電力電子技術意義重大

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、性能以及產品的穩定性有很大的提高。基于SCR電源裝置研制范圍的迅速擴大，使產品種類不斷增多，應用領域不斷擴大。值得一提的是高效、節能、低污染的“綠色”電源產品的研究取得良好的進展。

　　走勢趨好增速達20%


　　最新行業統計數據顯示，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25%，這一數據表明，新型電力電子器件發展勢頭強勁，高于一般電力電子器件的增幅。
　　作為20世紀后期新興的邊緣學科，電力電子技術是利用電力電子器件對電能進行變換及控制的一種現代技術，它使電網的工頻電能最終轉換成不同性質、不同用途的電能，以適應千變萬化的用電裝置的不同需要。業界認為，電力電子技術快速發展的物質基礎源于電力電子器件的發展。從1947年第一只晶體管誕生之日起，半導體器件及相應的變流裝置在世界范圍內很快發展起來，從而產生了半導體固態電子學。這一技術發展到1956年，在晶體管的基礎上又制成了晶閘管，從此開始步入電力電子技術的新時代。70年代后期，在SCR基礎上研制成功的可關斷晶閘管以及在晶體管基礎上研制成功的電力晶體管及模塊相繼進入實用化，并在中、大容量的變流裝置中，傳統的晶體管逐漸被這些全控型電力電子器件所取代。電力電子技術取得快速發展正值80年代后期，隨著以計算機為核心的微電子技術與電力電子技術的高電壓、大電流技術的發展與結合，一方面誕生了多種具有自關斷功能的器件，形成了一個新型的全控型電力電子器件家族；另一方面又涌現了一批多功能的控制模塊。目前，電力電子技術已由半控型、全控型器件進入全新的智能型時代。其表現是，一方面原有各新型電力電子器件額定參數不斷提高；另一方面電力電子技術與微電子技術進一步結合，使電力電子器件朝著大容量、智能化方向迅速發展。


　　科研成果呈現實用化


　　近年來，我國電力電子技術和市場顯示出良好的發展勢頭，然而應用技術的深度研究尚存不足。
　　在國家自然科學基金的資助和創新機制推動下，目前，我國電力電子技術的研究已從吸收消化和一般跟蹤，發展到前沿跟蹤和基礎創新，推出了諸多科研成果。具有代表性的產品±20MVA靜止無功發生器工業試驗樣機，獲國家科技進步二等獎；通過專家鑒定的磁懸浮概念車的研究取得階段性成果；在交流勵磁發電的研究方面也獲得良好的進展。目前電力電子行業還開展了跟蹤國際多方面前沿性課題的研究或基礎創新研究，包括電力電子系統的積木式集成技術、具有獨立電源的多電平拓撲電路、具有超導儲能的并聯型UPS、多電平軟開關技術、鐵道供電系統的電流諧波抑制和功率因數改善、逆變器無線均流技術、電能質量綜合調節器、直流側諧波抑制的PWM控制策略等。這些成果和研究對提高我國電力電子行業的學術水平、提升電源產品的技術含量、趕超世界先進水平和增強國際競爭能力具有非常重要的意義。
　　目前，電力電子產品較好地滿足了我國的市場需求，但新型電力電子半導體器件仍需依靠進口。專家評估認為，與發達國家相比，我國在應用基礎研究深度方面的差距至少為5~10年；在電源產品的質量、可靠性、開發投入、生產規模、工藝水平、先進檢測設備、工人素質、持續創新能力和公司體制等綜合實力方面的差距約為10~15年；特別是對電源產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，目前還處于非常落后的狀態。


　　“綠色”電源產品將成主流

　專家提出，高效、節能、低污染的“綠色”電源產品將是21世紀的主流產品。目前，國際發達國家積極開發用于電力系統的電能變換設備，服務于環保和人類健康的電源裝置，適合信息社會需要的電源產品，薄、輕、超小型電源模塊與裝置，這種發展趨勢值得我國電力電子行業重點關注。
　　展望21世紀電力電子產業或電源產業的發展趨勢，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行不懈的研究。為此，我國電力電子行業未來幾年開展研究的重點領域應是進一步提高電能變換效率，降低待機損耗；避免電力公害，盡量減少網側電流諧波，并使網側功率因數接近1；提高電源裝置和系統的電磁兼容性；降低電噪聲；通過實施高頻化、元件小型化和先進工藝，實現產品的小型化和輕量化。