東芝電子(中國(guó))有限公司分立器件戰(zhàn)略業(yè)務(wù)企劃統(tǒng)括部高級(jí)經(jīng)理 屈興國(guó)
電力的出現(xiàn)不僅帶來了第二次工業(yè)革命，更是現(xiàn)代人類社會(huì)發(fā)展的基石。在電力的發(fā)展歷史上，有兩個(gè)人的名字你絕不陌生，一位是愛迪生，他發(fā)明了直流電，另一位則是特斯拉，他發(fā)明了交流電，你也許會(huì)好奇為什么現(xiàn)在世界上絕大多數(shù)電網(wǎng)都使用交流電，那是因?yàn)榻涣麟姲l(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、耐用，在當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平下更容易變換電壓，只需通過變壓器就可以在遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)將電壓升高到幾十到幾百千伏，顯著減少電網(wǎng)傳輸時(shí)的損耗。
然而交流電在使用中無可避免的會(huì)牽扯到無功功率和功率因數(shù)，由于感性、容性或非線性負(fù)荷的存在，導(dǎo)致系統(tǒng)存在無功功率。這就需要無功功率補(bǔ)償器來幫助提升功率因數(shù)，降低電力消耗成本。
無功補(bǔ)償設(shè)備正是現(xiàn)代電力電子行業(yè)的主要產(chǎn)品，包括SVC靜止式動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置，以及容量更大效果更出眾的SVG/ STATCOM靜止無功發(fā)生器，其中的核心器件都是大功率半導(dǎo)體開關(guān)器件。相對(duì)于傳統(tǒng)的GTO和模塊IGBT器件，IEGT器件讓SVG/STATCOM能夠以較簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)容量和耐壓水平的大幅度提升。為深入了解情況,我們專門采訪了國(guó)內(nèi)電力電子行業(yè)的龍頭企業(yè)榮信電力電子股份有限公司副總裁仲躋升。
“榮信自1995年起就將電力電子技術(shù)作為主攻方向，是國(guó)內(nèi)電力電子行業(yè)第一家上市公司，現(xiàn)已發(fā)展為中國(guó)高壓大功率電力電子行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)”，仲躋升副總裁在介紹榮信發(fā)展歷程時(shí)充滿了自信與驕傲。榮信目前擁有從研發(fā)到制造的完整產(chǎn)業(yè)鏈，產(chǎn)品線覆蓋高中低壓領(lǐng)域，致力于為能源工業(yè)領(lǐng)域提供優(yōu)化電能質(zhì)量，和節(jié)能降耗的電力電子設(shè)備成套解決方案。被譽(yù)為“人造太陽(yáng)”而廣受世界矚目的“ITER” 國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆，是目前全球規(guī)模最大、影響最深遠(yuǎn)的國(guó)際科研合作項(xiàng)目之一，榮信為其配套的SVC技術(shù)難度為當(dāng)今世界之最(電壓66kV，總?cè)萘?50MVA)，同時(shí)還為ITER工程提供了14套大功率整流裝置 (±1.35kV, 55kA)均標(biāo)志著榮信領(lǐng)先的技術(shù)實(shí)力。
榮信電力電子旗下的主要產(chǎn)品包括無功補(bǔ)償設(shè)備SVC、SVG/STATCOM、柔性直流輸電設(shè)備和高壓變頻器。SVG/STATCOM由SVC發(fā)展而來，體積更小，而且SVG可以更加快速的抑制電網(wǎng)的電壓波動(dòng)和諧波，對(duì)于提升電網(wǎng)整體穩(wěn)定性和安全性十分必要。由榮信研制的世界最大容量的STATCOM(200MVA，35kV)，應(yīng)用于南方電網(wǎng)變電站。南方電網(wǎng)建成的世界首個(gè)多端柔性直流輸電工程，是國(guó)家863科技計(jì)劃重大專項(xiàng)，榮信研制了其中最大的±160KV/200MVA柔性直流輸電換流閥，使我國(guó)成為世界首個(gè)攻克多端柔性直流輸電技術(shù)難題的國(guó)家。其升級(jí)版，位于云南羅平的，亞洲電壓等級(jí)最高，容量最大的柔性直流輸電換流閥(±350kV，1000MW)，目前也正在緊張的施工過程中。而榮信的變頻器品類和技術(shù)全面性行業(yè)領(lǐng)先，由榮信研制的中國(guó)首套大功率變頻裝置，應(yīng)用于中石油西氣東輸工程，打破了國(guó)外企業(yè)的長(zhǎng)期壟斷。
