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    1、電力電子技術(shù)應(yīng)用不斷擴(kuò)張

    電力電子技術(shù)始自1957年晶閘管的發(fā)明。半個(gè)世紀(jì)以來，電力電子技術(shù)發(fā)展的環(huán)境及產(chǎn)業(yè)有了很大的變化。但整體而言，如今電力電子技術(shù)的發(fā)展在許多應(yīng)用領(lǐng)域上獲得了廣泛認(rèn)同。由各地的研發(fā)及市場(chǎng)情況來看，可以大膽地說今日的電力電子技術(shù)已進(jìn)入了廣泛應(yīng)用的技術(shù)時(shí)代。無所不在的電源供應(yīng)器就是最好的證明。事實(shí)上，這些年來，電力電子技術(shù)一直尋覓在應(yīng)用中挑戰(zhàn)技術(shù)，在技術(shù)成長(zhǎng)中擴(kuò)大應(yīng)用的范圍。本來是一樁美好的發(fā)展，直到石油亮起了紅燈。

    任何廣泛應(yīng)用的技術(shù)都有幾點(diǎn)特性：應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)大、成本大幅降低、風(fēng)險(xiǎn)大幅降低、價(jià)值小幅減少。如果沒有石油的問題，電力電子產(chǎn)業(yè)努力的目標(biāo)非常簡(jiǎn)單：加強(qiáng)并擴(kuò)大應(yīng)用的領(lǐng)域及范圍。如變頻器，從低功率低壓開始，逐漸走向高功率中高壓變頻器的系統(tǒng)應(yīng)用；如感應(yīng)加熱，由高功率低頻的單純加熱到低功率高頻的高附加價(jià)值應(yīng)用；如電源供應(yīng)器幾乎達(dá)到已經(jīng)無所不在處處都在的局面。因此，電力電子產(chǎn)業(yè)一方面尋求更大量設(shè)計(jì)制造生產(chǎn)的對(duì)象，從20世紀(jì)的計(jì)算機(jī)及周邊、手機(jī)延伸到目前各類便攜式的電氣設(shè)備及消費(fèi)類產(chǎn)品。

    從人類發(fā)展史上來看，電力電子技術(shù)最早仍是工業(yè)時(shí)代自動(dòng)化的寵兒，它將動(dòng)態(tài)的M-G set的電源轉(zhuǎn)換，改革成了靜態(tài)以半導(dǎo)體切換的電源轉(zhuǎn)換，因而降低了噪音、簡(jiǎn)化了傳動(dòng)裝置、改善了變轉(zhuǎn)矩部分負(fù)載的系統(tǒng)效率，使得電力電子技術(shù)受到極大重視。在信息時(shí)代，由于輕薄短小的產(chǎn)品潮流，使得電力電子技術(shù)朝向高頻發(fā)展，市場(chǎng)的刺激，使新型的組件、材料及專用的微處理器方興未艾。但是高頻固然可以減小尺寸，但受到散熱問題的挑戰(zhàn)。于是技術(shù)的發(fā)展又有了新的驅(qū)動(dòng)力，根本解決之道的軟切換技術(shù)、高散熱材料如熱管(heat pipe)及散熱技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。平面顯示器中液晶電視的應(yīng)用，可以想見又能帶來新的挑戰(zhàn)。本來，理論與應(yīng)用在同一時(shí)間內(nèi)就不一定平衡，兩者的差異一直就是人類進(jìn)步的泉源。

