登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
电能是迄今为止人类文明史上最优质的能源。正是有赖于对电能的充分开发和利用,人类才得以进入如此发达的工业化和信息化社会。虽然人类在电能的产生、传输和利用方面已经取得了十分辉煌的成就,但是如何更加合理、高效、精确和方便地利用电能,仍然是需要解决的重大问题。
电力电子技术的诞生和发展使人类对电能的利用方式发生了革命性的变化,并且极大改变了人们利用电能的观念。在世界范围内,用电总量中经过电力电子装置变换和调节的比例已经成为衡量用电水平的重要指标,目前,全球范围内该指标的平均数为40%,而到2010年将达到80%[1]。这就对电力电子技术提出了新的挑战。
然而现在电力电子技术的发展走到了十字路口,电力电子装置的复杂性与其应用的广泛性间的矛盾越来越尖锐。一方面众多领域需要大量使用电力电子装置,而另一方面,电力电子
装置面向的应用千差万别,使得设计、生产和维护需要耗费大量的人力和物力,给普及和推广造成巨大障碍,成为电能利用技术进步的瓶颈。
目前,国际电力电子学界普遍认为,电力电子集成技术是解决电力电子技术发展面临的障碍,进一步拓展电力电子技术应用领域的最有希望的出路。
电力电子集成概念的提出有10余年的历史,早期的思路是单片集成,体现了片内系统(System On Chip—SOC)的概念,即将主电路、驱动、保护和控制电路等全部制造在同一个硅片上。由于高压、大电流的主电路元件和其他低压、小电流电路元件的制造工艺差别较大,还有高压隔离和传热的问题,故单片集成难度很大,目前仅在小功率范围有所应用。而在中大功率范围内,只能采用混合集成的办法,将多个不同工艺的器件裸片封装在一个模块内,现在广泛使用的电力电子功率模块和智能功率模块(Intelligent Power Module—IPM)都体现了这种思想。1997年前后美国政府、军方及电力电子技术领域一些著名学者共同提出电力电子积木(Power Electronic Building Block—PEBB)的概念[1-4],明确了集成化这一电力电子技术未来的发展方向,并将电力电子集成技术的研究推向高潮。
2 集成的意义
集成技术的研究决定着电力电子技术未来的兴衰命运,这一点可以通过与电子技术发展历程的对比来认识。
回顾电子技术发展的轨迹,在以集成电路为标志的微电子技术出现以前,电子装置的设计、制造和维护也曾有相似情况。微电子技术的出现将电子设计中最主要的难点和绝大部分工作量封装在集成电路中,使装置的设计、制造和维护难度大大降低,每一个受过普通工科高等教育的工程师都可以很容易地设计用于各自技术领域的电子装置,生产的自动化程度大大提高。集成化极大地推广了电子技术的应用范围,使其渗透到生产和生活中的各个方面,给众多产品都打上了电子技术的烙印。应用领域的拓展反过来极大推动了该项技术自身的进步,由于得到了公众认可、资金技术和产业支持以及巨大的市场,电子技术创造出了如电脑、手机、数码照相机、MP3播放器等诸多凝结了其全部精华的技术宠儿。
历史常有惊人的相似,并使人从中得到启迪。同30年前一样,电力电子也需要从电力电子工程师所造就的象牙塔中走出来,成为从事不同行业、具备基本技能的工程师所能驾驭的有力工具。只有这样,才能期待其更大的发展和更为辉煌的前景。而实现这一目标的途径就是集成[2]。通过集成,可以将现有电力电子装置设计过程中所遇到的元器件、电路、控制、电磁、材料、传热等方面的技术难点问题和主要设计工作解决在集成模块内部,使应用系统设计简化为选择合适规格的标准化模块并进行拼装即可[3]。这一革命性的技术将使现在的电力电子技术领域分化为集成模块制造技术和系统应用技术两个不同的分支,前者重点解决模块设计和制造的问题,通过多个不同学科的紧密交叉和融合攻克电力电子技术中主要的难点;而后者解决针对各种广泛而多样的具体应用将模块组合成系统的问题。