市场第一 是如何做到的
中国有一项技术曾落后国外20多年,但是中期却成功打破了国外的市场垄断,并且成为行业第一,至今还在以50%的增长速度茁壮长大。
但还是被质疑,甚至被贬低,是变频器。
在2022年的变频器市场中,有小华为之称的汇川技术以及变频器巨头合康新能,分别占领了低、高压变频器市场份额的榜首,甚至它们的产品远销海外,成绩也相当出。
但是,虽然它们征服了国外市场,却征服不了某些人的心。
有的说国内变频器不可靠,也有的说,进口变频器才是最好的,国产与它们还有很大的差距。
那么问题来了,中国逆变器如何突围?他们和国外的差距真的那么大吗?未来会彻底征服市场吗?今天就来说说这个非常重要的产品。
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变频器其实是我们生活当中非常常见的零件,它是电机马达中的一个设备,马达里有电子
它可以通过调节电源的电压和频率,来控制马达的转速,但是大家千万别小看这个设备,越是基础的东西,重要性越大,几乎任何一个工业品都离不开变频器,所以它也被称为工业自动化的基石。
比如商场的自动扶梯,相信大家都坐过。以前老式的自动扶梯一直在运行,人站起来一言不发都不容易,还耗电。
现在新式的电梯没人的时候,它就会停下来,当人站上去的时候,扶梯就会自动加快运行,可以节省很多的电量,这就是变频器在起作用。
这样的变频器用在各个地方,从我们家里的手机、风扇、变频空调,到飞机、工业机器人、月球着陆器,还有新能源汽车、高速列车、UHV电网,甚至生产这些东西的生产线。
可以说,它就是我们生活和工业生产中不可缺少的存在。
但就是这么基础、这么重要的元器件,我国曾经却落后西方国家二十多年,并且长期依赖进口,直到近几年,国产变频器才实现突破,在部分领域冲到世界第一,但还是有部分变频器技术掌握在外企手里。
变频器的难点是什么?为什么我们已经建成了空间站,却不能完全国产化?
这就要说到变频器的历史以及我们是如何追赶的,开始说起了。
逆变器最早诞生于20世纪60年代末。一家芬兰公司开发了第一台商用逆变器,随后迅速普及。而中国发展相对较晚,20世纪80年代才开始发展。两者相差20年。
不过当时的发展路线有两条,一条是自研技术,另一条是引进技术。
在自研方面,政府牵头组织国内科研院所攻关变频器关键问题。例如,天传所(天津电传所)和Xi安电子技术研究所联合开展了变频器的技术研究,并成功开发了第一代变频器产品。
在技术引进方面,大连电机厂从日本东芝公司引进了中国第一条逆变器生产线,大连电机厂成为当时中国最早的逆变器生产厂家之一。
看着国产的变频器起步好像很顺利,但其实并不是,因为在90年代的时候,国外的变频器已经发展到了第二代,而且经过迭代后,变频器的性能和复杂程度提高了很多。
我们来简单科普下。
电机的结构相对简单。它由转子、线圈、永磁体(框架)、定子等部件组成。当它通电时,流过线圈的电流会产生电磁,然后转子在电磁的作用下旋转。
变频器通过控制电源的电压和频率来控制电机转速,但两种控制方式不同。
初代变频器中电压和频率是同时变化的,而且成正比例,意思就是增加和减少都是同步的,所以它也叫恒定电压频率比控制,简称恒压频比。
这样的优点是步骤少,结构简单,但是也有很多缺点,比如不能精确控制电机的速度。
以吊车为例。
如果采用恒压频比的变频器,电机空载时会停留在某一档位,但拉货时其转速会发生变化。
在拉轻的货物时,电机的速度非常快,但是如果拉的货物重很多,它的速度就会慢下来,甚至如果重物太重,变频器过流就会直接跳闸了。
总得来说载重越重,电机的速度就变得越慢,而且变化多少,变频器是没办法感受和控制的,所以初代变频器控制电机的转速只是停留在理论上,实际速度多少,压根不知道。
因此这种变频器只能在低端领域上使用,比如风扇、鼓风机、水电站的抽水泵等等,这些不需要精确转速也能用的领域,但是像摩托车、汽车等领域却没办法使用。
后来人们就想,既然电机的转速很容易受外力影响,能不能想办法监测外力的影响,然后逆变器就可以根据这个变化输出外力。于是第二代逆变器的控制方式诞生了:矢量控制。
它把电流分为2个方向,分别控制电压和频率的大小、方向,这样就可以单独控制速度了,所以矢量控制也叫速度控制,它相比上一代对电机速度的控制更加精准。
这项技术被提出后,很快就受到了其他国家、企业的热捧,纷纷开始进行研发以及技术落地。
20世纪90年代前后,美国、日本和欧洲一些国家的变频器公司相继推出了自己的变频器产品,并成功应用于电梯、自动扶梯、空调压缩机、传送带等较为复杂的设备上。
等我国研发出了矢量变频器,西方世界又开始用上了第三代直接转矩变频器,国外企业一直都对我们保持一代的领先,我们的产品不仅比较初级,而且在可靠性,耐用性上都不如人家。
所以中国变频器的开局虽然进展还可以,但是在很长的时间里,我们都是以进口为主,尤其是90年代后期。
当时中国处于改革开放,工业迅速发展,对于变频器的需求量也非常大,很多外企看到了中国巨大的潜能,选择到国内开设工厂。
比如德国的西门子在天津设厂,芬兰的abb设在北京,日本的安川在上海、美国的艾默生在深圳等等,全国各地开始涌现了许多独资或者合资的变频器企业。
这些企业如狼似虎,闯入羊,降低了我们变频企业的维度,迅速抢占市场,牢牢把握高端市场,而国内变频企业只能在低端市场各自为战。
模块电源厂家排名
据统计,当时国内变频器生产企业数量一度达到200家,但大多是小作坊,很难收集到整机老化、测试、标准化测试等成套设备,甚至一些小企业只能选择手工模仿国外产品。
这样的企业如何与国外竞争?国内行业怎么敢用他们的产品?所以大家宁愿多花点钱,买国外的产品。
2000年时,国内变频器的外资品牌只有40家左右,却占据了90%的市场份额,而国内上百家企业只能分享剩下10%的低端市场份额。
当时中外变频技术相差20多年。
然而,就在大家以为中国变频器会一直处于落后状态的时候,中国企业突然脱颖而出,不仅成功实现了技术突破,而且有几家企业在低压和高压变频器两个领域都获得了全国第一。

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