    由上所述，我們已經(jīng)了解電源轉(zhuǎn)換與馬達(dá)驅(qū)動(dòng)是電力電子應(yīng)用的主軸。由過去著重在交通、工業(yè)、軍事、航天等應(yīng)用，逐漸走向今日的家電、信息、通信、網(wǎng)絡(luò)等，其應(yīng)用是不斷擴(kuò)大。也正因?yàn)閼?yīng)用的普及與高頻的發(fā)展，使得人們感受到電力品質(zhì)的重要，既要防止本身產(chǎn)品發(fā)出的可能干擾情形，也要顧及電源系統(tǒng)的受污染的狀況。所以電力品質(zhì)是基于應(yīng)用擴(kuò)大或推廣所帶來的研發(fā)主題，也是電力電子應(yīng)用版圖擴(kuò)張必須理清的課題。信息時(shí)代走向網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的時(shí)候，人們使用計(jì)算機(jī)相關(guān)設(shè)備用電量的大幅增加，產(chǎn)品本身的效率、電磁波干擾及其他綠色要求自然越來越嚴(yán)格，研發(fā)的重點(diǎn)也由“物”兼顧到“人”。

    風(fēng)險(xiǎn)的大幅降低意味著這一行業(yè)會(huì)有更多的競(jìng)爭(zhēng)者。競(jìng)爭(zhēng)者的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)加上大量需求的自動(dòng)化生產(chǎn)，價(jià)值的小幅降低及成本的大幅降低便不足為奇。電力電子產(chǎn)業(yè)過去屬自動(dòng)化生產(chǎn)的產(chǎn)品并不太多，未來不能避免。新的競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì)使經(jīng)營(yíng)者不得不重新審視外包(Outsourcing)的重要性。在降低成本及增加可靠性的雙重壓力之下，系統(tǒng)中諸子系統(tǒng)或零件的不同層次的整合必然大行其道。智能功率組件及功率IC的快速成長(zhǎng)就是這一趨勢(shì)的表現(xiàn)。模塊及智能型模塊的日益普遍以及目前電源管理IC的熱門也是這一事實(shí)的反映。

    綜上所述，電力電子技術(shù)的定義也應(yīng)由“功率半導(dǎo)體組件應(yīng)用的技術(shù)以及其衍生問題的解決技術(shù)”改為“功率半導(dǎo)體組件(含IC)應(yīng)用在電源管理或電能管理的技術(shù)及其衍生問題的解決技術(shù)”。功率半導(dǎo)體組件及IC的功率范圍逐漸擴(kuò)大。事實(shí)上，兩極化的發(fā)展使得電源控制的電流、電壓及切換頻率范圍逐年擴(kuò)大，自然在電源形態(tài)變換、運(yùn)動(dòng)控制及電力品質(zhì)三大課題上產(chǎn)生新的挑戰(zhàn)。MOSFET在低壓上的進(jìn)展及電源管理IC的進(jìn)展使得電力電子向信息業(yè)及消費(fèi)類電子業(yè)進(jìn)軍的成功機(jī)會(huì)大增。同樣，IGBT及新高功率組件的最新動(dòng)向也必然會(huì)影響電力電子的走向。

    廣泛應(yīng)用的結(jié)果必然會(huì)造成電力品質(zhì)的研究更加殷切。電源形態(tài)轉(zhuǎn)變換帶來的電力污染問題，值得大家重視。如果問電力電子技術(shù)有沒有天敵？筆者認(rèn)為“因此技術(shù)所衍生的問題”就是答案。解決其衍生問題是電力電子技術(shù)能不能成功地朝向廣泛應(yīng)用的時(shí)代的關(guān)鍵所在。不過，與其去解決衍生的問題，不如努力去從事避免產(chǎn)生衍生問題的新思維及方法或許是人們應(yīng)該嚴(yán)肅考慮的。

    2、關(guān)注后石油時(shí)代電力電子技術(shù)

    人類面臨能源短缺的現(xiàn)實(shí)，電力電子技術(shù)的挑戰(zhàn)將與綠色、石油耗竭等息息相關(guān)。重新創(chuàng)造“新電力電子時(shí)代”的思維及做法迫在眉睫。