随着这一技术的发展,集成模块的设计和制造技术将成为电力电子技术本身研究的主要内容,而系统应用技术则渐渐成为具备基本素质的各行业工程师所掌握和使用的一般技术,他们会根据各自行业所针对的应用问题来设计和实现分散在各种装置中的电力电子系统。由此,电力电子产业也将出现分化的趋势,集成模块的制造将成为该产业的主要内容,单纯的电力电子装置制造的份额会逐渐减少,而更多的是渗透到其他的各个行业中去了。但这并不意味着整个产业的萎缩,相反,由于模块在各个不同领域中的广泛应用,与集成电路一样,电力电子产业将期待比现在更加蓬勃的发展。
3 集成技术的不同层次和形式
总的来说,电力电子装置与系统的集成可以分为3个不同的层次和形式:
1) 单片集成,即将电力电子电路中的功率器件、驱动、控制和保护电路都采用半导体集成电路的加工方法,制作在同一硅片上,体现了SOC(System On Chip——单片系统)的概念。这种集成方式集成度最高、适合大批量、自动化制造,可以非常有效的降低成本、减小体积和重量,但面临高压 、大电流的主电路元件和其他低压、小电流电路元件的制造工艺差别较大,还有高压隔离和传热的问题。故单片集成难度很大,目前仅在小功率范围有所应用,如TopSwitch等。随着新型半导体材料和加工工艺的发展,将来必然向较大的功率等级发展。
2) 混合集成,就是采用封装的技术手段,将分别包含功率器件、驱动、保护和控制电路的多个硅片封入同一模块中,形成具有部分或完整功能的、相对独立的单元。这种集成方法可以较好的解决不同工艺的电路间的组合与高电压隔离等问题,具有较高的集成度,也可以比较有效的减小体积和重量,但目前还存在分布参数、电磁兼容、传热等具有较高难度的技术问题,并且尚不能有效地降低成本,达到较高的可靠性,因此目前仍以中等功率应用为主,并正在向大功率发展。混合集成的典型例子是IPM。在某种意义上,混合集成是在集成度与技术难度之间,根据当前的技术水平所采取的一种折衷方案,具有较强的现实意义,是目前电力电子集成技术的主流方式。
3) 系统集成,也就是系统级的集成,这是目前在工程技术领域普遍采用的集成方案,其含义是将已有的实体经过有机的组合及拼装形成一个完整的系统,在电力电子技术领域,系统集成一般指将多个电路或装置有机的组合成具有完整功能的电力电子系统,如通信电源系统等。系统集成是功能的集成,具有低的集成度和技术难度,容易实现,但由于集成度低,与独立的装置和电路相比,体积和重量都无法显著降低,而且其构成仍以分立的元器件为主,设计、制造都较复杂,不能明显的体现集成的优势。目前,系统集成技术多用于功率很大、结构和功能复杂的系统。
目前,国际电力电子学界所谈论的集成概念一般指单片集成和混合集成,而很少包含系统集成这一层次。
4 主要研究机构
目前国际电力电子集成领域内比较有影响的研究机构有:美国电力电子研究中心(Center for Power Electronic System—CPES)[1,2],美国康奈尔大学电气工程学院[3],美国阿肯色大学电力电子研究小组[5],西班牙国家微电子研究中心[6]等。美国通用电气(GE)公司[7],美国国际整流器公司(IR),德国赛米控(Semikron)公司,瑞士ABB公司等一些有实力的企业也加入其中。
CPES目前在该领域的研究中处于核心地位,所研究的内容最为广泛,产出的文献和研究成果数量最多,在一定程度上领导着国际电力电子集成技术的主流研究方向。CPES提出的目标是通过高密度混合集成和多层互连,将电力电子系统中主电路、传感、驱动、保护、控制、通信接口等全部电路和元件都集成到一起,形成具有通用性的标准化电力电子集成模块(Integrated Power Electronic Module—IPEM),用以构成各种不同的应用系统。
