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国家电网的“中国芯”:何为IGBT

导读: 简单来说,IGBT是一种实现电能转换和控制的电力电子器件。复杂一点说,用电设备终端都需要不同电压等级、不同电流大小,即不同功率等级的电力设备,这就需要大量采用IGBT等功率器件进行电能的转换和控制。

   集成电路(俗称“芯片”)的研发应用,我国与发达国家存在较大差距。在电力领域,进口芯片一直处于垄断强势地位,长期以来,我国输变电设备与配用电设备中的核心芯片进口产品分别占到95%和80%,芯片已经成为制约我国电力行业装备技术国产化水平提升的瓶颈。不过,这种局面有望改变。据报道,日前国家智能电网项目首次采用了国产的高压大功率IGBT芯片,加快了国家智能电网“中国芯”国产化的步伐。

  国家智能电网采用的3300V IGBT器件由中国北车永济电机公司研发。IGBT全称是绝缘栅双极型晶体管,它是一种电压控制型器件。IGBT具有容量大、损耗小、易于控制等优点,可使换流器拓扑结构更加简单、损耗更小,因此成为高压柔性直流输电领域核心器件。近年来,我国长距离高压柔性直流输电领域发展迅猛,IGBT器件也因此具备十分广阔的应用前景。

  长期以来,IGBT的核心技术和产业大多为欧美和半导体厂商所垄断,国内企业对该产品的研发大多处于起步阶段。此前,国家智能电网项目所需IGBT模块全部采用德国英飞凌、瑞士ABB等公司产品。在此次竞标中,北车永济电机公司与国外企业在同一技术平台竞标,以品牌展示“话语权”,力压国际知名半导体厂商,成功中标该项目,迈出了我国IGBT国产化进程中的关键一步。

中国北车技术人员展示装有IGBT芯片的IGBT模块

中国北车技术人员展示装有IGBT芯片的IGBT模块

  仅仅四年时间,该公司通过战略布局,吸纳国际优势研发资源,技术自主攻关,17类产品已处于国际领先水平并填补国内多项空白。目前,该公司具备年产6种等级IGBT器件10万只的能力,可满足智能电网、铁路机车、风力发电、光伏发电、电动汽车等应用领域对IGBT器件的广泛需求。

  何为IGBT

  简单来说,IGBT是一种实现电能转换和控制的电力电子器件。复杂一点说,用电设备终端都需要不同电压等级、不同电流大小,即不同功率等级的电力设备,这就需要大量采用IGBT等功率器件进行电能的转换和控制。比如在我们熟悉的高铁动车组,其电能的转换首先是将电网2.5万伏的高压交流电,经过降压、整流、逆变等方式,转换成可以调频调压的三相交流电,最后供给交流电机,这个过程称之为“变流”,最后输出的三相交流电供给交流电机,从而获得牵引整列高速动车组前进的牵引力。

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