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東芝IEGT:大容量電力電子器件的技術飛躍

發布時間:2015/11/5    訪問人數:1344次

  “與IGBT相比,IEGT可以負載更大電壓和電流,更小的體積可以實現更大的功率,安全性能提高。”榮信電力電子股份有限公司副總裁仲躋升對記者說。

  榮信電力電子股份有限公司是國內高壓大功率電力電子設備的專業生產制造企業,是國家重點高新技術上市企業。榮信的主要產品領域包括柔性直流輸電、電能質量與安全、變頻調速與節能、礦井安全自動化、新能源控制、電力電子開關、大功率整流裝置等。全線產品涵蓋高、中、低壓領域,可滿足從發電、輸配電到終端負載的系列應用需求,在提升電能質量、優化控制與節能降耗等方面為客戶提供系統解決方案。

  公司在無功補償(SVC/SVG/APF)、柔性直流輸電(VSC-HDVC)、特大功率變頻(SuperHVC/VFS)等技術處于行業領先地位,可實現大功率電機節能,節能范圍達30-70%。目前,榮信SVG的市場占有率超過30%,大功率超過100MVA容量的產品市場占有率超過50%。

  榮信的系列產品廣泛服務于電力、冶金、煤炭、有色金屬、電氣化鐵路、風力發電、船舶等領域,在國內外享有盛譽。俗話說,“沒有金剛鉆,不攬瓷器活”。榮信能夠生產基于IEGT全控器件、采用風冷或水冷技術的20MW級大功率高壓變頻器,在我國西電東送、西氣東輸等項目以及與南方電網的合作項目中都做出了突出貢獻。

  柔性直流輸電裝置SVG采用IEGT或模塊IGBT作為核心器件,可以解決石油化工很多問題。目前,應用于西氣東輸天然氣長輸管線壓氣站上的SVG,是國內率先使用SVG解決電網電壓三相不平衡的裝置;應用于中海油海洋油氣田供電系統的SVG裝置,解決了孤島供電無功缺失、電網末端電壓低等問題。

  榮信自主研發的高壓電網無功補償類設備在我國西電東送的多個項目中起到關鍵作用。在南方電網推廣應用的STATCOM裝置中,榮信所使用的基于IEGT全控器件技術居于行業前列,在核心器件、電壓等級、設備容量、響應時間等方面都達到行業領先水平,使我國在國際上率先成為掌握該技術的國家。

  在西氣東輸工程中,作為心臟設備的壓縮機組一直被國外跨國企業壟斷。國家能源局組織國內相關企業啟動了能源關鍵設備國產化工程,榮信承擔了其中基于IEGT特大功率高壓變頻器的研制工作,2013年投運成功,一舉打破國外企業的長期壟斷以及國家能源安全受制于人的局面。

  法國“國際熱核聚變實驗堆”項目(ITER,International Thermonuclear Experimental Reactor)是人類針對未來清潔能源開展的大科學工程國際合作項目,被譽為“人造太陽”工程。榮信為其配套的SVC技術難度相當大(電壓66KV 容量750Mvar),這里面所采用的核心器件就是東芝的IEGT。

  與模塊IGBT相比,IEGT可以負載更大電壓和電流,更小的體積可以實現更大的功率,安全性能提高。東芝早期在開發IGBT時就已經走在行業前列,現在的IEGT也是前沿技術。目前,榮信所使用的IEGT器件全部來自東芝。

  榮信股份系統分析部副電網技術商務部部長王剛表示,IEGT有著模塊IGBT不可替代的優點,東芝的IEGT產品主要應用于榮信的大功率、高可靠性產品中。目前榮信容量100M以上的產品中所用的IEGT器件全部來自東芝。

  “我們已經與東芝合作了八年,榮信看準了市場的發展方向。東芝的產品不錯,我們的客戶也有較好的反饋。”榮信股份副總裁仲躋升說,“未來我們要做高端的大功率產品,要想在國際市場上極具競爭力,必須保持技術優勢。我們也給東芝提了好多建議,希望雙方共同進步。”仲躋升表示,希望東芝未來的產品更具價格優勢和技術優勢,相信未來榮信與東芝會有更深度的合作。