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
北极星电力网、北极星储能网于2025年3月4日-5日在浙江杭州举办2025年中国储能技术创新应用研讨会。会上,河南许继电力电子有限公司副总经理孙健作了题为《构网型PCS技术解析与场景化应用方案》的报告。孙健指出,跟网控制与构网控制的区别,在于构网型变流器是可控电压源,可以实现功率同步、频率支撑
1月17日,国家能源局发布2024年度能源行业十大科技创新成果。高电压大容量电力电子构网型技术装备入选。该项成果建立了构网型控制特性塑造理论方法,实现了电网故障下毫秒内高倍率短路电流支撑和零延时惯量响应。基于该项成果形成的装备,已成功应用于福建霞浦柔直、西藏电力保供专项等重大工程,为推
近日,福建泉州供电公司在安溪县城厢镇经兜村建成投运新型柱上柔性配电变压器。该变压器由福建电科院牵头研制。不同于传统配电变压器通过手动或机械调档实现电压调节,新型柱上柔性配电变压器融合了电磁式工频变压器与电力电子变流器,通过电力电子变流器进行电压调节,具备电压双向分相平滑调节、三相
12月30日,国网天津电科院与中国电科院电力电子研究所开展技术交流,围绕“双高”特性新型电力系统电力电子技术相关专业方向、科技创新与学科建设工作研究合作内容。据悉,中国电科院电力电子所从事柔性交流输配电、电能质量分析和治理方面的研究与应用,业务包括基础理论、关键技术、核心器件与装备的
北极星太阳能光伏网获悉,近日,全球电气与自动化领域的领军企业ABB宣布,公司已签署协议,将从西门子歌美飒手中收购西班牙歌美飒电气的电力电子业务,以加强ABB在不断增长的大功率可再生电力转换技术市场中的地位。此次收购将显著扩大ABB向可再生能源OEM和最终用户提供的现有电力转换产品和服务,新的
12月20日,由国网青海省电力公司牵头的“‘双高’电力系统宽频时变谐振精准防控关键技术与应用”项目顺利通过青海省科学技术厅成果评价。评价委员会专家一致认为,项目研究成果达到国际领先水平。据介绍,近年来,青海新能源发电装机规模持续增大,已建成两个千万千瓦级新能源基地。随着新能源占比提高
近日,西电电力电子重磅发布构网型级联储能变流器,其优势包括有效提升电网的惯量和阻尼特性,适应新能源高比例发展,具备黑启动及离网运行能力并且解决电网宽频振荡等问题。技术特点及创新点01具备全系列产品交付能力02具备专业机构认证公司35kV25MW级联储能变流器通过基于GB/T34120-2023的第三方型式
构网型控保系统近日,西电电力电子在控保领域取得了重大突破,成功完成了具有自主知识产权的构网型控保系统研发。技术特点及创新点01平台化开发釆用平台化的软硬件可灵活适配构网型SVG、储能变流器等产品,组件组合灵活、通用性强且易于扩展。02系统支撑能力强、调节速度快通过先进的控制策略和保护机
应用于用户侧场景的储能一体机采用“ALLINONE”设计思路,是一种集成了PCS、EMS、BMS、电池PACK、冷却单元和消防单元的储能系统,具备高能量密度、灵活扩容、即插即用等特点,满足工商业储能、台区治理、光储充微网等多种场景需求。河南许继电力电子有限公司(以下简称“许继电力电子”),深耕电力电
(根据中国工程院院士,南方电网公司首席科学家饶宏在第五届新型电力系统国际论坛暨第二十届中国南方电网国际技术论坛的演讲内容整理)近年来,我国新能源发展速度非常快,主要体现于以下两方面:一是截至2024年9月,我国新能源装机超12.5亿千瓦,提前六年多实现了原定目标;二是2023年新能源发电量约1.4
12月7日,国网天津电科院新能源及储能团队与河北工业大学电气工程学院开展电力电子技术交流,进行电力电子领域研究成果及经验分享。据悉,河工大电气工程学院获批省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室和电工产品可靠性技术省部共建协同创新中心2个国家级科研平台,入选国家“双一流”学科建设
