变频控制器:充满变数,但提速发展的光明前景没有改变

                    

本文来源: 《电器》杂志 作者: 赵明,由 电小二 整理编辑!转载请注明来源!

对变频控制器生产企业而言,2020年可谓一言难尽。尽管GB 21455-2019《房间空气调节器能效限定值及能效等级》新能效准在2020年7月1日已正式实施,变频技术在家电制造领域的推广应用风头正劲,无论是冰箱、洗衣机、烘干机等白色大家电,还是吸油烟机、洗碗机等厨房电器,甚至是电吹风、榨汁机、破壁料理机这样的小家电,变频技术的推广应用已经得到认可,成为各个相关产品领域的技术发展趋势。然而,这一切来自应用端的好兆头都被一场突如其来的新冠肺炎疫情搅乱。

岁末年初,某整机厂采购负责人收到了变频控制器的涨价通知。事实上,受疫情影响,变频控制器生产企业一度因人员不足导致产能缺失,更让人头疼的是,上游原材料价格上涨外加供货不足,整个2020年,变频控制器生产企业基本都在高成本状态下运营。变频控制器生产企业为了维持运营开始将成本压力向整机厂传导?家电产品的变频化进程是否会因此受到影响?疫情阴霾尚未散去,2021年与变频技术有关的家电故事将沿着怎样的方向发展?《电器》记者在开展最新一期专题采访时了解到,作家电产业变频技术普及链条上的重要一环,变频控制器生产企业正在付出更多努力。

变频控制器:充满变数,但提速发展的光明前景没有改变

01 顶住压力,生产节奏紧跟市场需求

值得庆幸的是,尽管经历了2020年的动荡,但家电产品变频化的发展趋势并未发生改变。奥维云网(AVC)提供的数据显示,2020年,冰箱变频机型线下市场零售额渗透率为89.0%,同比增长4.2%,线上市场零售额渗透率为66.7%,同比增长9.4%;滚筒洗衣机变频机型线下市场零售额渗透率高达99.7%,线上市场零售额渗透率达98.8%;空调变频机型线上市场销售量为2320.7万台,同比增长37.6%,零售额为624.5亿元,同比增长20.2%。

接受《电器》记者采访时,常熟市天银机电股份有限公司总经理赵云文坦言:“2020年新冠疫情对天银机电的生产销售有一定影响,特别是上半年,订单量缩减明显,下半年情况开始好转,但却出现了部分电子元器件供货紧张的情况,对天银机电产能释放造成一定影响。” 数据显示,2020年天银机电全年产销变频控制器近400万套,略低于2019年。据了解,天银机电是专业研发和生产冰箱压缩机配套零部件的公司,主要产品有启动器、保护器、吸气消音器和变频控制器等。其中,变频控制器业务约占公司总体销售额的三分之一。目前,天银机电冰箱压缩机变频控制器年产能为600万套,实际产量为400万~500万套。

无锡和晶科技股份有限公司的业务以家电控制器的研发、生产为主,同时生产用于汽车电子、医疗电子、工控电子、通信电子等领域的控制器。2020年,和晶变频控制器销量超过1000万件,同比增长超过30%,主要配套变频冰箱制造,部分变频控制器配套洗衣机、吸尘器等产品领域。

杭州先途电子有限公司是三花集团变频控制器产业的主体,是三花的战略产业,承载着三花从“机械部件”向“电子智能控制”转型的梦想。近年来,先途电子销售高速增长,成为三花增长最快的业务。据相关负责人介绍,2020年,先途电子坚持聚焦战略,内部聚焦经营改善,严控费用支出,外部聚焦战略市场、战略客户,狠抓新产品平台关键客户突破;北美客户替代项目实现小批量生产;墨西哥工厂生产线建设正式启动;实现销售、计划和生产的流程打通和线上运行,订单审核和下达以及生产效率方面大幅提升。

受疫情影响,上海绿联软件股份有限公司2020年上半年销售出现大比例下滑。为稳住阵脚,董事长李波立刻拿出了积极的运营和业务拓展策略——制定了市场力和产品力双轮驱动的战略,在积极运营已有产品线的基础上,横向拓展,扩大产品线。回顾2020年,李波说:“在变频控制器业务方面, 绿联找到~新的增长点,在家用变频控制器上拓宽了产品品类,在洗碗机、吸油烟机、干衣机等产品品类上实现了批量供货。同时,我们规划了大力发展1kW~22kW功率范围的变频控制器的新方向,在负压风机、变频泵、商用空调、增氧机等工业和商用领域实现了量产。”2020年,绿联全年变频控制器销售量超过250万套,与2019年基本持平。

02 锁定技术研发,提升竞争力

对变频控制器生产企业而言,技术研发之路有向上、向下两个方向。向上,变频控制器生产企业必须具备拓展技术的能力,更多地向产业链上游延展,掌握核心算法,突破芯片厂的限制;向下,密切追踪产业链下游整机厂的需求,不断完善细分技术领域的配套能力,例如,针对整机厂进一步降低能耗的需求而对电源电路进行优化,针对降成本需求持续提升产品性价比,针对小型化、高度集成的结构设计需求提出多功能、模块化变频控制器产品升级方向。

