Entwicklung und Innovation der leistungselektronischen Technologie

Seit dem Aufkommen des ersten Thyristors in den 1950er Jahren hat die Leistungselektronik in die moderne elektrische Antriebstechnik Einzug gehalten. Das auf dieser Basis entwickelte siliziumgesteuerte Gleichrichtergerät ist eine Revolution auf dem Gebiet des elektrischen Antriebs und wandelt elektrische Energie um. Und die Steuerung ist in die Ära der Wandler eingetreten, die aus leistungselektronischen Geräten aus rotierenden Wandlereinheiten und statischen Ionenwandlern bestehen, was die Geburtsstunde der Leistungselektronik markiert. In den 1970er Jahren begannen Thyristoren eine Reihe von Produkten zu bilden, die von Niederspannung und Kleinstrom bis hin zu Hochspannung und Großstrom reichen. Die halbgesteuerten Geräte, die gewöhnliche Thyristoren nicht selbst abschalten können, werden als leistungselektronische Geräte der ersten Generation bezeichnet. Mit der kontinuierlichen Verbesserung des theoretischen Forschungs- und Fertigungstechnologieniveaus der leistungselektronischen Technologie wurden leistungselektronische Geräte in Bezug auf Einfachheit und Typ stark weiterentwickelt, was einen weiteren Sprung in der leistungselektronischen Technologie darstellt. GTR.GTO, Power MOSFET, etc. wurden sukzessive entwickelt. Schalten Sie die vollständig kontrollierten leistungselektronischen Geräte der zweiten Generation aus. Die leistungselektronischen Bauelemente der dritten Generation, die durch Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBTs) repräsentiert werden, haben begonnen, sich in Richtung einfacher, hoher Frequenz, schneller Reaktion und geringer Verluste zu entwickeln. In den 1990er Jahren entwickeln sich leistungselektronische Geräte in Richtung Integration, Standardmodularisierung, Intelligenz und Leistungsintegration. Darauf aufbauend hat sich eine theoretische Forschung, Geräteentwicklung und Anwendungsdurchdringung der Leistungselektroniktechnologie gebildet. Die Technologie der Leistungselektronik in Shanghai ist der wettbewerbsfähigste High-Tech-Bereich.  Die Gleichrichterröhre ist das einfachste und am weitesten verbreitete Gerät unter den leistungselektronischen Geräten. Gegenwärtig wurden drei Serien von Produkten des gewöhnlichen Typs, des Typs mit schneller Erholung und des Schottky-Typs gebildet. Leistungsgleichrichter spielen eine sehr wichtige Rolle bei der Verbesserung der Leistung verschiedener leistungselektronischer Schaltungen, der Reduzierung von Schaltungsverlusten und der Verbesserung der Stromeffizienz. Seit 1958, als die General Electric Company in den Vereinigten Staaten den ersten industriellen gewöhnlichen Thyristor entwickelte, legte seine Strukturverbesserung und Prozessreform den Grundstein für die Entwicklung und Erforschung neuer Geräte. In den folgenden zehn Jahren wurden der Zwei-Wege-Wechselrichter und der inverse Thyristor entwickelt und weiterentwickelt. Leitfähige und asymmetrische Thyristoren, bisher haben die Produkte der Thyristorserie noch einen breiteren Markt.  Im Jahr 1964 wurde die erste erfolgreiche Versuchsproduktion von 0,5 kV/0,01 kA Abschalt-GTO in den Vereinigten Staaten erreicht, und die aktuelle Abschalt-GTO hat 9 kV/0,25 kA/0,8 kHz erreicht, und derzeit hat es erreicht 9kV/2,5kA/ Bei 0,8kHZ und 6kV/6kA/1kHZ hat GTO die größte Kapazität unter verschiedenen selbstabschaltenden Geräten, aber seine Betriebsfrequenz ist die niedrigste, aber es hat offensichtliche Vorteile im Hochleistungs-Elektroantrieb fährt, also in Mittelspannung, nimmt einen Platz im Bereich des großen Fahrgastaufkommens ein. Die Produkte der GTR-Serie wurden in den 1970er Jahren entwickelt und ihre Nennwerte haben 1,8kV/0,8kA/2kHZ, 0,6kV/0,003kA/100kHZ erreicht. Es zeichnet sich durch einen flexiblen und ausgereiften Schaltungsaufbau, einen geringen Schaltverlust und eine kurze Schaltzeit aus. 2. Es wird häufig in Mittelfrequenzkreisen verwendet. Als Hochleistungs-IGBT mit isoliertem Gate-Bipolartransistor der dritten Generation mit hoher Kapazität verfügt er über eine Spannungssteuerung, eine große Eingangsimpedanz, eine niedrige Antriebsleistung, einen geringen Schaltverlust und eine niedrige Betriebsfrequenz. High-Level-Eigenschaften, es hat breite Entwicklungsperspektiven. IGCT ist ein neuer Gerätetyp, der kürzlich entwickelt wurde. Es ist ein auf Basis von GTO entwickeltes Gerät. Er wird als integrierter Gate-kommutierter Thyristor bezeichnet. Er wird auch als emitterabschaltbarer Thyristor bezeichnet. Seine sofortige Schaltfrequenz kann 20 kHz erreichen. Ausschaltzeit ist 1μs, dildt 4kA/ms, du/dt10-20kV/ms, AC-Sperrspannung 6kV, DC-Sperrspannung 3,9kV, Schaltzeit<2ks, wenn="" der="" leitungsspannungsabfall="" 3600a,="" 2,8v="" beträgt,="" schaltfrequenz=""> 1000Hz.  