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富士变频器

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富士变频器的零部件市场
Date:2020-05-08        Hits:22        Back

变频器主要的硬件包括:功率器件,母线电容,电流传感器热组件,驱动和控制电路板,支撑结构件等。变频器行业的发展离不开零部件的支撑,本章主要介绍变频器中上述几种主要部件的市场状况。


1、功率器件

变频器一般由整流和逆变两部分构成,工程多传动产品一般都是单独的整流器和单独的逆变器产品。变频器、整流器或者逆变器都是围绕功率器件工作的,因此占据变频器30%成本的功率器件是变频器***核心、***重要的组成部分,没有之一。


对于变频器整流部分来说,功率器件有二极管、可控硅或者IGBT,根据不同的整流形式和功率段选择不同的功率器件,一般只有回馈整流或者有源整流才会采用IGBT,基本整流出于成本考虑一般采用二极管或者可控硅。二极管和可控硅相对简单,我们不做过多讨论。


低压变频器逆变部分的功率器件基本采用的是IGBT,IGBT有两种结构形式,一种是分立的单管型,一种是多管集成的模块型。目前全球IGBT的前五名分别是英飞凌、安森美、意法半导体、三菱和东芝。其中处于领导地位的IGBT厂家是德国英飞凌(原来是西门子的半导体部门的一部分,因为中间还分出去一个奇梦达),尤其是在分立IGBT领域英飞凌占据整个市场的38%,超过第2-5名的总和。


目前变频器行业普遍采用的IGBT是模块形式,很少采用分立IGBT器件。在IGBT模块领域,前五名仍然是英飞凌、三菱、安森美、东芝和意法半导体,只是排名有所不同,另外变频器厂家ABB和丹佛斯的IGBT也在全球前十。在国内变频器领域,英飞凌处于***龙头地位,其市场占有率甚至达到50%。而可喜的是2020年国内IGBT龙头企业斯达半导体在主板上市,受到资本方的热烈追捧,斯达在IGBT模块细分领域进入全球市场排名前十,发展潜力无限。在车用IGBT领域快速发展的比亚迪也打破的英飞凌的强势地位,全面应用在自产的各类车型上。相信不久的将来国产IGBT将快速崛起,进一步助力变频器产业的发展。


2、母线电容

对于变频器来说,除IGBT外第二大的部件大概就是母线电容了。变频器的母线电容一般采用铝电解电容,用来将整流电路的输出电压平波,为后面的逆变器提供稳定的直流电压,以减小逆变器输出的交流电压波形失真。另外,母线电容还起到能量存储与交换的功能。


西门子和ABB以前大多选用德国EPCOS的铝电解电容,但近年来,随着EPCOS被日本TDK收购,以南通江海、湖南艾华等为代表的国产铝电解电容厂家迅速崛起,双双进入全球前十。不但国产变频器采用国产的铝电解电容,甚至西门子、ABB等***巨头都开始采用江海电容,说明国产电容在变频器领域已经具有相当的话语权。母线电解电容是变频器上游供应商中突破较早的核心器件,也是目前变频器重要零部件中***进入国际***变频器厂家采购目录的零部件。


3、电流传感器

变频器的核心功能就是输出合适的电流,因此作为电流控制的反馈测量器件,电流传感器在变频器中占据了相当重要的位置,每台变频器匹配的三个电流传感器价值和母线电容不相上下。在变频器用的电流传感器领域,瑞士LEM处于领导地位。尤其是在对传感器的精度和响应要求较高的高端变频器,LEM享有相当高的声望,因为西门子变频器标配了LEM电流传感器。从全球市场来看瑞士LEM、美国Allegro MicroSystems、美国霍尼韦尔、日本TDK、日本甲神、还有变频器厂家瑞士ABB是主流供应商。国内厂家在该领域跟LEM等巨头相比还相对落后,主要是电流传感器的核心器件是IC芯片,在芯片领域,我国仍然处于起步阶段,尤其是在市场规模相对较小(全球每年百亿***)的情况下。


4、散热组件

变频器的核心部件IGBT在运行中会散发热量,是否能够及时地将IGBT的热量散发出去,基本决定了变频器的寿命和输出能力,也决定了变频器的大小和体积,因此变频器的散热组件非常重要,它包括三个部件:界面材料、散热器和风扇/机。


界面材料是IGBT模块和散热器之间填充的导热材料,常规变频器选用的是导热硅脂。由于IGBT模块的底板(一般是铜)和散热器(一般是铝)的导热系数都超过100,但是在IGBT底板和散热器的微观接触面上实际接触面积较小,大部分被空气隔开,而空气的导热系数不超过0.05,差距巨大。为了增加导热能力,尽快地将IGBT的热量传导到散热器上,就需要界面材料将IGBT模块底板和散热器之间的微观空洞填满