榮信在西氣東輸?shù)拇蠊β蜀R達(dá)驅(qū)動(dòng)、南方電網(wǎng)的STATCOM和柔性直流輸電項(xiàng)目上采用了IEGT器件，仲躋升副總裁專門講解了IEGT器件替代模塊IGBT器件帶來的好處。首先是IEGT的功率更大而體積更小，傳統(tǒng)的應(yīng)用于電力系統(tǒng)中的模塊IGBT器件電壓最高也就3.3kV、電流1500A左右，而東芝IEGT可以達(dá)到4.5kV和3000A，因此可承受的功率更大，由此而帶來的好處就是在設(shè)計(jì)大容量電力電子設(shè)備時(shí)，能夠減少串并聯(lián)的數(shù)量，減少了由于每個(gè)器件之間特性差異帶來的篩選成本，也使設(shè)備體積大幅縮小。同時(shí)東芝IEGT采用壓裝式設(shè)計(jì)，具備失效短路特性，相比于模塊IGBT的模塊封裝式設(shè)計(jì)，性能更加可靠，在器件出現(xiàn)意外損壞時(shí)，對(duì)設(shè)備其他器件的影響更小，因此系統(tǒng)的安全性能也就更高。
隨后在對(duì)東芝電子分立器件技術(shù)部屈興國(guó)的采訪中，也印證了IEGT的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。東芝通過采取“注入增強(qiáng)結(jié)構(gòu)(IE：Injection Enhanced)”實(shí)現(xiàn)了低通態(tài)電壓，推出專利產(chǎn)品IEGT，有效地實(shí)現(xiàn)了大功率變頻器的節(jié)能，而且其優(yōu)勢(shì)隨著大功率項(xiàng)目功率等級(jí)和電壓等級(jí)的不斷提高而逐步提升。由于IEGT的電流密度高，采用內(nèi)部無引線鍵合技術(shù)，雙面水冷散熱，大大地提高了整個(gè)系統(tǒng)功率密度和可靠性，并縮小設(shè)備的體積，減少占地面積。IEGT控制的門極驅(qū)動(dòng)電流小，它既能減少系統(tǒng)的損耗，也能提高元件的使用壽命，且IEGT調(diào)速空載時(shí)系統(tǒng)損耗低，符合綠色節(jié)能的要求，使得系統(tǒng)運(yùn)行成本更為經(jīng)濟(jì)�？傊�，IEGT完全可以滿足大功率、小型化、高效、節(jié)能環(huán)保的市場(chǎng)新需求。
榮信股份仲躋升副總裁強(qiáng)調(diào)，IEGT的優(yōu)勢(shì)能夠展現(xiàn)在電力電子設(shè)備中，榮信自身的研發(fā)實(shí)力極為重要，這也是榮信堅(jiān)持發(fā)展高端產(chǎn)品、開拓海外市場(chǎng)的戰(zhàn)略得以實(shí)施的根本，東芝IEGT器件主要應(yīng)用在100MVA以上的大功率SVG設(shè)備中，此類大功率設(shè)備榮信產(chǎn)品的市占率達(dá)到50%以上。榮信在與東芝長(zhǎng)達(dá)8年的合作中，逐步強(qiáng)化溝通合作，為打造出更大功率及更加節(jié)能環(huán)保的電力電子設(shè)備而共同努力。
東芝在半導(dǎo)體業(yè)務(wù)上的實(shí)力因發(fā)明了NAND閃存而被廣大消費(fèi)者熟知，其實(shí)東芝在半導(dǎo)體和存儲(chǔ)業(yè)務(wù)歷史悠久，產(chǎn)品涉及范圍很廣，包括LED、功率器件、汽車儀表、圖像傳感器、閃存芯片等等。在功率器件方面，東芝一直致力于功率密度的提升，推出了高壓超極結(jié)DTMOS-4產(chǎn)品，該系列的產(chǎn)品采用了單層外延工藝，不但提高了生產(chǎn)效率，并使MOS的RDS(ON)溫度特性大大提高。從而滿足了高效、節(jié)能環(huán)保的市場(chǎng)需求，必促進(jìn)電源技術(shù)的新發(fā)展。
東芝正在與中國(guó)企業(yè)一起，為發(fā)展更為先進(jìn)高效的能源產(chǎn)品而共同努力著，通過提供優(yōu)秀產(chǎn)品與全方位的解決方案，以科技應(yīng)人類之求，共創(chuàng)一個(gè)節(jié)能、環(huán)保、智能化的社會(huì)，正是東芝在中國(guó)期望的美好愿景。
GTO：門極關(guān)斷型晶閘管
IGBT：絕緣柵雙極型晶體管
IEGT：電子注入增強(qiáng)柵晶體管
LNG：液化天然氣
MOS：金屬氧化物半導(dǎo)體
MVA：兆伏安
DTMOS-4：東芝第4代的超級(jí)結(jié)MOS管
RDS(ON)：漏極D與源極S之間的導(dǎo)通阻值
SVC：靜止式動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置
STATCOM：又稱SVG，靜止同步補(bǔ)償裝置
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