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工控人家園 綜合討論 空調變頻器控制：供求矛盾存在

林中獸

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樓主發表于: 2011-08-16 10:54

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　　變頻空調市場從2010冷年啟動以來，實現了突飛猛進的發展，2011冷年，這一市場又經歷了井噴式的增長，并進入了市場普及期。變頻空調的快速發展，與變頻控制器產業是分不開的，未來變頻控制器的技術走勢和供應情況必然影響變頻空調的發展。
　　核心元件供應緊張
　　2011冷年，變頻空調市場增長迅猛。據產業在線統計數據，截至2011年5月，2011冷年變頻空調內銷總量達到1326萬臺，已經超過2010冷年全年銷售水平。按照現在的發展態勢，預計2011冷年變頻空調內銷總量將突破1800萬臺。
　　從中怡康的年度數據來看，2011冷年第一個月（2010年9月）變頻空調在市場的零售量占比飆升至42.7%，其后6個月這一數字保持在42%～50%之間，而在此之前，變頻空調的市場份額在25%左右。2009冷年變頻空調份額僅為13.6%，2011冷年上半年數據已上升至47.7%，預計整個2011冷年變頻空調占比將在55%～60%。
　　美的制冷家電集團副總裁王金亮表示：“2011冷年，我們變頻空調銷量將會超過1000萬臺。”
　　飛兆半導體亞太區銷售及市場推廣總監王劍稱：“我們從國內空調廠家了解到，2011冷年變頻空調的總產量在2500萬臺上下。”
　　變頻空調產業的高速增長，讓上游原材料的供應有些“吃不消”。據記者了解，變頻空調壓縮機、變頻控制器都出現了不同程度的供應緊張。變頻控制器主要由IC控制部分和電力轉換部分組成，后者的核心為逆變部分，通常采用集成的IPM功率模塊或者分立式IGBT方案構成。IC控制部分負責電機控制和整機系統控制兩部分。2011冷年一開局，控制IC和功率器件都出現了供應緊張的狀況，其中功率器件嚴重缺貨。
　　“2011冷年，變頻控制器市場缺貨集中在功率器件上，主要是IGBT、IPM功率模塊和功率二極管供應短缺。控制IC的供需矛盾相對好一些，2011冷年我們公司基本能滿足客戶需求，有些控制IC生產廠商出現缺貨也只是短時間的，現在基本沒有太大問題。”國際整流器公司（IR）西安應用中心主任李明表示。
　　富士通半導體MCU產品市場部經理彭濤表示，空調用變頻控制器中的控制IC供需矛盾較小，這與控制IC的生產周期相對較短有關。
　　回憶起功率器件的缺貨情況時，上海新源變頻電器股份有限公司營銷技術部部長劉紅蘭告訴記者，從2010年開始，功率器件的市場需求量急速上升，缺貨情況凸顯，這一狀況到了2011冷年也沒有改變。“從2011冷年一開始，直到2011年5月，功率器件的市場供應都處于嚴重的缺貨狀態。”
　　控制IC和功率器件供應不足的原因是多方面的，不過采訪中，記者聽到最多的解釋是供應商沒有跟上變頻空調擴產的步伐。“半導體供應商對變頻市場爆發準備不足。”海信一位空調技術負責人表示。
　　王劍認為，半導體廠商產能沒有跟上，與2008年的金融危機有很大關系。在經歷了全球經濟不景氣后，各家半導體生產企業產能擴張都非常謹慎，造成了2011冷年變頻控制器關鍵元部件供需矛盾。