    今天我們要重新重視電力電子技術(shù)在節(jié)約能源上能力的發(fā)揮。人類的發(fā)展一般認(rèn)為有以下4個(gè)發(fā)展階段：農(nóng)業(yè)時(shí)代、工業(yè)時(shí)代、信息時(shí)代(含網(wǎng)絡(luò)時(shí)代)及創(chuàng)造化時(shí)代(含后石油時(shí)代)。根據(jù)美國(guó)能源部的資料，若以2003年全球用油的狀況再加上適當(dāng)而合理的推測(cè)，地球蘊(yùn)藏的石油將在35年消耗殆盡，天然氣60年及煤炭210年等情況下，人類原本輝煌的創(chuàng)造化時(shí)代面臨著重大的挑戰(zhàn)。

    后石油時(shí)代的電力電子技術(shù)的發(fā)展，除了上述重點(diǎn)外，尚要加上“綠色產(chǎn)品”及“未來的產(chǎn)品”的發(fā)展概念。

    任何企業(yè)，目前都應(yīng)該了解綠色革命的意義。歐盟推動(dòng)的有害物質(zhì)限用禁令(RoHS)及廢棄電機(jī)電子設(shè)備回收(WEEE)已進(jìn)入倒計(jì)時(shí)，今年8月起，后者已將逐步實(shí)施管制，市場(chǎng)上供應(yīng)的電子產(chǎn)品必須標(biāo)示回收?qǐng)D樣及生產(chǎn)者名稱。而RoHS將在明年7月起嚴(yán)格限制含鉛、鎘、汞等6項(xiàng)有害物質(zhì)。

    “綠色”指的是長(zhǎng)壽命、高效率、低污染、再利用、能回收、無毒害、包裝易拆解等。

    表面上環(huán)保的要求與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展是沖突的。但是在后石油時(shí)代，我們真正去面對(duì)這個(gè)問題時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)兩者是互相依存的。以前環(huán)保與經(jīng)濟(jì)常處于對(duì)峙的立場(chǎng)是我們著重于眼前的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，而現(xiàn)在我們所面對(duì)的是未來人類共同的命運(yùn)，包括經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與活動(dòng)。

    企業(yè)原本存在的主要目的有二，一為追求利潤(rùn)，一為追求永續(xù)經(jīng)營(yíng)。如今我們要超越過去，為了生存，為了能常常久久追求利潤(rùn)及經(jīng)營(yíng)，做一個(gè)真正能夠永續(xù)經(jīng)營(yíng)的企業(yè)，必須要能放棄部分短期利益。在能源日益短缺及環(huán)境逐漸惡化的今天，再度提出以與環(huán)境和諧共存為旨的綠色經(jīng)營(yíng)理念及綠色管理系統(tǒng)是有必要的。

    綠色價(jià)值鏈指的是傳統(tǒng)的系統(tǒng)工程中描述的產(chǎn)品生命周期各項(xiàng)活動(dòng)之外，再加上節(jié)省能源與環(huán)保為核心的綠色價(jià)值。它包括了綠色設(shè)計(jì)、綠色采購(gòu)、綠色生產(chǎn)、綠色產(chǎn)品、綠色行銷、綠色消費(fèi)、綠色處理及綠色材料等項(xiàng)目。

    日本Sony公司3年前從產(chǎn)品銷售國(guó)禁止入港這一事件得到經(jīng)驗(yàn)，立即從整體供應(yīng)鏈大加改善的做法，值得學(xué)習(xí)。PS游戲機(jī)因鎘含量超過法定限制值，Sony除了立即作產(chǎn)品更新及除鎘的行動(dòng)外，也同時(shí)透過該公司全球采購(gòu)系統(tǒng)，向供貨商提出在采購(gòu)行為中加入禁止與限用物質(zhì)的技術(shù)文件條款的做法無疑是務(wù)實(shí)的做法，也是正確的做法。

    國(guó)際大廠如新惠普、戴爾、諾基亞、西門子、微軟及IBM等，也朝向綠色采購(gòu)的方式以提升競(jìng)爭(zhēng)力。全球綠色采購(gòu)目前的發(fā)展形態(tài)，可分為三類：第一類：國(guó)家及公共部門為整體環(huán)境效益及競(jìng)爭(zhēng)力而制訂的政府公共部門綠色采購(gòu)條款；第二類系民間自發(fā)性的組織，為公益或形象或商業(yè)行為而籌組的如協(xié)會(huì)或會(huì)員制方式或綠色采購(gòu)聯(lián)盟；第三類系跨國(guó)企業(yè)或品牌公司內(nèi)部建置的企業(yè)采購(gòu)網(wǎng)。

