針對不久前結束的哥本哈根會議，中國政府出臺了具體的量化政策，“到2020年我國單位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%—45%”。同時，2010年是“十一五”的最后一年，單位GDP能耗降低20%的目標也需要實現(xiàn)。在“節(jié)能減排”政策的量化、“十一五”的最后沖刺加上可再生新能源應用不斷發(fā)展、智能電網(wǎng)的持續(xù)建設、混合動力和電動汽車市場的刺激等若干利好因素的共同作用下， 2010年將成為電力電子行業(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16-17日的慕尼黑上海電子展期間再次隆重登場，內(nèi)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。
克服可再生能源應用的瓶頸
隨著可再生能源（譬如風力和太陽能發(fā)電場）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(wǎng)經(jīng)營商需購買所有由再生能源所生產(chǎn)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%。
（資料來源：《中國能源發(fā)展戰(zhàn)略與政策研究》）
隨著世界各地的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(jīng)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挑戰(zhàn)，其600V 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3kW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20kHz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(jīng)驗，借助于第四代IGBT4芯片技術和對模塊工藝的改進，其最高工作結溫從125度提高到了150度，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(chǎn)品在相同的工作條件下提高了5倍，新的封裝形式如PrimePack™ 溫度周次提高了7倍。
圖1：英飛凌的PrimePack™ IGBT模塊溫度周次提高了7倍，非常適合風電應用。
除了為風電市場提供IGBT產(chǎn)品，英飛凌也有功能完善的系統(tǒng)組件STACK 產(chǎn)品，包括IGBT模塊、驅動保護、濾波電容、直流母線、散熱器等一系列逆變器功率單元。目前他們已成功地將這一產(chǎn)品引進中國，使得中國風電廠商自主逆變器開發(fā)速度大大提高，解決了風電供應鏈上最大的瓶頸。
新型元器件應用大行其道——節(jié)能減排大勢所趨
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(wǎng)建設、普通電子產(chǎn)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。
德國伊薩拜棱輝特霍伊斯勒有限公司是一家具有五百多年歷史的公司，擁有出色的電流電壓檢測、測量器件，可適用于極廣的溫度范圍，為太陽能、風能基站提供高度精確的超小型電流檢測應用。該公司還擁有屬于世界上領先的高功率馬達驅動、DC-DC轉換器及低阻值精密的功率電阻，可為苛求安全穩(wěn)定的混合動力汽車系統(tǒng)帶來穩(wěn)固保障。該公司將在本屆論壇上帶來“電力電子中精密電流測量的新方法”的主題演講。
在演講中，rer.nat. Ullrich Hetzler博士會提出一種新的分流技術，為1至5000A范圍的電流實現(xiàn)低成本、極低阻值、高品質的分流。這種技術開辟了16位、0.1％、100kHz、TC10電流檢測器的新天地。他還會詳細介紹針對太陽能和風能發(fā)電站、高功率電機驅動、DC-DC轉換器和像燃油噴射、動力轉向和電動和混合動力汽車中的蓄電池電源管理等各種汽車應用的電流檢測解決方案。