　　另一方面，從2009年下半年開始，中國勞動力和原材料成本開始逐年攀升，生產企業制造成本大幅提升，企業急需通過生產車間的自動化改造減少工人數量，以降低成本。“在稀土漲價之前，我們給客戶算過一筆賬，如果采購具有變頻功能的自動化生產設備，可以在兩三年內收回設備投入。這間接助推了紡織等產業對變頻控制器的需求，增加了控制IC和功率器件采購量。同時，這一市場與變頻空調使用的控制IC和功率器件非常類似。由此加劇了空調用變頻控制器關鍵元器件的供需矛盾。”
　　未來供求分析
　　對于未來變頻控制器的市場供需情況，某業內人士表示，受到近期稀土大幅漲價，變頻電機成本大幅攀升的影響，變頻控制器的需求開始減少。這也緩解了此前變頻控制器關鍵元器件的供需矛盾。另外，某芯片企業的有關人員認為，受到傳統市場淡季和變頻空調壓縮機供應不足的影響，變頻控制器市場的低迷還將維持一段時間。
　　采訪中，幾乎所有業內人士都認為，稀土漲價不會阻攔變頻空調的發展步伐。“長遠來看，變頻空調的普及還會是今后持續發展的趨勢。”三洋半導體（香港）有限公司深圳事務所所長下谷彰彥說。
　　業內人士分析，在電機上應用稀土材料，可以降低使用能耗，符合中國倡導的節能減排宗旨，稀土永磁電機仍將成為未來的技術發展方向。而且，用鐵氧體永磁材料替代釹鐵硼永磁材料（含稀土元素）做壓縮機電機的磁體，是完全可行的。
　　“變頻空調壓縮機電機的磁體材料用鐵氧體永磁材料替代釹鐵硼永磁材料，在變頻控制器上的硬件及驅動算法都沒有變化，整機廠商只要調整一些適合這種壓縮機的參數就可以了。”李明如是說。
　　采訪中，記者了解到，半導體廠商仍然樂觀地看待明年的變頻空調市場。王劍告訴記者，從現階段各空調企業的市場期望來看，2012冷年，變頻空調的銷量有望翻番，達到5000萬臺。同時，李明也表示，部分空調大廠將2012冷年變頻空調銷量占所有空調銷量的比例從2011冷年的50%提升到70%，爭取三年內實現近100%的銷量占比。
　　針對2012冷年的市場需求，目前半導體廠商紛紛對控制IC和功率器件進行擴產。李明稱：“不管我們公司還是別的廠家，都在增加相應產品的供應量，不過擴大產能需要一定時間。早在一年多以前，IR就開始為生產線增加設備，提高產能。但是設備引入需要一定時間，而且生產設備到位后還需要調試，預計到今年下半年，新添設備才能正常運行，到時候產品供應不足的現狀有望緩解。”
　　王劍也表示，去年第四季度，飛兆已經開始功率器件擴產的動作，從今年第四季度開始，市場供應量會有很大提升。
　　“伴隨功率模塊市場銷量增長，該產品供不應求的狀況還將持續下去。因此各個半導體生產商都在積極提高供貨能力，三洋半導體也準備擴大產能，并決定在功率模塊生產設備上進行再投資。”下谷彰彥說。
　　在價格方面，某業內人士認為，一方面，變頻控制器的價格是由市場供需關系決定的。如果按照空調廠商的計劃，未來變頻空調市場還將持續高速增長，將給上游供應商帶來很大的壓力，即使各半導體廠家擴產速度再快，也不可能在短時間內實現如此大幅增長。
　　供應不足的狀況可能還將出現。另一方面，目前半導體廠商面臨著原材料漲價的成本壓力，在模塊和芯片封裝時，需要一些金屬，而這些金屬今年的價格較去年同期有較大提升，比如所需的純金，目前價格就在高位運行。因此，未來如果控制IC和功率器件的市場仍然緊俏，供不應求，加上原材料成本居高不下，預計這兩類產品的價格仍將保持高位運行。
　　技術走勢：低成本高可靠性
　　據了解，家電整機廠商獲得變頻控制器通常有幾種方式：第一種，整機廠商購買瑞薩、TI等公司的通用電機控制IC，自己開發核心算法，再配合功率器件制作電路板；第二種，芯片廠商提供電機控制IC，由芯片廠或者第三方與家電企業合作研發核心算法，家電企業開發變頻控制器的外圍電路,開關電源；第三種，由專業變頻控制器公司為高空作業平臺整機企業設計方案。目前，一些中小特靈中央空調配件企業主要采用的是第三種方式，即直接從專業變頻控制器廠商購買產品。國內大空調企業則多采用第二種方式，如美的與IR合作，格力與TI合作，海信與NEC半導體合作，志高與意法半導體（ST）合作……不過，他們在與大芯片廠商合作的同時，往往也會有少量產品直接與專業變頻控制器廠商合作。
