電力電子技術(shù)意義重大

隨著快速可控硅和高頻可控硅的試制成功，近年來，我國可控硅的電壓和電流容量、性能以及產(chǎn)品的穩(wěn)定性有很大的提高。基于SCR電源裝置研制范圍的迅速擴(kuò)大，使產(chǎn)品種類不斷增多，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。值得一提的是高效、節(jié)能、低污染的“綠色”電源產(chǎn)品的研究取得良好的進(jìn)展。

　　走勢趨好增速達(dá)20%


　　最新行業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，未來兩三年電力電子器件的年平均增長速度將超過20%，今年銷售額有望超過110億元。MOSFET和IGBT等新型電力電子器件的年平均增長率將達(dá)25%，這一數(shù)據(jù)表明，新型電力電子器件發(fā)展勢頭強(qiáng)勁，高于一般電力電子器件的增幅。
　　作為20世紀(jì)后期新興的邊緣學(xué)科，電力電子技術(shù)是利用電力電子器件對電能進(jìn)行變換及控制的一種現(xiàn)代技術(shù)，它使電網(wǎng)的工頻電能最終轉(zhuǎn)換成不同性質(zhì)、不同用途的電能，以適應(yīng)千變?nèi)f化的用電裝置的不同需要。業(yè)界認(rèn)為，電力電子技術(shù)快速發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)源于電力電子器件的發(fā)展。從1947年第一只晶體管誕生之日起，半導(dǎo)體器件及相應(yīng)的變流裝置在世界范圍內(nèi)很快發(fā)展起來，從而產(chǎn)生了半導(dǎo)體固態(tài)電子學(xué)。這一技術(shù)發(fā)展到1956年，在晶體管的基礎(chǔ)上又制成了晶閘管，從此開始步入電力電子技術(shù)的新時(shí)代。70年代后期，在SCR基礎(chǔ)上研制成功的可關(guān)斷晶閘管以及在晶體管基礎(chǔ)上研制成功的電力晶體管及模塊相繼進(jìn)入實(shí)用化，并在中、大容量的變流裝置中，傳統(tǒng)的晶體管逐漸被這些全控型電力電子器件所取代。電力電子技術(shù)取得快速發(fā)展正值80年代后期，隨著以計(jì)算機(jī)為核心的微電子技術(shù)與電力電子技術(shù)的高電壓、大電流技術(shù)的發(fā)展與結(jié)合，一方面誕生了多種具有自關(guān)斷功能的器件，形成了一個(gè)新型的全控型電力電子器件家族；另一方面又涌現(xiàn)了一批多功能的控制模塊。目前，電力電子技術(shù)已由半控型、全控型器件進(jìn)入全新的智能型時(shí)代。其表現(xiàn)是，一方面原有各新型電力電子器件額定參數(shù)不斷提高；另一方面電力電子技術(shù)與微電子技術(shù)進(jìn)一步結(jié)合，使電力電子器件朝著大容量、智能化方向迅速發(fā)展。


　　科研成果呈現(xiàn)實(shí)用化


　　近年來，我國電力電子技術(shù)和市場顯示出良好的發(fā)展勢頭，然而應(yīng)用技術(shù)的深度研究尚存不足。
　　在國家自然科學(xué)基金的資助和創(chuàng)新機(jī)制推動下，目前，我國電力電子技術(shù)的研究已從吸收消化和一般跟蹤，發(fā)展到前沿跟蹤和基礎(chǔ)創(chuàng)新，推出了諸多科研成果。具有代表性的產(chǎn)品±20MVA靜止無功發(fā)生器工業(yè)試驗(yàn)樣機(jī)，獲國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)；通過專家鑒定的磁懸浮概念車的研究取得階段性成果；在交流勵(lì)磁發(fā)電的研究方面也獲得良好的進(jìn)展。目前電力電子行業(yè)還開展了跟蹤國際多方面前沿性課題的研究或基礎(chǔ)創(chuàng)新研究，包括電力電子系統(tǒng)的積木式集成技術(shù)、具有獨(dú)立電源的多電平拓?fù)潆娐贰⒕哂谐瑢?dǎo)儲能的并聯(lián)型UPS、多電平軟開關(guān)技術(shù)、鐵道供電系統(tǒng)的電流諧波抑制和功率因數(shù)改善、逆變器無線均流技術(shù)、電能質(zhì)量綜合調(diào)節(jié)器、直流側(cè)諧波抑制的PWM控制策略等。這些成果和研究對提高我國電力電子行業(yè)的學(xué)術(shù)水平、提升電源產(chǎn)品的技術(shù)含量、趕超世界先進(jìn)水平和增強(qiáng)國際競爭能力具有非常重要的意義。
　　目前，電力電子產(chǎn)品較好地滿足了我國的市場需求，但新型電力電子半導(dǎo)體器件仍需依靠進(jìn)口。專家評估認(rèn)為，與發(fā)達(dá)國家相比，我國在應(yīng)用基礎(chǔ)研究深度方面的差距至少為5~10年；在電源產(chǎn)品的質(zhì)量、可靠性、開發(fā)投入、生產(chǎn)規(guī)模、工藝水平、先進(jìn)檢測設(shè)備、工人素質(zhì)、持續(xù)創(chuàng)新能力和公司體制等綜合實(shí)力方面的差距約為10~15年；特別是對電源產(chǎn)品和裝置性能有極其重要影響的新型場控器件的芯片制造技術(shù)，目前還處于非常落后的狀態(tài)。


　　“綠色”電源產(chǎn)品將成主流

　專家提出，高效、節(jié)能、低污染的“綠色”電源產(chǎn)品將是21世紀(jì)的主流產(chǎn)品。目前，國際發(fā)達(dá)國家積極開發(fā)用于電力系統(tǒng)的電能變換設(shè)備，服務(wù)于環(huán)保和人類健康的電源裝置，適合信息社會需要的電源產(chǎn)品，薄、輕、超小型電源模塊與裝置，這種發(fā)展趨勢值得我國電力電子行業(yè)重點(diǎn)關(guān)注。
　　展望21世紀(jì)電力電子產(chǎn)業(yè)或電源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢，其動向就是圍繞提高效率、提高性能、消除電力公害、減少電磁干擾和電噪聲進(jìn)行不懈的研究。為此，我國電力電子行業(yè)未來幾年開展研究的重點(diǎn)領(lǐng)域應(yīng)是進(jìn)一步提高電能變換效率，降低待機(jī)損耗；避免電力公害，盡量減少網(wǎng)側(cè)電流諧波，并使網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)接近1；提高電源裝置和系統(tǒng)的電磁兼容性；降低電噪聲；通過實(shí)施高頻化、元件小型化和先進(jìn)工藝，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的小型化和輕量化。