    “綠色產(chǎn)品”依然要遵從市場(chǎng)導(dǎo)向、客戶滿意的精神。所不同的是要將綠色產(chǎn)品：綠色設(shè)計(jì)、綠色采購(gòu)及綠色消費(fèi)等重點(diǎn)工作列入管理。為了貫徹真正的綠色，四個(gè)方面同時(shí)要守?。壕G色設(shè)計(jì)、綠色采購(gòu)、綠色生產(chǎn)及綠色行銷。以目前高科技產(chǎn)業(yè)而言，研發(fā)、品質(zhì)保證、采購(gòu)、業(yè)務(wù)、制造及環(huán)保等部門必須通力合作。換言之，公司全員總動(dòng)員是勢(shì)在必行的。今后“綠色”是人類的基本功夫。人類需要新而源源不絕的新能源，大家必須正視它的發(fā)展。

    3、電源產(chǎn)業(yè)充滿商機(jī)

    后石油時(shí)代的電力電子新產(chǎn)品開發(fā)策略可分為兩大類：現(xiàn)有產(chǎn)品的節(jié)能極大化(本身的效率及對(duì)系統(tǒng)整體的節(jié)能效果)及與新能源(太陽(yáng)、風(fēng)能等)的結(jié)合。新產(chǎn)品的挑戰(zhàn)在于第二類的策略規(guī)劃。換言之，商機(jī)帶給新產(chǎn)品的驅(qū)動(dòng)力不夠。同時(shí)在未來社會(huì)的變遷所帶來的市場(chǎng)與客戶的需求也將有革命性的差異。這樣的差異會(huì)出現(xiàn)在太陽(yáng)光電、混合車輛及待機(jī)電源上。

    新產(chǎn)品的機(jī)會(huì)在哪里？一般而言在大環(huán)境條件相同下，產(chǎn)品的機(jī)會(huì)在于現(xiàn)有產(chǎn)品與未來產(chǎn)品之間有落差的時(shí)候。在大環(huán)境變化時(shí)，產(chǎn)品必須符合新的游戲規(guī)則。所以，當(dāng)新產(chǎn)品能符合顧客或國(guó)際貿(mào)易的規(guī)則的預(yù)期及令人期待時(shí)，它就能填補(bǔ)產(chǎn)品之間的機(jī)會(huì)落差。什么因素造就新產(chǎn)品的機(jī)會(huì)？有人認(rèn)為社會(huì)變遷、技術(shù)創(chuàng)新、經(jīng)濟(jì)趨勢(shì)創(chuàng)造了生產(chǎn)新產(chǎn)品的機(jī)會(huì)，另外還須加上國(guó)際貿(mào)易新游戲規(guī)則。

    電源產(chǎn)品的特性之一是無所不在處處都在。它存在許多產(chǎn)業(yè)之中，且多半以零組件、組件及子系統(tǒng)的形式呈現(xiàn)。但是許多的產(chǎn)品是與中央電源供應(yīng)系統(tǒng)關(guān)系密切。今后，在分布式電源系統(tǒng)逐漸主導(dǎo)的形勢(shì)下，目前的產(chǎn)業(yè)與其說是有危機(jī)，不如說是充滿了商機(jī)。

    但是，從能源消耗的角度，幾個(gè)重要消耗電能的領(lǐng)域值得密切觀察及投入。這幾個(gè)領(lǐng)域分別為：馬達(dá)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、工業(yè)電熱系統(tǒng)、照明系統(tǒng)及信息電源系統(tǒng)等。