3月5日,习近平总书记参加他所在的十四届全国人大三次会议江苏代表团审议时强调,“抓科技创新和产业创新融合,要搭建平台、健全体制机制,强化企业创新主体地位,让创新链和产业链无缝对接”。江苏是全国集成电路产业的重要聚集地之一。全国政协委员、九三学社江苏省委会副主委、南通大学教授施卫东在
12月16日,国家发展改革委等部门关于发挥国内贸易信用保险作用助力提高内外贸一体化水平的意见(发改财金〔2024〕1731号),其中提到,加大对重点行业企业内贸险服务力度。大力支持战略性新兴产业、优势传统产业、现代农业等行业企业投保内贸险。重点支持集成电路、工业母机、国产大飞机、基础软件和工
上海市生态环境局4月2日发布关于深化环评与排污许可改革支持集成电路产业发展的若干措施,通过优化集成电路相关行业环评分类管理,优化主要污染物总量管理等措施,以高水平保护推动集成电路产业高质量发展。关于深化环评与排污许可改革支持集成电路产业发展的若干措施为贯彻落实市委、市政府决策部署,
3月21日,国家发展改革委发布做好2024年享受税收优惠政策的集成电路企业或项目、软件企业清单制定工作有关要求。国家发展改革委等部门关于做好2024年享受税收优惠政策的集成电路企业或项目、软件企业清单制定工作有关要求的通知发改高技〔2024〕351号各省、自治区、直辖市及计划单列市、新疆生产建设兵
广东省培育半导体及集成电路战略性新兴产业集群行动计划(2023-2025年)为贯彻省委、省政府关于推进制造强省建设的工作部署,加快培育半导体及集成电路战略性新兴产业集群,促进产业迈向全球价值链高端,依据《广东省人民政府关于培育发展战略性支柱产业集群和战略性新兴产业集群的意见》(粤府函〔202
为加快推动发展方式绿色低碳转型,进一步规范建设项目环境影响评价文件审批,生态环境部组织编制了集成电路制造、锂离子电池及相关电池材料制造、电解铝、水泥制造等四个行业建设项目环境影响评价文件审批原则。
财政部等四部门发布关于提高集成电路和工业母机企业研发费用加计扣除比例的公告,公告指出,集成电路企业和工业母机企业开展研发活动中实际发生的研发费用,未形成无形资产计入当期损益的,在按规定据实扣除的基础上,在2023年1月1日至2027年12月31日期间,再按照实际发生额的120%在税前扣除;形成无形
北极星电力软件网获悉,近日,中共广东省委、广东省人民政府印发《广东省质量强省建设纲要》并发出通知,要求各地区各部门结合实际认真贯彻落实。文件明确,主要目标。到2025年,质量水平全面提高,影响力稳步提升,质量强省建设取得阶段性成效;制造业质量竞争力指数达到92,建成一批质量卓越产业集群
5月31日消息,工信部组织开展全国人大建议《关于支持四川建设钒钛战略材料、新能源汽车、集成电路等重要产业备份基地》专题调研。调研组在成都召开座谈会,与四川省人大常委会人事代表工作委员会以及全国人大代表李世亮、喻渝就建议进行了深入交流,听取了四川省发展改革委、经济和信息化厅、科技厅、
集成电路是现代化产业体系的核心枢纽,关系国家安全和中国式现代化进程。同时,集成电路在科技产业中是众多电力电子产品实现功能的基础和载体,在多领域有着广泛应用,对于社会发展有重要意义。全国政协委员、中国电子旗下飞腾信息技术有限公司副总经理郭御风围绕核心芯片产业突破等方面积极建言献策。
北极星储能网获悉,12月8日,珠海鹏辉锂电能源有限公司成立,法定代表人为夏信德,注册资本1亿元人民币。经营范围包含:电池制造、蓄电池租赁、储能技术服务、集成电路制造等。据企查查显示,该公司由鹏辉能源100%控股。
