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工控人家園 綜合討論 空調(diào)變頻器控制：供求矛盾存在

林中獸

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樓主發(fā)表于: 2011-08-16 10:54

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　　變頻空調(diào)市場從2010冷年啟動以來，實現(xiàn)了突飛猛進的發(fā)展，2011冷年，這一市場又經(jīng)歷了井噴式的增長，并進入了市場普及期。變頻空調(diào)的快速發(fā)展，與變頻控制器產(chǎn)業(yè)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(diào)的發(fā)展。
　　核心元件供應緊張
　　2011冷年，變頻空調(diào)市場增長迅猛。據(jù)產(chǎn)業(yè)在線統(tǒng)計數(shù)據(jù)，截至2011年5月，2011冷年變頻空調(diào)內(nèi)銷總量達到1326萬臺，已經(jīng)超過2010冷年全年銷售水平。按照現(xiàn)在的發(fā)展態(tài)勢，預計2011冷年變頻空調(diào)內(nèi)銷總量將突破1800萬臺。
　　從中怡康的年度數(shù)據(jù)來看，2011冷年第一個月（2010年9月）變頻空調(diào)在市場的零售量占比飆升至42.7%，其后6個月這一數(shù)字保持在42%～50%之間，而在此之前，變頻空調(diào)的市場份額在25%左右。2009冷年變頻空調(diào)份額僅為13.6%，2011冷年上半年數(shù)據(jù)已上升至47.7%，預計整個2011冷年變頻空調(diào)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(diào)銷量將會超過1000萬臺。”
　　飛兆半導體亞太區(qū)銷售及市場推廣總監(jiān)王劍稱：“我們從國內(nèi)空調(diào)廠家了解到，2011冷年變頻空調(diào)的總產(chǎn)量在2500萬臺上下。”
　　變頻空調(diào)產(chǎn)業(yè)的高速增長，讓上游原材料的供應有些“吃不消”。據(jù)記者了解，變頻空調(diào)壓縮機、變頻控制器都出現(xiàn)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(zhuǎn)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(tǒng)控制兩部分。2011冷年一開局，控制IC和功率器件都出現(xiàn)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(chǎn)廠商出現(xiàn)缺貨也只是短時間的，現(xiàn)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(chǎn)品市場部經(jīng)理彭濤表示，空調(diào)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(chǎn)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(tài)。”
　　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(diào)擴產(chǎn)的步伐。“半導體供應商對變頻市場爆發(fā)準備不足。”海信一位空調(diào)技術負責人表示。
　　王劍認為，半導體廠商產(chǎn)能沒有跟上，與2008年的金融危機有很大關系。在經(jīng)歷了全球經(jīng)濟不景氣后，各家半導體生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)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(chǎn)企業(yè)制造成本大幅提升，企業(yè)急需通過生產(chǎn)車間的自動化改造減少工人數(shù)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(chǎn)設備，可以在兩三年內(nèi)收回設備投入。這間接助推了紡織等產(chǎn)業(yè)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(diào)使用的控制IC和功率器件非常類似。由此加劇了空調(diào)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(yè)內(nèi)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(yè)的有關人員認為，受到傳統(tǒng)市場淡季和變頻空調(diào)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(yè)內(nèi)人士都認為，稀土漲價不會阻攔變頻空調(diào)的發(fā)展步伐。“長遠來看，變頻空調(diào)的普及還會是今后持續(xù)發(fā)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(yè)內(nèi)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(jié)能減排宗旨，稀土永磁電機仍將成為未來的技術發(fā)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(diào)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(qū)動算法都沒有變化，整機廠商只要調(diào)整一些適合這種壓縮機的參數(shù)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(diào)市場。王劍告訴記者，從現(xiàn)階段各空調(diào)企業(yè)的市場期望來看，2012冷年，變頻空調(diào)的銷量有望翻番，達到5000萬臺。同時，李明也表示，部分空調(diào)大廠將2012冷年變頻空調(diào)銷量占所有空調(diào)銷量的比例從2011冷年的50%提升到70%，爭取三年內(nèi)實現(xiàn)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(chǎn)。李明稱：“不管我們公司還是別的廠家，都在增加相應產(chǎn)品的供應量，不過擴大產(chǎn)能需要一定時間。早在一年多以前，IR就開始為生產(chǎn)線增加設備，提高產(chǎn)能。但是設備引入需要一定時間，而且生產(chǎn)設備到位后還需要調(diào)試，預計到今年下半年，新添設備才能正常運行，到時候產(chǎn)品供應不足的現(xiàn)狀有望緩解。”