Mit dem Eintritt in die Forschung und Entwicklung von leistungselektronischen Geräten in den 1990er Jahren ist das Unternehmen in die Ära der Hochfrequenz, Standard-Modularisierung, Integration und Intelligenz eingetreten. Aus theoretischen Analysen und Experimenten wurde bewiesen, dass die Verringerung des Volumens und des Gewichts von elektrischen Produkten umgekehrt proportional zur Quadratwurzel der Netzfrequenz ist. Mit anderen Worten, wenn wir die standardmäßige zweite Frequenz von 50 Hz stark erhöhen, können das Volumen und das Gewicht von elektrischen Geräten, die eine solche Netzfrequenz verwenden, erheblich reduziert werden Systemleistung der Geräte, insbesondere für die Luft- und Raumfahrtindustrie, die von weitreichender Bedeutung ist. Daher ist die hohe Frequenz von leistungselektronischen Geräten die führende Richtung der Innovation in der Leistungselektronik in der Zukunft, und das Standardmodul der Hardwarestruktur ist der unvermeidliche Trend bei der Geräteentwicklung. Die aktuellen Advanced Module beinhalten Schaltelemente und Freilaufdioden in Rückwärtsrichtung parallel dazu. Mehrere Einheiten von internen und Antriebsschutzschaltungen sind standardisierte und produzierte Serienprodukte und können ein sehr hohes Maß an Konsistenz und Zuverlässigkeit erreichen. Derzeit haben viele große Unternehmen in der Welt intelligente IPM-Leistungsmodule entwickelt. Zum Beispiel Japan's Mitsubishi, Toshiba und die Vereinigten Staaten' International Rectifier Company hat bereits ausgereifte Produkte auf den Markt gebracht. Die Hauptmerkmale des intelligenten IPM-Leistungsmoduls der Shindenmoto Company in Japan sind: 1 Es integriert einen Leistungschip, eine Erkennungsschaltung und eine Treiberschaltung im Inneren, wodurch die Struktur der Hauptschaltung am einfachsten ist. 2 Sein Power-Chip verwendet IGBT mit hoher Schaltgeschwindigkeit und geringem Antriebsstrom und verfügt über einen eigenen Stromsensor, der Überstrom und Kurzschlussstrom effizient erkennen kann, um den Power-Chip sicher zu schützen.  3 Bei der internen Verdrahtung wird die Verdrahtungslänge des Stromversorgungskreises und des Treiberkreises auf die kürzeste Weise gesteuert, um die Probleme von Überspannung und Rauschen, die einen Fehlbetrieb beeinträchtigen, gut zu lösen.  4 Kommt mit zuverlässigen Sicherheitsschutzmaßnahmen, kann im Fehlerfall die Leistungsgeräte rechtzeitig abschalten und 1998 eine klare Anweisung von Premierminister Zhu Ji erteilen. In Zukunft muss der Aufbau des nationalen Innovationssystems beschleunigt werden . Daher kann mit Sicherheit gesagt werden, dass im frühen 21. Jahrhundert in der Entwicklung des Landes die technologische Innovation zum dominierenden Inhalt der Arbeit der Unternehmen und die Entwicklung und Etablierung eines für China geeigneten technologischen Innovationsmechanismus werden wird's nationale Bedingungen in der Elektroindustrie werden die kontinuierliche Modernisierung und den Fortschritt der neuen Elektroindustrie durch den schnellen Fortschritt der Leistungselektronik fördern und dann global werden. Obwohl die Leistungselektronik-Technologie viele gemeinsame Merkmale der Mikroelektronik-Technologie aufweist, wie z. B. schnelle Entwicklung und Veränderungen, ist ihre Durchdringung und ihre Innovationsleistung sehr ausgeprägt, ihre Vitalität ist außergewöhnlich stark und sie hat den Status der Sonnenscheinindustrie und verschmilzt mit anderen Disziplinen und schafft neue Entwicklungsmöglichkeiten. , Und Leistungselektronik-Technologie hat ihre eigenen einzigartigen Eigenschaften, wie Hochspannung, große Kapazität und großen Regelleistungsbereich. Daher liegt die Schwierigkeit der technologischen Innovation in der Notwendigkeit, die Grenze zwischen Hochspannung und hoher Leistung zu überwinden, und in der umfassenden Schwierigkeit der Technologie. , Wie die Materialindustrie und der