　　據記者了解，隨著技術逐漸成熟，空調企業與芯片廠商合作越來越緊密，越來越少采用專業變頻控制器廠商的產品。“雖然專業變頻控制器廠的市場份額在減少，但是變頻空調市場整體增長了，也帶動了專業變頻控制器廠的銷量增長。”劉紅蘭表示。
　　彭濤介紹，目前空調制造企業與芯片廠商這種一對一的合作模式在未來很可能被打破。前期，由于變頻空調市場發展較快，加上空調制造企業的技術實力不足，因此，空調廠更愿意與一家芯片廠合作，這樣能夠保證短時間內推出變頻空調新品。“不過隨著變頻空調市場的發展，空調企業希望能與兩三家供應商合作，不少企業都在接觸更多的芯片廠商，并試用新方案。”
　　在變頻空調的電機控制技術上，目前主要是直流變頻方案，分為180°正弦波和120°方波變頻控制方案。在空調上，此前，120°方波方案應用比較普遍，現在已經被180°正弦波變頻控制方案取代。
　　據一位海信的技術負責人表示，現階段，國內空調企業已經通過合作等方式，掌握了變頻驅動技術，讓變頻空調運行起來沒有問題，但是與國外空調企業相比，在變頻空調的控制方面仍然有所欠缺。“與定速空調相比，變頻空調的控制復雜得多。變頻空調的運行頻率很多，因此，在哪些情況下需要運行什么頻率，如何通過變頻控制實現空調的能效、制冷量、運行穩定性和可靠性的提升成為技術研發的重點。目前海信的變頻空調技術正在向智能化方向發展，希望開發出優秀的變頻空調。”
　　李明介紹，IR的控制IC具有開發更靈活的特點，家電企業的工程師能夠快速學習并開發出有自己特點的產品。目前，IR正在開發新一代用于家電領域的控制IC，這種產品相對原有產品成本更低。據悉，已經有很多客戶在試用這種控制IC新品，今年9月或者10月就有望量產。“目前控制IC提供商基本都在開發低價產品，以滿足市場需求。”另外，彭濤表示，2011年5月，富士通半導體發布了52款采用ARMCortex-M3內核的32bitRISCFM3,benshaw高低壓軟起動器系列產品，該系列產品的優勢在于具有很高的性價比，還集成了專用于電機控制的硬件模塊，系統可靠性更高。目前，富士通半導體正與一些業內大型知名廠商合作雙通道180°正弦波變頻方案，該方案采用Cortex-M3內核，最高運行頻率可達80MHz，擁有快速穩定啟動、運行更安靜、電磁干擾更小、支持多種結構同步電機驅動、效率更高、電流調節更優化以及更為靈活等優點，逐步獲得了市場認可。
　　在功率器件方面，技術發展步伐也沒有停滯。最初，受到成本的制約，國內空調企業普遍采用分立式IGBT方案，但是這種方案的缺陷在于空調廠家需要自己制作一塊上面有十幾個IGBT和一個驅動芯片的電路板，復雜程度可想而知。后期，由于集成化的IPM功率模塊價格下降，空調廠商普遍采用這種產品替代分立方案。IPM功率模塊的優勢在于一個模塊集成了功率器件的主要元件，對空調企業而言，研發生產會簡化很多，而且IPM功率模塊還具有體積小、可靠性高及散熱易等優點。
　　據業內人士稱，未來，IPM功率模塊的技術發展將向小型化、高可靠性及高效方面發展。王劍表示，飛兆公司從2011年第一季度起，就開始量產4.5代IPM功率模塊，在變頻控制器中使用這種產品，不但體積小，而且設計非常簡單，同時具有很高的系統穩定性，目前已經在家用壁掛式空調中大量采用。

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