1 引言
當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)由工業(yè)化進(jìn)入信息化與知識經(jīng)濟(jì)的時(shí)代，而在我國國內(nèi)工業(yè)化尚未完成，為了迎頭趕上，中央提出了“大力發(fā)展信息化，以信息化帶動工業(yè)化”的方針，“十七大”后，更在國務(wù)院內(nèi)設(shè)立了工業(yè)與信息化部，提出“工業(yè)化與信息化融合”的發(fā)展路線?？渴裁慈诤?？就要靠電力電子技術(shù)，因?yàn)殡娏﹄娮诱切畔⑴c工業(yè)設(shè)備必要的接口。
2 電力電子應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展
2.1 電力電子技術(shù)已經(jīng)成熟的應(yīng)用領(lǐng)域
①電源——包括恒壓恒頻電源、脈沖電源等；
②電力傳動——也是一類電源，包括變壓電源、變壓變頻電源等。
總起來說，電源和電力傳動領(lǐng)域都屬于“用電”的范疇。
2.2 當(dāng)前迅速發(fā)展的應(yīng)用領(lǐng)域
① 電力系統(tǒng)——如：有源濾波、無功補(bǔ)償、直流輸電、靈活輸電系統(tǒng)、以及為了克服雪災(zāi)造成停電時(shí)的融冰裝置等等；
②可再生能源——如風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、燃料電池發(fā)電等等。
這說明，電力電子技術(shù)正在向“發(fā)電”和“供電”的領(lǐng)域發(fā)展。
2.3 電力電子應(yīng)用于電力傳動時(shí)所體現(xiàn)的優(yōu)越性
①功率放大——可以用弱電控制強(qiáng)電，實(shí)現(xiàn)信息控制;
②快速響應(yīng)——可以實(shí)現(xiàn)精確、靈活控制;
③高效率——節(jié)約電能。
應(yīng)用電力電子技術(shù)之后，曾經(jīng)改變了幾十年電力傳動控制系統(tǒng)的面貌，由“機(jī)組時(shí)代”發(fā)展到“電力電子時(shí)代”。現(xiàn)在，電力系統(tǒng)的控制和管理也面臨著同樣的需要。
3 電力電子電路理論的進(jìn)展
3.1 電力電子技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)時(shí)遇到下列三方面的問題
①應(yīng)用技術(shù)——直流輸電所需要的電力電子裝置是整流器和有源逆變器，有源濾波器的作用是補(bǔ)償電網(wǎng)中的諧波成分，無功補(bǔ)償器是為了提高電網(wǎng)的功率因數(shù)。在掌握了大容量變頻器技術(shù)的基礎(chǔ)上要制造這些裝置已經(jīng)沒有太大的困難，變頻行業(yè)與應(yīng)用于電力系統(tǒng)的電力電子裝置行業(yè)是一脈相通的。
②高電壓、大電流——電力系統(tǒng)中所用的裝置都具有高電壓、大電流的特點(diǎn)。解決高電壓、大電流問題的關(guān)鍵在于生產(chǎn)出耐壓高、能承受大電流的電力電子器件及其串并聯(lián)技術(shù)，目前國外在這方面已有不少進(jìn)展，但它仍是限制電力電子在大容量裝置中應(yīng)用的門檻。
③可靠性——電力系統(tǒng)須保證所有用戶得到長期穩(wěn)定的供電，因此，用于電力系統(tǒng)的電力電子裝置的可靠性顯得格外重要，然而許多電力電子裝置的研究工作者和生產(chǎn)人員常常對電力電子器件的失效機(jī)理認(rèn)識不清，長時(shí)間運(yùn)行時(shí)突發(fā)事故損毀器件后往往不知所措，這是當(dāng)前電力電子技術(shù)急需解決的問題。
3.2 存在下列需要解決的問題
目前對電力電子裝置的保護(hù)措施及其參數(shù)設(shè)計(jì)在很多方面是憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行的，現(xiàn)有的電力電子理論還嚴(yán)重不足，在現(xiàn)行的電力電子電路分析方法中存在下列需要解決的問題：
①一般分析時(shí)只考慮電力電子器件的理想開關(guān)狀態(tài)，以及開關(guān)器件切換后電路的穩(wěn)態(tài)波形。在一般拓?fù)溲芯亢驮O(shè)計(jì)中這樣做是夠的，但是，要確保裝置實(shí)際運(yùn)行時(shí)的可靠性就不行了，還須考慮實(shí)際的開關(guān)過程，須建立器件在開關(guān)過程中的仿真模型。