　　王劍也表示，去年第四季度，飛兆已經(jīng)開始功率器件擴產(chǎn)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(chǎn)品供不應求的狀況還將持續(xù)下去。因此各個半導體生產(chǎn)商都在積極提高供貨能力，三洋半導體也準備擴大產(chǎn)能，并決定在功率模塊生產(chǎn)設備上進行再投資。”下谷彰彥說。
　　在價格方面，某業(yè)內(nèi)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(diào)廠商的計劃，未來變頻空調(diào)市場還將持續(xù)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(chǎn)速度再快，也不可能在短時間內(nèi)實現(xiàn)如此大幅增長。
　　供應不足的狀況可能還將出現(xiàn)。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(chǎn)品的價格仍將保持高位運行。
　　技術走勢：低成本高可靠性
　　據(jù)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(fā)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(yè)合作研發(fā)核心算法，家電企業(yè)開發(fā)變頻控制器的外圍電路,開關電源；第三種，由專業(yè)變頻控制器公司為高空作業(yè)平臺整機企業(yè)設計方案。目前，一些中小特靈中央空調(diào)配件企業(yè)主要采用的是第三種方式，即直接從專業(yè)變頻控制器廠商購買產(chǎn)品。國內(nèi)大空調(diào)企業(yè)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(chǎn)品直接與專業(yè)變頻控制器廠商合作。
　　據(jù)記者了解，隨著技術逐漸成熟，空調(diào)企業(yè)與芯片廠商合作越來越緊密，越來越少采用專業(yè)變頻控制器廠商的產(chǎn)品。“雖然專業(yè)變頻控制器廠的市場份額在減少，但是變頻空調(diào)市場整體增長了，也帶動了專業(yè)變頻控制器廠的銷量增長。”劉紅蘭表示。
　　彭濤介紹，目前空調(diào)制造企業(yè)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(diào)市場發(fā)展較快，加上空調(diào)制造企業(yè)的技術實力不足，因此，空調(diào)廠更愿意與一家芯片廠合作，這樣能夠保證短時間內(nèi)推出變頻空調(diào)新品。“不過隨著變頻空調(diào)市場的發(fā)展，空調(diào)企業(yè)希望能與兩三家供應商合作，不少企業(yè)都在接觸更多的芯片廠商，并試用新方案。”
　　在變頻空調(diào)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(diào)上，此前，120°方波方案應用比較普遍，現(xiàn)在已經(jīng)被180°正弦波變頻控制方案取代。
　　據(jù)一位海信的技術負責人表示，現(xiàn)階段，國內(nèi)空調(diào)企業(yè)已經(jīng)通過合作等方式，掌握了變頻驅(qū)動技術，讓變頻空調(diào)運行起來沒有問題，但是與國外空調(diào)企業(yè)相比，在變頻空調(diào)的控制方面仍然有所欠缺。“與定速空調(diào)相比，變頻空調(diào)的控制復雜得多。變頻空調(diào)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(xiàn)空調(diào)的能效、制冷量、運行穩(wěn)定性和可靠性的提升成為技術研發(fā)的重點。目前海信的變頻空調(diào)技術正在向智能化方向發(fā)展，希望開發(fā)出優(yōu)秀的變頻空調(diào)。”
　　李明介紹，IR的控制IC具有開發(fā)更靈活的特點，家電企業(yè)的工程師能夠快速學習并開發(fā)出有自己特點的產(chǎn)品。目前，IR正在開發(fā)新一代用于家電領域的控制IC，這種產(chǎn)品相對原有產(chǎn)品成本更低。據(jù)悉，已經(jīng)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(chǎn)。“目前控制IC提供商基本都在開發(fā)低價產(chǎn)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(fā)布了52款采用ARMCortex-M3內(nèi)核的32bitRISCFM3,benshaw高低壓軟起動器系列產(chǎn)品，該系列產(chǎn)品的優(yōu)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(tǒng)可靠性更高。目前，富士通半導體正與一些業(yè)內(nèi)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(nèi)核，最高運行頻率可達80MHz，擁有快速穩(wěn)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(qū)動、效率更高、電流調(diào)節(jié)更優(yōu)化以及更為靈活等優(yōu)點，逐步獲得了市場認可。
　　在功率器件方面，技術發(fā)展步伐也沒有停滯。最初，受到成本的制約，國內(nèi)空調(diào)企業(yè)普遍采用分立式IGBT方案，但是這種方案的缺陷在于空調(diào)廠家需要自己制作一塊上面有十幾個IGBT和一個驅(qū)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(diào)廠商普遍采用這種產(chǎn)品替代分立方案。IPM功率模塊的優(yōu)勢在于一個模塊集成了功率器件的主要元件，對空調(diào)企業(yè)而言，研發(fā)生產(chǎn)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(yōu)點。
　　據(jù)業(yè)內(nèi)人士稱，未來，IPM功率模塊的技術發(fā)展將向小型化、高可靠性及高效方面發(fā)展。王劍表示，飛兆公司從2011年第一季度起，就開始量產(chǎn)4.5代IPM功率模塊，在變頻控制器中使用這種產(chǎn)品，不但體積小，而且設計非常簡單，同時具有很高的系統(tǒng)穩(wěn)定性，目前已經(jīng)在家用壁掛式空調(diào)中大量采用。

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