作為世界領先的電氣保護專家，法雷肖馬特一方面對可再生能源發(fā)電能夠提供一攬子產(chǎn)品，以保護發(fā)電系統(tǒng)免受故障電流、浪涌、過熱問題的損害；另一方面，還可保護UPS、動力系統(tǒng)和軟啟動器，這都有助于節(jié)約能源。本屆論壇上，法雷肖馬特專家的演講主題是“太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的電氣保護”，將探討有關太陽能光伏發(fā)電場安全運行的關鍵問題以及他們對于保護太陽能發(fā)電場電氣設備的解決方案，并演示基本的保護概念，對如何選擇最合適的保護方案進行指導。聽眾還將分享到該公司在歐洲的成功經(jīng)驗和一些項目開展情況。
圖2：法雷肖馬特針對可再生能源發(fā)電的兩大成功產(chǎn)品：半導體熔斷器（左）和水冷盤（右）。
法雷肖馬特廣泛涉足風能、太陽能光伏發(fā)電、核能發(fā)電甚至電能存儲行業(yè)，兩個成功的產(chǎn)品系列就是半導體熔斷器和水冷盤。其半導體熔斷器符合最高的行業(yè)標準，并擁有可靠的性能，憑借其保護功能，風輪機或太陽能發(fā)電場功率轉換設備在運行期間保證絕對安全。水冷盤將有助于半導體元器件控制過熱和發(fā)熱破壞，采用了定制的設計和最好的材料及制造工藝。
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。
混合和電動車輛的替代性驅動技術無疑是未來功率器件應用的必然的新興市場領域。新能源汽車已經(jīng)成為汽車工業(yè)的發(fā)展趨勢。越來越多的廠商在這一領域投入更大的資源，希望獲得更大的回報。
英飛凌的HybridPACK1和HybridPACK2的IGBT模塊就是專為節(jié)能減排的HEV和EV而開發(fā)的。目前英飛凌和中國主要車廠都有項目正在進行，而主要的HEV配套廠，特別是電機驅動部分，都采用了英飛凌的功率模塊。英飛凌的專家將就“功率半導體器件的開發(fā)趨勢——高能效的實現(xiàn)技術”與會聽眾做一番交流。
參與本屆論壇主題演講的另一家重要廠商威世（Vishay）也與汽車制造商合作研制出了新型電動汽車，這款計劃于2010年發(fā)布的電動汽車采用了Vishay的固態(tài)繼電器、功率MOSFET、厚膜功率電阻、厚膜貼片式電阻、多層陶瓷貼片式(MLCC)電容器和其他Vishay器件。Vishay正與很多客戶在替代能源領域展開合作，其在以上提到的太陽能、風能及混合動力汽車領域都擁有自己的獨到方案及器件。Vishay在本次論壇上的演講主題也將圍繞提高能效——“在多相DC-DC轉換中輕松實現(xiàn)>90% 的效率”。
圖3：ADI公司屢獲殊榮的創(chuàng)新數(shù)字電源管理芯片ADP1043A。
對于普通電子產(chǎn)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。
在便攜式電源領域，ADP2108在效率、尺寸要求極其苛刻的條件下，提供出色的轉換效率和極小的封裝。在隔離信號傳輸領域，具有isoPower技術的數(shù)字隔離器ADuM5000，可提供能提供高達500mW的穩(wěn)定隔離功率，節(jié)省約 40%的體積，是全球最小的隔離型DC/DC轉換器。ADI公司一直致力于開發(fā)節(jié)能低耗的電源管理產(chǎn)品，并提供一系列頂級信號處理能力的創(chuàng)新型電源管理IC，為解決當前的能耗問題提供有效的技術支持和更新的解決方案，從而幫助客戶輕松而迅速地解決復雜的電源挑戰(zhàn)。
關于 electronica 和全球電子展網(wǎng)絡
electronica是世界領先的電子行業(yè)展會。從1964年起每兩年一屆在德國慕尼黑舉辦。它是德國慕尼黑國際博覽集團全球電子展網(wǎng)絡的重要組成部分。該網(wǎng)絡包含了全球的一系列電子展覽會。專業(yè)國際性展會electronica和Productronica在德國慕尼黑展示了電子行業(yè)的國際主流。專業(yè)地區(qū)性展會electronicIndia, electronicAsia, electronicaChina & Productronica China和electronicAmericas基于慕尼黑本土展覽會的經(jīng)驗，展示契合于當?shù)氐氖袌鲂枨蟮膬?nèi)容。
德國慕尼黑國際博覽集團簡介
德國慕尼黑國際博覽集團（ MMI ）是國際知名的展覽會組織者，每年在全球范圍內(nèi)舉辦約40個博覽會，涉及行業(yè)包括投資產(chǎn)品、消費品和高新技術領域。每年有100多個國家的3萬多家企業(yè)在慕尼黑參展，觀眾遍及全球200 多個國家和地區(qū)，總人數(shù)超過 200 萬。此外，集團還在亞洲、俄羅斯、中東以及南美洲舉辦各類展覽會。德國慕尼黑國際博覽集團在歐洲和亞洲擁有5家海外附屬公司和66個駐外代表處，集團網(wǎng)絡覆蓋全球89個國家。