Herstellungsprozess sowie die Zuverlässigkeit von leistungselektronischen Geräten ist ein äußerst wichtiger technischer Indikator. Aus diesem Grund durchdringt die Innovation der Leistungselektronik-Technologie eine Vielzahl von Disziplinen und hat eine starke Durchdringung in verschiedenen Industriebereichen. Daher ist die leistungselektronische Technologie eng mit der Grundstoffindustrie des Landes verbunden, und die Anforderungen an die Anpassung an die nationalen Entwicklungsrichtlinien und Industriepolitiken werden im 21. Jahrhundert immer stärker. Die Technologie der Leistungselektronik wird auch als Energieflusstechnologie bezeichnet, daher ist die Entwicklung und Innovation der Technologie der Leistungselektronik ein wichtiger Bestandteil des Strategieprogramms für nachhaltige Entwicklung im 21. Jahrhundert. Die Beschleunigung der Transformation der modernen Leistungselektronik im frühen 21. Jahrhundert wird sicherlich eine High-Tech-Industriekette zum Aufbruch bilden und die technologische Innovation im Industriebereich meines Landes fördern.  Die Innovation der leistungselektronischen Technologie und der Herstellungsprozess leistungselektronischer Geräte haben sich in allen Ländern der Welt zur wettbewerbsfähigsten Position im Bereich der industriellen Automatisierungssteuerung und Mechatronik entwickelt. Alle entwickelten Länder haben in diesem Bereich große personelle, materielle und finanzielle Ressourcen bereitgestellt, um in Bezug auf die theoretische Forschung zur Leistungselektroniktechnologie Japan, die Vereinigten Staaten, Frankreich, die Niederlande, Dänemark und andere westeuropäische Länder zu Hand in Hand. In diesen Ländern werden verschiedene Leistungsgrößen der fortschrittlichen Leistungselektronik kontinuierlich weiterentwickelt und verbessert, um die elektrische Leistung zu fördern Die elektronische Technologie bewegt sich in Richtung Hochfrequenz, wodurch eine hohe Effizienz und Energieeinsparung von elektrischen Geräten erreicht wird und eine wichtige technische Grundlage für die Realisierung von Miniaturisierung, geringem Gewicht, und Intelligenz industrieller Steuerungstechnik und zeigt auch die kontinuierliche Expansion und Innovation der Leistungselektronik im 21. Jahrhundert. Breite Perspektiven. Verglichen mit ausländischen Industrieländern hinken die umfassenden technischen Fähigkeiten meines Landes zur Entwicklung leistungselektronischer Geräte noch weit hinterher. Um die Leistungselektroniktechnologie meines Landes zu entwickeln und zu erneuern und einen industriellen Maßstab zu schaffen, ist es notwendig, die Führung in der Industrie-Hochschulinnovation mit chinesischen Merkmalen zu übernehmen. Der Weg besteht darin, die Methode der Kombination von Produktion, Lernen und Forschung fest einzuhalten und zu beherrschen, um den Weg der gemeinsamen Entwicklung zu gehen. Von der Verfolgung ausländischer Spitzentechnologie über den schrittweisen Einstieg in unabhängige Innovation, Innovation durch interdisziplinäre gegenseitige Durchdringung, Innovation durch Auswahl der Geräteentwicklung und Transformation der Schaltungsstruktur ist dies besonders praktisch für Innovationen in der Leistungstechnologie. Es ist auch notwendig, Innovationen von der Technologie des Herstellungsprozesses von Geräten zu leiten und Innovationen aus der Anwendung neuer Materialwissenschaften zu entwickeln, um die technologische Innovation des Herstellungsprozesses von Leistungselektronik zu fördern und die Zuverlässigkeit des Geräts zu verbessern. Als Ergebnis wird ein grundlegender akkumulationsbasierter Innovationspfad gebildet. Und es ist notwendig, technologische Innovation organisch in Produktanwendung und Marktförderung zu integrieren, was den sich selbst verstärkenden Zyklus der technologischen Innovation beschleunigt hat und eine stabile Grundlage für die Förderung und den Antrieb technologischer Innovationen bietet, damit mein Land' s Leistungselektronik- und Geräteherstellungsprozesstechnologie kann eine beträchtliche Entwicklung haben und eine brandneue Abfall-zu-Sonnen-Industrie bilden, sie in eine enorme Produktivität verwandeln, mein Land's Industriegebiet von einer groben Verwaltung fördern zu einer zentralisierten Wirtschaft und fördern die Entwicklung der Volkswirtschaft mit hoher Geschwindigkeit, Höhe und Nachhaltigkeit.