針對不久前結(jié)束的哥本哈根會議,中國政府出臺的具體量化政策,將使2010年成為電力電子行業(yè)大發(fā)展的一年。為迎接這一前所未有的發(fā)展機(jī)遇,順應(yīng)即將唱響的電力電子技術(shù)應(yīng)用主旋律節(jié)拍,由中國電源學(xué)會與德國慕尼黑國際博覽集團(tuán)聯(lián)合主辦的綜合性技術(shù)論壇“中國電力電子技術(shù)應(yīng)用發(fā)展論壇”將在2010年3月16日~17日的慕尼黑上海電子展期間再次隆重登場,內(nèi)容涉及新材料、新元件、新裝置、新系統(tǒng)、交/直流電機(jī)傳動與控制、各類新型電源以及各種最新應(yīng)用場合的發(fā)展和進(jìn)步,尤其將就電力電子技術(shù)在新的環(huán)境中所扮演的新角色展開重點討論。
隨著可再生能源(譬如風(fēng)力和太陽能發(fā)電場)的不斷發(fā)展,分散發(fā)電將成為整個電力供應(yīng)系統(tǒng)的重要組成部分。隨著常規(guī)資源的使用成本的不斷上升,可再生能源的比例將繼續(xù)上漲。多家機(jī)構(gòu)預(yù)計,到2030年,可再生能源在全球能源消費總量中所占的份額將大幅上升。其中,美國能源信息管理署估計這一比例約為8%,綠色和平組織和歐洲可再生能源委員會的預(yù)測更是高達(dá)30%。中國也剛于2009年12月26日通過修改2006年的可再生能源法,規(guī)定電網(wǎng)經(jīng)營商需購買所有由再生能源所生產(chǎn)的電力。這次修改希望能夠提升中國可再生能源發(fā)電所占的比重,即達(dá)到2020年占中國總發(fā)電量的15%。
世界各地政府致力于提高可再生能源在最終能源消耗中的份額,可再生能源資源有明顯的增長。但是,能源轉(zhuǎn)換設(shè)備如逆變器不斷把效率推向極限,對工程實現(xiàn)造成不少挑戰(zhàn)。例如,交流太陽能逆變器除了因為采用沒有經(jīng)過優(yōu)化的功率器件,而造成大的開關(guān)及通態(tài)耗損之外,還要面對重量和成本的問題。本屆論壇演講嘉賓IR公司正在關(guān)注這些技術(shù)的挑戰(zhàn),其600 V IGBT系列可以在不間斷電源(UPS)和太陽能逆變器應(yīng)用中、在高達(dá)3 kW功率下,減少多達(dá)30%的功耗。這些新款的針對應(yīng)用設(shè)計的器件,采用IR最新的場終止溝道技術(shù)來降低通態(tài)損耗和開關(guān)耗損,優(yōu)化了20 kHz開關(guān),并降低了短路要求,提高了UPS和太陽能逆變器應(yīng)用的功率轉(zhuǎn)換效率。
與太陽能相比,風(fēng)電是一種更加不穩(wěn)定的能源,風(fēng)的強(qiáng)度每分種都在變化,一天中風(fēng)力也不一樣,在一年四季中可能會面臨極端高溫、低溫以及颶風(fēng)。作為風(fēng)能的變換和控制的關(guān)鍵器件,IGBT模塊會承受功率和溫度的頻繁變化,這會使IGBT壽命縮短。IEC60747定義了相關(guān)壽命參數(shù),即功率周次和溫度周次,這是IGBT模塊的重要可靠性指標(biāo)。
作為綠色能源領(lǐng)域的倡導(dǎo)者,英飛凌公司一直致力于IGBT模塊功率密度的提高。憑借十多年來在機(jī)車牽引中的IGBT模塊經(jīng)驗,借助于第四代IGBT芯片技術(shù)和對模塊工藝的改進(jìn),其最高工作結(jié)溫從125℃提高到了150℃,使得系統(tǒng)能效比有顯著提高,IGBT的壽命也大大增加,以滿足風(fēng)力發(fā)電和電動汽車等新應(yīng)用領(lǐng)域需求。目前采用IGBT4芯片的英飛凌的IGBT模塊功率周次比上一代產(chǎn)品在相同的工作條件下提高了5倍,新的封裝形式如PrimePackTM溫度周次提高了7倍。
除了可再生能源應(yīng)用,實現(xiàn)節(jié)能減排的“綠色”電子應(yīng)用還包括節(jié)能交通、智能電網(wǎng)建設(shè)、普通電子產(chǎn)品的節(jié)能降耗等。這所有應(yīng)用中,各種新型的IC、元器件、模塊和配件將扮演重要的角色,它們都可以通過提高性能來推動節(jié)能減排。
隨著中國的城市發(fā)展速度加快,輕軌交通正越來越被政府部門納入城市建設(shè)的議事日程,因此,電力機(jī)車、高速動車組和地鐵車輛的需求將大幅度增加。上述車輛使用的主牽引變流器及輔助變流器為高壓IGBT模塊帶來了高速增長的機(jī)遇。在電動汽車和混合動力汽車領(lǐng)域,中國“十城千輛”計劃已于 2009年 2月啟動,IGBT是發(fā)電機(jī)和馬達(dá)驅(qū)動的關(guān)鍵器件。另外,無速度傳感器輕軌機(jī)車交流牽引控制系統(tǒng)的開發(fā)對此也是一項促進(jìn)。
對于普通電子產(chǎn)品的電源管理和節(jié)能,來自ADI公司的專家將和與會人士共同探討目前電源管理技術(shù)和今后的發(fā)展方向。ADI公司專注于提供整個信號鏈的高效功率管理。例如,在 AD/DC或者DC/DC領(lǐng)域,ADI推出具有創(chuàng)新架構(gòu)的數(shù)字電源管理芯片ADP1043A(獲得了2009 EDN創(chuàng)新獎),支持多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),圖形化的操作界面,豐富的監(jiān)控和管理功能,改變了業(yè)界對數(shù)字電源的認(rèn)識。在板載電源領(lǐng)域,降壓型轉(zhuǎn)換器ADP2114其獨特的低噪聲設(shè)計,可為敏感的高性能信號鏈應(yīng)用提供電源,大幅提高了板載電源的效率。
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