低碳經(jīng)濟成焦點 節(jié)能降耗產(chǎn)品需求與日俱增

    目前，綠色經(jīng)濟、低碳經(jīng)濟已經(jīng)成為全球關(guān)注焦點，市場對新能源、節(jié)能降耗產(chǎn)品的需求與日俱增，這也為電子元器件行業(yè)帶來了變革和創(chuàng)新的契機，拓寬了相關(guān)功率器件、驅(qū)動電路、電源模塊、散熱管理、連接器產(chǎn)品的發(fā)展空間。 

    2010年風(fēng)電發(fā)展的機遇與挑戰(zhàn)  

    在各類可再生能源中，風(fēng)能最具競爭力，各國政府不斷出臺有利于再生能源發(fā)展的鼓勵政策，為該產(chǎn)業(yè)帶來巨大的市場機遇。德意志銀行最新發(fā)布的研究報告顯示，全球風(fēng)電發(fā)展正進入迅速擴張時期，風(fēng)能產(chǎn)業(yè)將保持每年20%的增速，預(yù)計到2015年，該行業(yè)總產(chǎn)值將增至目前水平的5倍。如此龐大的需求和市場，為半導(dǎo)體企業(yè)提供了新的機遇與挑戰(zhàn)。  

    由于風(fēng)能是一種非常不穩(wěn)定的能源，風(fēng)機輸出的電壓、頻率和功率都很不穩(wěn)定，因此不做處理不能直接輸入電網(wǎng)。在從風(fēng)力發(fā)電到并網(wǎng)運行的過程中，整流器、逆變器、晶閘管、保護器件、變壓器等器件發(fā)揮了重要的作用。  

    一個能實現(xiàn)與現(xiàn)有國家電網(wǎng)并網(wǎng)的大型風(fēng)力發(fā)電場通常主要由以下幾個部分組成：風(fēng)力渦輪機、整流器、逆變器、控制器、晶閘管、同步器、防雷裝置、變壓器、連接器和其他控制系統(tǒng)。  

    其中整流器用于將風(fēng)力渦輪機發(fā)出的交流電轉(zhuǎn)換成直流電，以盡可能地降低電能在傳輸過程中的損失。在靠近電網(wǎng)端，逆變器再將整流器過來的直流電能轉(zhuǎn)變成電網(wǎng)采用的正弦電波，然后通過晶閘管和同步器確保生成的交流電與電網(wǎng)同步并將此正弦波交流電并到電網(wǎng)上。  

    風(fēng)力發(fā)電機效益與逆變器的效率直接相關(guān)，繼而又取決于所用元件的能效，因此國內(nèi)的電子元件企業(yè)在逆變器市場存在巨大商機。此外，大功率風(fēng)電應(yīng)用要求能承受上千安培電流和幾千伏高壓的大功率IGBT器件或模塊，而且要求它們必須具備很高的可靠性，這為生產(chǎn)高可靠性、大功率器件的公司提供了機遇。 

    為了吸收更多能量，輪轂高度和葉輪直徑隨著增高，相對的也增加了被雷擊的風(fēng)險，雷擊成了自然界中對風(fēng)力發(fā)電機組安全運行危害最大的一種災(zāi)害。雷電釋放的巨大能量會造成風(fēng)力發(fā)電機組葉片損壞、發(fā)電機絕緣擊穿、控制元器件燒毀等。因此風(fēng)力發(fā)電機的防雷解決方案顯得極為重要，防雷裝置一般為防過壓沖擊的氣體放電管（GDT）、晶閘管、TVS二極管或金屬氧化物變阻器（MOV），以及防過流沖擊的可恢復(fù)PolySwitch器件或一次性熔斷器。 

    在逆變器和電網(wǎng)之間一般都需要加變壓器，因為電網(wǎng)電壓一般高達幾萬伏，這么高的電壓逆變器是做不到的，因此需要大型變壓器進行升壓。  

    成本降低催生太陽能產(chǎn)業(yè)擴張 

    作為新能源中的另一個大市場是太陽能的應(yīng)用，預(yù)計2010年中國太陽能發(fā)電市場需求將達6.2億美元，高達138.5%的年成長率亦可看出其發(fā)展?jié)摿Α?

    廣闊的市場推動廠商拼命降低太陽能發(fā)電的成本，其中最簡單的方法就是提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。但目前太陽能光電轉(zhuǎn)換效率能實現(xiàn)商業(yè)化量產(chǎn)的大部分還不超過20%,雖然有著很大的提升空間，但受限于基礎(chǔ)材料的限制其提升進展非常緩慢。審視交流發(fā)電應(yīng)用的核心環(huán)節(jié)，半導(dǎo)體廠商的機會主要集中在充電和逆變環(huán)節(jié)。 

    由于太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸入能量極不穩(wěn)定，所以一般需要配置蓄電池系統(tǒng)才能工作。蓄電池的特性直接影響系統(tǒng)的工作效率、可靠性和價格。    

    在太陽能系統(tǒng)中，逆變器把直流電變成交流電，當照明負載為直流時無需使用（如LED照明），目前已經(jīng)有太陽能直接供電的LED照明系統(tǒng)，相信這個趨勢將在未來得到更多應(yīng)用。而照明負載為交流負載時必須使用�？紤]到太陽能光電轉(zhuǎn)換效率的低下，這更凸顯了逆變器轉(zhuǎn)換效率的重要。太陽能逆變器中功率電子器件的選擇對逆變器實現(xiàn)最小損耗和最高效率至關(guān)重要，就以太陽能逆變器應(yīng)用來說，絕緣柵雙極晶體管（IGBT）能比其他功率元件提供更多的效益，其中包括高載流能力、以電壓而非電流進行控制，并能使逆并聯(lián)二極管與IGBT配合，如何正確地為太陽能逆變器應(yīng)用選擇IGBT，是工程師在設(shè)計逆變器、提高轉(zhuǎn)化效率時面臨的挑戰(zhàn)。  

    此外，多數(shù)獨立型太陽能發(fā)電設(shè)備工作環(huán)境偏遠且惡劣，這就要求逆變器能在惡劣的使用環(huán)境及較少的維護條件下長期穩(wěn)定工作，因此很多逆變器也添加了電路短路保護、欠壓保護、過流保護、反接保護及雷電保護等功能。預(yù)計，2012年全球用于太陽能系統(tǒng)的逆變器出貨量將從2008年時的723,329個增長到950萬個。太陽能系統(tǒng)廣闊的應(yīng)用需要使用更多的蓄電池和逆變器，這為從事電源設(shè)計和元器件廠商帶來巨大的機會。■