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電力電子集成技術的現(xiàn)狀及發(fā)展方向

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2014-10-21     來源:[標簽:出處]     作者:[標簽:作者]     瀏覽次數(shù):137
核心提示:

      電能是迄今為止人類文明史上最優(yōu)質(zhì)的能源。正是有賴于對電能的充分開發(fā)和利用,人類才得以進入如此發(fā)達的工業(yè)化和信息化社會。雖然人類在電能的產(chǎn)生、傳輸和利用方面已經(jīng)取得了十分輝煌的成就,但是如何更加合理、高效、精確和方便地利用電能,仍然是需要解決的重大問題。

    電力電子技術的誕生和發(fā)展使人類對電能的利用方式發(fā)生了革命性的變化,并且極大改變了人們利用電能的觀念。在世界范圍內(nèi),用電總量中經(jīng)過電力電子裝置變換和調(diào)節(jié)的比例已經(jīng)成為衡量用電水平的重要指標,目前,全球范圍內(nèi)該指標的平均數(shù)為40%,而到2010年將達到80%[1]。這就對電力電子技術提出了新的挑戰(zhàn)。

     然而現(xiàn)在電力電子技術的發(fā)展走到了十字路口,電力電子裝置的復雜性與其應用的廣泛性間的矛盾越來越尖銳。一方面眾多領域需要大量使用電力電子裝置,而另一方面,電力電子裝置面向的應用千差萬別,使得設計、生產(chǎn)和維護需要耗費大量的人力和物力,給普及和推廣造成巨大障礙,成為電能利用技術進步的瓶頸。   

       目前,國際電力電子學界普遍認為,電力電子集成技術是解決電力電子技術發(fā)展面臨的障礙,進一步拓展電力電子技術應用領域的最有希望的出路。   

       電力電子集成概念的提出有10余年的歷史,早期的思路是單片集成,體現(xiàn)了片內(nèi)系統(tǒng)(System On Chip—SOC)的概念,即將主電路、驅(qū)動、保護和控制電路等全部制造在同一個硅片上。由于高壓、大電流的主電路元件和其他低壓、小電流電路元件的制造工藝差別較大,還有高壓隔離和傳熱的問題,故單片集成難度很大,目前僅在小功率范圍有所應用。而在中大功率范圍內(nèi),只能采用混合集成的辦法,將多個不同工藝的器件裸片封裝在一個模塊內(nèi),現(xiàn)在廣泛使用的電力電子功率模塊和智能功率模塊(Intelligent Power Module—IPM)都體現(xiàn)了這種思想。1997年前后美國政府、軍方及電力電子技術領域一些著名學者共同提出電力電子積木(Power Electronic Building Block—PEBB)的概念[1-4],明確了集成化這一電力電子技術未來的發(fā)展方向,并將電力電子集成技術的研究推向高潮。 

 

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