【贵州公司新能源开发公司红阳风电场红阳风电场15台联合动力风机变频器整体换型改造项目】招标公告包括并不限于以下内容(详细见工程量清单):1.设备供货范围:15台联合动力UP2000-96/103型风机变频器整体换型改造。2.施工范围:15台联合动力UP2000-96/103型风机变频器。3.其他技术服务:15台联合动力
【贵州公司新能源开发公司红阳风电场15台联合动力风机变频器整体换型改造项目】招标公告包括并不限于以下内容(详细见工程量清单)。1.设备供货范围:15台联合动力UP2000-96/103型风机变频器整体换型改造。2.施工范围:15台联合动力UP2000-96/103型风机变频器。3.其他技术服务:15台联合动力UP2000-96/
近日,国能龙岩发电公司结合5号机组B级检修契机,开展凝结水泵变频器精维护工作,有效提高设备可靠性,为机组安全运行奠定基础。图为该公司电气检修人员正在检查移相变压器为确保此次检修工作顺利开展,该公司电气检修人员从修前准备、安全管理、标准化检修、工作进展到质量验收等方面均进行了详细的组
包铝热电厂2×330MW机组于2014年投运,在投产的10年中,两台机组一直接近满负荷发电,年发电小时数都在8000小时以上,而目前每台锅炉2台一次风机电机均为离心式风机采用直接启动,且风机现通过风门调节风量,在各工况下风机挡板开度较小,风机节流损失严重,占锅炉主要辅机功耗较大,这样以来不仅给调整
9月24日19时08分,海阳核电2号机组第四次换料大修完成,机组一次并网成功。利用此次大修窗口,山东核电联合上海核工院、国核院、上海能传和中核五公司,完成了国内AP1000机组60Hz可长期满载运行的首台主泵变频器国产化替代改造,进一步提升了AP1000机组运行可靠性与经济性,增强了自主可控能力,对于我
近日,国能龙岩发电公司结合6号机组调停检修契机,开展风机变频器深度维护工作,有效提升了设备健康水平,筑牢机组安全运行基础。图为电气检修人员正在紧固接线端子为确保检修工作顺利开展,该公司秉持“应修必修,修必修好”原则,坚持以“精益检修”为主线,全面落实标准化作业和人身风险分析预控,
1月5日,由山东核电有限公司、上海核工程研究设计院股份有限公司和上海能传电气有限公司联合研制的“非能动三代核电主泵变频器”通过产品鉴定。本次“非能动三代核电主泵变频器”产品鉴定会由中国机械工业联合会和中国通用机械工业协会组织,中国工程院院士叶奇蓁担任产品鉴定组组长。专家组首先了解“
11月25日,国能龙岩发电公司利用6号机组B修期间,圆满完成凝结水泵变频器装置升级改造工作,及时消除了设备安全隐患,提升设备可靠性。图为电气人员正在对变频器进行调试6号机凝结水泵变频器自2008年投运,至今累计运行15年,各种电力电子器件和PCB电路板的功能存在不同程度的老化,对机组的稳定运行造
10月10日-12日,第四届跨国公司领导人青岛峰会在青岛国际会议中心隆重召开。来自全球各地800多名嘉宾汇聚一堂,就“跨国公司与中国”的峰会主题,分享经验、共话合作、畅想未来。新风光作为山东能源旗下的电力电子行业领军企业,受邀参加青岛“跨国公司与中国”主题展览。该展览聚焦新时代跨国公司与中
为积极应对凝结水泵变频器老化产生的安全隐患,8月17日,国能龙岩发电公司开展5号机组凝结水泵变频装置升级改造,并顺利通过空载、带载试运行,为机组的安全运行提供保障。图为电气人员正在对变频器进行调试该公司5号凝结水泵变频系统自安装投用以来,随着设备的使用年限增加,各电器元件均存在不同程
离心式冷水机是工商业中常用制冷系统,可以通过将水冷却的方式来控制空调系统的温度和湿度,广泛应用于商业建筑、医疗设施、数据中心、制造工厂和其他大型建筑物等场所,以满足这些区域的制冷需求。普通的离心式冷水机组的压缩机电机一般是三相异步电机,运行时处于工频状态,此时压缩机电机转速固定不
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!