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电力电子行业新兴技术“牛”势显现
2006年7月28日 11:21  来源:中国机电贸易网

    随着快速可控硅和高频可控硅的试制成功,近年来,我国可控硅的电压和电流容量、性能以及产品的稳定性有很大的提高。基于SCR电源装置研制范围的迅速扩大,使产品种类不断增多,应用领域不断扩大。值得一提的是高效、节能、低污染的“绿色”电源产品的研究取得良好的进展。

    走势趋好增速达20%

    最新行业统计数据显示,未来两三年电力电子器件的年平均增长速度将超过20%,今年销售额有望超过110亿元。MOSFET和IGBT等新型电力电子器件的年平均增长率将达25%,这一数据表明,新型电力电子器件发展势头强劲,高于一般电力电子器件的增幅。

    作为20世纪后期新兴的边缘学科,电力电子技术是利用电力电子器件对电能进行变换及控制的一种现代技术,它使电网的工频电能最终转换成不同性质、不同用途的电能,以适应千变万化的用电装置的不同需要。业界认为,电力电子技术快速发展的物质基础源于电力电子器件的发展。从1947年第一只晶体管诞生之日起,半导体器件及相应的变流装置在世界范围内很快发展起来,从而产生了半导体固态电子学。这一技术发展到1956年,在晶体管的基础上又制成了晶闸管,从此开始步入电力电子技术的新时代。70年代后期,在SCR基础上研制成功的可关断晶闸管以及在晶体管基础上研制成功的电力晶体管及模块相继进入实用化,并在中、大容量的变流装置中,传统的晶体管逐渐被这些全控型电力电子器件所取代。电力电子技术取得快速发展正值80年代后期,随着以计算机为核心的微电子技术与电力电子技术的高电压、大电流技术的发展与结合,一方面诞生了多种具有自关断功能的器件,形成了一个新型的全控型电力电子器件家族;另一方面又涌现了一批多功能的控制模块。目前,电力电子技术已由半控型、全控型器件进入全新的智能型时代。其表现是,一方面原有各新型电力电子器件额定参数不断提高;另一方面电力电子技术与微电子技术进一步结合,使电力电子器件朝着大容量、智能化方向迅速发展。

    科研成果呈现实用化

    近年来,我国电力电子技术和市场显示出良好的发展势头,然而应用技术的深度研究尚存不足。

    在国家自然科学基金的资助和创新机制推动下,目前,我国电力电子技术的研究已从吸收消化和一般跟踪,发展到前沿跟踪和基础创新,推出了诸多科研成果。具有代表性的产品±20MVA静止无功发生器工业试验样机,获国家科技进步二等奖;通过专家鉴定的磁悬浮概念车的研究取得阶段性成果;在交流励磁发电的研究方面也获得良好的进展。目前电力电子行业还开展了跟踪国际多方面前沿性课题的研究或基础创新研究,包括电力电子系统的积木式集成技术、具有独立电源的多电平拓扑电路、具有超导储能的并联型UPS、多电平软开关技术、铁道供电系统的电流谐波抑制和功率因数改善、逆变器无线均流技术、电能质量综合调节器、直流侧谐波抑制的PWM控制策略等。这些成果和研究对提高我国电力电子行业的学术水平、提升电源产品的技术含量、赶超世界先进水平和增强国际竞争能力具有非常重要的意义。

    目前,电力电子产品较好地满足了我国的市场需求,但新型电力电子半导体器件仍需依靠进口。专家评估认为,与国际发达国家相比,我国在应用基础研究深度方面的差距至少为5~10年;在电源产品的质量、可靠性、开发投入、生产规模、工艺水平、先进检测设备、工人素质、持续创新能力和公司体制等综合实力方面的差距约为10~15年;特别是对电源产品和装置性能有极其重要影响的新型场控器件的芯片制造技术,目前还处于非常落后的状态。

    “绿色”电源产品将成主流

    专家提出,高效、节能、低污染的“绿色”电源产品将是21世纪的主流产品。目前,国际发达国家积极开发用于电力系统的电能变换设备,服务于环保和人类健康的电源装置,适合信息社会需要的电源产品,薄、轻、超小型电源模块与装置,这种发展趋势值得我国电力电子行业重点关注。

    展望21世纪电力电子产业或电源产业的发展趋势,其动向就是围绕提高效率、提高性能、消除电力公害、减少电磁干扰和电噪声进行不懈的研究。为此,我国电力电子行业未来几年开展研究的重点领域应是进一步提高电能变换效率,降低待机损耗;避免电力公害,尽量减少网侧电流谐波,并使网侧功率因数接近1;提高电源装置和系统的电磁兼容性;降低电噪声;通过实施高频化、元件小型化和先进工艺,实现产品的小型化和轻量化。

    

 
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