節(jié)能、環(huán)保，低碳經濟環(huán)境下電力電子技術的重要使命——慕尼黑上海電子展2010年唱響電力電子技術應用主旋律

針對不久前結束的哥本哈根會議，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)展機遇，順應即將唱響的電力電子技術應用主旋律節(jié)拍，由中國電源學會與德國慕尼黑國際博覽集團聯(lián)合主辦的綜合性技術論壇“中國電力電子技術應用發(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，內容涉及新材料、新元件、新裝置、新系統(tǒng)、交/直流電機傳動與控制、各類新型電源以及各種最新應用場合的發(fā)展和進步，尤其將就電力電子技術在新的環(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。多家機構預計，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測更是高達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)定電網經營商需購買所有由再生能源所生產的電力。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，能源轉換設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過優(yōu)化的功率器件，而造成大的開關及通態(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公司正在關注這些技術的挑戰(zhàn)，其600 V IGBT系列可以在不間斷電源(UPS)和太陽能逆變器應用中、在高達3 kW功率下，減少多達30%的功耗。這些新款的針對應用設計的器件，采用IR最新的場終止溝道技術來降低通態(tài)損耗和開關耗損，優(yōu)化了20 kHz開關，并降低了短路要求，提高了UPS和太陽能逆變器應用的功率轉換效率。

與太陽能相比，風電是一種更加不穩(wěn)定的能源，風的強度每分種都在變化，一天中風力也不一樣，在一年四季中可能會面臨極端高溫、低溫以及颶風。作為風能的變換和控制的關鍵器件，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。

作為綠色能源領域的倡導者，英飛凌公司一直致力于IGBT模塊功率密度的提高。憑借十多年來在機車牽引中的IGBT模塊經驗，借助于第四代IGBT芯片技術和對模塊工藝的改進，其最高工作結溫從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，以滿足風力發(fā)電和電動汽車等新應用領域需求。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。

除了可再生能源應用，實現(xiàn)節(jié)能減排的“綠色”電子應用還包括節(jié)能交通、智能電網建設、普通電子產品的節(jié)能降耗等。這所有應用中，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的議事日程，因此，電力機車、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遇。在電動汽車和混合動力汽車領域，中國“十城千輛”計劃已于 2009年 2月啟動，IGBT是發(fā)電機和馬達驅動的關鍵器件。另外，無速度傳感器輕軌機車交流牽引控制系統(tǒng)的開發(fā)對此也是一項促進。

對于普通電子產品的電源管理和節(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領域，ADI推出具有創(chuàng)新架構的數(shù)字電源管理芯片ADP1043A(獲得了2009 EDN創(chuàng)新獎)，支持多種拓撲結構，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)字電源的認識。在板載電源領域，降壓型轉換器ADP2114其獨特的低噪聲設計，可為敏感的高性能信號鏈應用提供電源，大幅提高了板載電源的效率。

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