高端电力电子器件进口依赖严重折弯机

2022-06-25 09:25

高端电力电子器件进口依赖严重

随着电力电子器件产业日益受到国家重视,国家对企业和科研机构的扶持力度也在逐渐增大。我国电力电子行业在科研和产业化不断取得突破的同时,也面临着诸多亟待克服的困难。 电力电子器件技术直接关系到变流技术的发展与进步,是建设节约型社会和创新型国家的关键技术。近几年来,电力电子器件技术水平不断提高,应用领域日益广泛,逐渐成为了国民经济发展中基础性的支柱型产业之一。 国家政策支持重点明确 随着我国特高压直流输电、高压变频、交流传动机车/动车组、城市轨道交通等技术发展和市场需求的增加,对5英寸及6英寸晶闸管、IGCT(集成门极换流晶闸管)、IGBT(绝缘栅双极晶体管)的需求非常紧迫,而且需求量也非常大。预计国内每年需要5英寸、6英寸晶闸管、IGCT、IGBT的总量将达到50万只以上。但目前国内市场所需的高端电力电子器件主要依赖进口。以IGBT为例,全球IGBT主要供应商集中在英飞凌、三菱、ABB、富士等少数几家,我国只有少数小功率IGBT的封装线,还不具备研发、制造管芯的能力和大功率IGBT的封装能力,因此在技术上受制于人,这对国民经济的健康发展与国家安全极其不利。 为贯彻落实“十一五”高技术产业发展规划和信息产业发展规划,全面落实科学发展观,推进国内电力电子行业通过技术上的不断探索与追求,使得我国电力电子技术水平在不断地与国际水平接近,在一些高端市场,已经占有一席之地。 例如西安电力电子技术研究所通过引进消化技术,产品已经在高压直流输电等高端领域批量应用;南车时代电气近年来也逐步进入了高压直流输电、SVC(动态无功补偿装置)等领域。 弥补差距仍需创新突破 虽然我国电力电子技术水平在不断提高,但国内企业与国际大公司相比还存在着较大的差距,尚不能满足国民经济发展对电力电子技术进步的要求,也不能满足建设资源节约型和环境友好型社会的迫切需求。因此,我国电力电子企业仍然任重而道远。 在新型电力电子器件的开发上,需要探索更加积极有效的模式。在国际上,IGBT作为一种主流器件,已经发展到了商业化的第五代,而我国只有少数企业从事中小功率IGBT的封装,而且尚未形成产业规模。而在IGBT芯片的产业化以及大功率IGBT的封装方面,更是一片空白。因此,探索更加积极、有效的模式,促成电力电子器件企业和微电子器件企业的技术融合、取长补短,实现IGBT的产业化,才能填补我国基础工业中先进电力电子器件的空白,改变技术上受制于人的局面。 在高端传统型器件的国产化方面,还需要进一步加快进程。传统型的电力电子器件主要指晶闸管,其在许多关键领域仍具有不可替代的作用。尤其是随着变流装置容量的不断加大,对高压大电流的高端传统型器件等需求巨大,而我国仅有少数几家优势企业通过自主创新,掌握了高端器件的制造技术,大部分企业还停留在中低端器件的制造上。 在电力电子器件新工艺的研究方面还需加大研发力度。一代工艺影响一代产品,电力电子工艺技术精密复杂,我国在低温键合、离子注入、类金金刚石膜等一些新型的关键工艺技术上,还缺乏系统的创新能力,必须加速其研发进程。 在产业化能力建设方面需要上新台阶。提升电力电子产业化能力,有利于打造现代化和完整的装备制造业的产业链,使电力电子技术在建设创新型、节能环保型的和谐社会中发挥更大作用。 IGBT 绝缘栅双极型晶体管(IGBT:Insulated Gate Bipolar Transistor)是一种MOSFET与双极晶体管复合的器件。它既有功率MOSFET易于驱动、控制简单、开关频率高的优点,又有功率晶体管的导通电压低、通态电流大、损耗小的显著优点。面市初期主要应用在以变频器、电源、电焊机等产品为主的工业控制领域中,随着消费电子产品对于功率器件耐压要求和开关频率的不断提升,IGBT逐步从工业产品走进消费电子产品中,而IGBT作为汽车点火器的最优选择在汽车电子领域中也得到了快速发展。 由于电磁炉、变频家电、数码相机等消费电子产品中应用IGBT比例不断增大以及消费电子产品整机产量巨大的影响,中国IGBT市场销量一直保持快速发展势头。在众多应用领域的带动下,IGBT已经成为功率器件家族中的新兴力量。 IGCT 集成门极换流晶闸管(IGCT:Intergrated Gate Commutated Thyristors)是一种用于巨型电力电子成套装置中的新型电力半导体器件。 IGCT使变流装置在功率、可靠性、开关速度、效率、成本、重量和体积等方面都取得了巨大进展,给电力电子成套装置带来了新的飞跃。IGCT将GTO(门极可关断晶闸管)芯片与反并联二极管和门极驱动电路集成在一起,再与其门极驱动器在外围以低电感方式连接,结合了晶体管的稳定关断能力和晶闸管低通态损耗的优点,在导通阶段发挥晶闸管的性能,关断阶段呈现晶体管的特性。IGCT具有电流大、电压高、开关频率高、可靠性高、结构紧凑、损耗低等特点,而且制造成本低,成品率高,有很好的应用前景。

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