  從1875年創立至今,東芝已經有140年的歷史,產品涉及各個領域,包括存儲器件、系統LSI分立器件、通用邏輯IC、功率器件、光電半導體、圖像傳感器、微處理器等。在電子產品領域,所涉及的產品有存儲器件、系統LSI分立器件等,種類豐富、產品線齊全,可以支持電子系統所需的幾乎所有功能。

  東芝電子以上海和深圳兩地為中心開展業務。根據不同地區的不同特點,根據客戶的需求,更有針對性的提供客戶滿意的產品及整體解決方案。在中國國內,東芝電子與眾多知名企業合作,其中包括智能手機制造商、工業設備制造商、云設備制造商、汽車零部件制造商、電力設備制造商等。

  此外,東芝擁有可以滿足客戶要求的各種半導體產品線,通過在社會基礎設施建設、醫療保健、家電產品等領域的活動以及公司的內部合作,可以更高效的制定社會所需要的半導體解決方案。這也是東芝半導體的優勢所在。

  東芝電子(中國)有限公司分立器件戰略業務企劃統括部高級經理屈興國向記者介紹,東芝通過采取“注入增強結構(IE:Injection Enhanced)”實現了低通態電壓,推出專利產品IEGT,有效地實現了大功率變頻器的節能,且其優勢隨著大功率項目功率等級和電壓等級的不斷提高,逐步得到了體現和認可。

  目前,東芝的IEGT主要應用于柔性高壓直流輸電(VSC-HVDC)、新能源、牽引、中高壓變頻器等特大功率領域。

  屈興國介紹,由于IEGT的電流密度高,尤其是PPI壓接式封裝的IEGT,采用內部無引線鍵合技術,雙面水冷散熱,可以大大提高整個系統功率密度和可靠性,且能縮小設備的體積,減少占地面積;IEGT控制的門極驅動電流小,既能減少系統的損耗,也能提高元件的使用壽命;IEGT調速空載時系統損耗低,符合綠色節能的要求,使得整個運行成本更為經濟。

  IEGT照片調色

  東芝IEGT器件

  東芝電子(中國)有限公司 分立器件戰略業務企劃統括部高級經理 屈興國

  總之,IEGT尤其是PPI壓接式封裝的IEGT,完全可以滿足大功率、小型化、高效、節能環保的市場新需求。

  現在,國內市場上已經有以東芝的IEGT作為核心器件成功運行的項目。世界首個三端柔性直流輸電工程,其中容量最大的塑城站,以及世界在建最大容量云南魯西柔性直流輸電背靠背異步聯網工程,都是采用東芝PPI產品。

  東芝一直致力于功率密度的提升,除了IEGT之外,東芝還推出了高壓超極結DTMOS-4產品,該系列的產品采用了單層外延工藝,不但提高了生產效率,并使MOS的RDS(ON)溫度特性大大提高。從而滿足了高效、節能環保的市場需求,必將促進電源技術的新發展。

  高效率全方位的售后服務,為東芝電子產品贏得了廣泛信賴。除了本地的工程人員以外,還有東芝日本總部的工程師以及總部的龐大的技術支持。東芝半導體一直秉持著“智能未來始于東芝半導體解決方案”的信念,“智社會、人為本”,東芝希望能參與更多的未來建設。

  專業詞匯注解:

  IGBT:Insulated Gate Bipolar Transistor,絕緣柵雙極型晶體管

  IEGT:Injection Enhanced Gate Transistor,電子注入增強柵晶體管

  SVC: Static Var Compensator, 靜止無功補償裝置

  STATCOM:Static Synchronous Compensator,又稱SVG,靜止同步補償裝置

  APF:active power filters,有源電力濾波器

  VSC-HVDC: voltage source converter-high voltage direct current, 柔性高壓直流輸電

  IE:Injection Enhanced, 注入增強結構

  ITER: International Thermonuclear Experimental Reactor, 國際熱核聚變實驗堆

  HVC/VFS: 特大功率變頻

  LSI:Large Scale Integrated circuit,大規模集成電路

  MOS:Metal Oxide Semiconductor,金屬氧化物半導體

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