在变频控制技术方面,和晶掌握了冰箱变频技术、洗衣机变频技术、无感控制技术、低压平衡启动技术。在变频控制核心算法上,和晶积累了压缩机启动保护算法、压缩机低压启动动平衡算法、压缩机单电阻采样核心算法、压缩机反电动势采样核心算法等“秘籍”,并在变频的低压保护、过流保护、通讯补偿等技术方向取得发明专利。目前,和晶变频控制器生产自动化程度高,在线测试跟踪性完善,产品功能一致性好。据该公司副总经理王雅琪介绍:“我们主动对生产工艺进行改造,对压缩机的功能输出,在产线的批量生产做了电流采样防反接、防错顺序的防范机制,QFN的生产工艺技术领先,SMT的上锡量很均匀,波峰焊的焊点人工干预少。在变频控制器解决方案设计过程中,更重视集成其他功能,比如电源管理、高压驱动等。”

天银机电拥有变频控制器控制软件完全自主知识产权,包括核心的磁场定向控制(FOC)算法和冰箱压缩机控制的一些专用控制算法。这些自主核心技术使天银在选择变频控制器硬件平台时能突破芯片厂的技术限制,以最优的成本开发出最好的变频控制器。据该公司总经理赵云文介绍,天银机电开发出一种模块化产品,将核心变频功能集成到一个小型化的变频模块上,整机厂可以直接将变频模块装配到冰箱的主控制器上,不需要具备变频技术开发能力就可以设计出成本低、性能优的变频冰箱,可以进一步促进冰箱变频技术的普及和发展。“这个变频模块已经实现量产两年多,收到了很好的市场反馈。”赵云文补充说。

绿联专注变频控制技术研发,拥有专门的预研团队,完全实现了核心技术的掌控和创新发展。李波介绍说:“变频控制技术,除了本身的算法创新和优化外,还与产品和系统结合,通过变频技术提高系统和产品的性能,帮助系统和产品实现性能的优化,例如,通过电机检测负载的状态等。对于生产企业来说,现在正是练内功的时代, 是高性价比设计的时代,对技术和创新的要求非常高,绿联的技术之路就是追求更高、更强、更优。”

03 深挖市场潜力,更好更快发展

近年来,变频控制技术在家电产品上应用越来越广泛,技术优势得到业内充分认可,市场前景一片光明。但从技术普及进程来看,变频控制器的成本居高和变频技术应用的复杂性是变频家电进一步提升市场占有率的绊脚石。2021年,变频控制器生产企业再发力,全面提升配套能力,通过扩大产能、提高效率、降低成本、加强与整机厂的沟通配合,推动变频家电市场普及。

《电器》记者在此次专题采访过程中了解到,多家变频控制器生产企业2021年工作计划中,都有扩大产能规模的战略部署。

2021年和晶计划新增两条变频控制器生产专线,设立变频项目组,统筹对接各整机厂、压缩机厂对和晶变频方案的特定需求。此外,和晶持续加大研发投入,保持在行业内的技术领先,并保持生产、检验等设备的持续革新,进一步提升生产效率。

李波分析说:“随着国家和社会对节能的要求提升,变频化替代的趋势将在未来很长一段时间内向家电行业各个产品领域拓展;在自动化和产业升级的大背景下,新兴行业和新的自动化工厂对变频电机和变频控制器的需求也会持续增长。”据透露,绿联规划的大功率变频器实验室正在筹建中。而针对整机厂越来越高的性价比要求,绿联除了优化设计外,还在供应链和制造方案上下功夫,优化高性价比变频器的交付能力。

2021年,天银机电在变频领域的工作将主要专注于制冷系统的变频控制,以家用冰箱变频控制为中心,逐步拓展产品线,技术方向包括家用向商用扩展和交流向低压直流扩展等。“天银机电非常看好冰箱变频化发展趋势,已投入新建厂房进行产能扩充,新厂房预计在2021年上半年启用,在新厂房完全启用后天银机电冰箱压缩机变频控制器年产能将达到1200万套。”赵云文介绍说。

据相关负责人介绍,2021年,先途电子公司制定了三大行动计划——一是聚焦战略市场战略客户,做好大客户的商机分析,集中精力争取新项目;二是整合资源和产品竞争力,全力确保战略客户新平台、新项目的市场拓展;三是提升制造效率,确保订单交付,全力推进墨西哥产线的建设,提升内部运营效率,降低成本,提升内部管理,确保产品质量。

在控制供货成本方面,各个变频控制器生产企业将国产化列为2021年的工作重点。对此,王雅琪表示:“国产化是趋势,和晶一直在预研更低成本的变频方案,从MCU国产化、驱动IC国产化、功率器件国产化入手,目前已经联合整机厂验证测试,尚未大规模量产。”天银机电已完成第一代全国产化变频控制器的开发,并初步进入量产阶段。据赵云文介绍:“国产化产品实现了全部零部件的国产化,目前客户反馈良好,所有试验显示国产化产品与采用进口零部件的产品相比,没有明显的性能和质量差异。国产化可以用更低的价格给整机厂提供性能基本相同、质量一致的变频控制器,同时还解决了进口零部件交期长的问题。” 此外,绿联也把进口核心零部件国产化作为工作的重点。

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