②一般分析電力電子裝置開關(guān)切換后的過渡過程時(shí)，只考慮電路和電機(jī)的集總參數(shù)，可是在探討各種可能損壞器件的原因時(shí)，這樣做就不夠了。器件在開關(guān)過程中所承受的脈沖電壓可表示為
其中l(wèi)是器件引線電路的電感。假定△i=1000a，當(dāng)△t=1ms，l=1mh時(shí)，代入上式可得脈沖電壓v=1000v。對于開關(guān)速度更快的器件，若△t=1μs，電感只要1μh，脈沖電壓就有1000v；而10μh的電感所引起的脈沖尖峰就有10000v，足以擊穿通常的低壓器件了。一般引線的分布電感常常是μh級的，要確保可靠性就必須考慮這樣的分布電感。與此相仿，還須考慮導(dǎo)線和繞組之間和對地的分布電容以及器件輸入端的結(jié)電容。這樣一來，電力電子裝置的模型就復(fù)雜多了。
從以上兩類具體問題中可以看出，要深入研究電力電子科學(xué)，還有許多工作可做，有待于各位年富力強(qiáng)同志的努力。
4 電力電子企業(yè)和微電子企業(yè)的攜手
目前，全控型電力電子器件的設(shè)計(jì)與制造是我國電力電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸?，F(xiàn)在我國生產(chǎn)的晶閘管還不錯(cuò)，但igbt就是做不好，大量電力電子裝置所需要的igbt都得進(jìn)口，至少是進(jìn)口芯片后在國內(nèi)封裝。要建立完整的電力電子產(chǎn)業(yè)鏈，就必須解決這個(gè)瓶頸問題。
為什么國內(nèi)做不好igbt呢？我們知道，生產(chǎn)igbt器件的過程包括以下四部分：
（1）設(shè)計(jì)；
（2）流片，即在流水線上生產(chǎn)芯片；
（3）封裝；
（4）測試。
對于熟悉制造第一代電力電子器件——晶閘管的企業(yè)來說，要生產(chǎn)全控型器件igbt，存在著需要借鑒微電子生產(chǎn)的精細(xì)加工問題，過去在計(jì)劃經(jīng)濟(jì)體制下，電力電子行業(yè)和微電子行業(yè)隸屬不同部門，很少交流，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)和流片的任務(wù)困難很大。而且要建立能夠保證質(zhì)量的自動化流水線又需要大筆資金，并不是開創(chuàng)igbt生產(chǎn)的企業(yè)所容易籌集的。
現(xiàn)在，國務(wù)院已建立了工業(yè)與信息化部，統(tǒng)一了領(lǐng)導(dǎo)體制。工信部已經(jīng)十分重視解決igbt產(chǎn)業(yè)問題；不少在國外經(jīng)過多年設(shè)計(jì)和制造igbt鍛煉的人才陸續(xù)回國創(chuàng)業(yè)；經(jīng)過多年的努力，國內(nèi)能夠生產(chǎn)集成電路的微電子產(chǎn)業(yè)已經(jīng)具有較強(qiáng)的規(guī)模。通過市場運(yùn)作，如代工、貼牌、合資、并購等手段，讓電力電子企業(yè)和微電子企業(yè)攜起手來，創(chuàng)立新型的igbt生產(chǎn)企業(yè)，已經(jīng)不是高不可攀的難題了。解決igbt生產(chǎn)這一電力電子產(chǎn)業(yè)鏈的瓶頸問題，指日可待！
作者簡介
陳伯時(shí)(1928-) 男 上海大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師。長期從事電氣傳動及自動控制教學(xué)與科研工作。曾任國務(wù)院學(xué)位委員會電工學(xué)科評議組成員、歐洲電力電子學(xué)會（epe）國際指導(dǎo)委員會委員、中國電工技術(shù)學(xué)會理事、電控系統(tǒng)與裝置專業(yè)委員會副主任委員、電力電子學(xué)會副理事長、中國自動化學(xué)會電氣自動化專業(yè)委員會副主任委員、全國高校電工及自動化類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會副主任委員。擔(dān)任全國高等學(xué)校自動化專業(yè)教材編審委員會顧問、全國高等學(xué)校電氣工程與自動化系列教材編審委員會副主任委員、《電力電子技術(shù)》雜志編輯委員會主任等職務(wù)。
：鞏經(jīng)理
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：南京塞姆泵業(yè)有限公司
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