    綠色電源強(qiáng)調(diào)的綠色議題也很單純，包括交通工具的混合車輛的發(fā)展,新型電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器(電力電子產(chǎn)品)；信息電源的待機(jī)電力耗能的降低；所有電力電子及相關(guān)電源效率的提升；電磁干擾與兼容(EMI/EMC)；噪音的消除或降低及產(chǎn)品報(bào)廢或淘汰符合綠色水準(zhǔn)。

    電力電子技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用是相輔相成的，應(yīng)用面上的擴(kuò)大帶來對(duì)技術(shù)的挑戰(zhàn)，而新技術(shù)的進(jìn)展帶來更寬闊的應(yīng)用領(lǐng)域。

    未來電力電子技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)及挑戰(zhàn)，一定要從基本面的革命性改變思考，而非只是單純的綠色產(chǎn)品一筆帶過。

    電力電子產(chǎn)業(yè)一方面要面對(duì)短期的生存壓力，另一方面又要兼顧石油耗盡后的新電源世界，自然不是一件容易的事，因此要大家聯(lián)合起來，集思廣益共同找出一個(gè)正確的方向及策略。

    4、綠色能源和電力電子技術(shù)

    自然環(huán)境是人類為了維持正常生活的重要基礎(chǔ)，由于現(xiàn)代社會(huì)對(duì)能源的需要不斷增長(zhǎng)，由此帶來對(duì)環(huán)境的壓力也在增大。環(huán)保項(xiàng)目都需要應(yīng)用電力電子技術(shù)的支撐，利用電力電子進(jìn)行清潔能源的變換、能源的蓄積以及用變頻器的節(jié)能等。這些措施的目標(biāo)都是為了構(gòu)造一個(gè)綠色能源環(huán)境。

    綠色能源有兩層意思：一是發(fā)展新能源即二次能源，該能源必須是不產(chǎn)生對(duì)環(huán)境污染的清潔能源，如：太陽(yáng)光發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電和燃料電池。二是對(duì)現(xiàn)有公用電源(交流電網(wǎng))進(jìn)行“清潔”，消除有害的高次諧波和電壓波動(dòng)。這里，在變頻器基礎(chǔ)上發(fā)展起來的有源電力濾波器(APF)和用可關(guān)斷器件的靜態(tài)無功率補(bǔ)償(SVCS)以及用IGBT的PWM整流器等都將發(fā)揮重要作用。

    5、2005年IGBT市場(chǎng)需求廣闊

    步入21世紀(jì)，全球電力電子器件市場(chǎng)呈現(xiàn)快速發(fā)展的勢(shì)頭，特別是我國(guó)，隨著近年國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和對(duì)電子電力器件需求的不斷增加，市場(chǎng)總規(guī)模日益膨脹。據(jù)預(yù)測(cè)，“十五”期間電力電子器件的年平均增長(zhǎng)速度超過20%，其中高科技產(chǎn)品如IGBT等新型電子電子器件的年平均增長(zhǎng)率更是超過30%，較一般電力電子器件的年平均增長(zhǎng)率更高，而且未來的市場(chǎng)容量更大，發(fā)展前景被廣泛看好。

    IGBT(絕緣柵雙極晶體管)作為新一代新型電力電子半導(dǎo)體器件，具有集高頻率、高電壓、大電流等優(yōu)點(diǎn)于一身，是國(guó)際上公認(rèn)的電子電子技術(shù)第三次革命的最具代表性的產(chǎn)品，目前廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的每一個(gè)行業(yè)。就目前我國(guó)市場(chǎng)需求的IGBT新型電力電子器件基本是依靠進(jìn)口的，而且市場(chǎng)通常供不應(yīng)求，預(yù)計(jì)2005年將超過5億只。

    6、電力電子重點(diǎn)研發(fā)四個(gè)方面

    為適應(yīng)形勢(shì)發(fā)展需要，今年電力電子行業(yè)將加大技術(shù)創(chuàng)新力度，突破關(guān)鍵技術(shù)，下大力對(duì)市場(chǎng)前景看好、能代表當(dāng)今技術(shù)水平的4大類電力電子器件的研究開發(fā)：加速開發(fā)高檔大功率晶閘管、快速晶閘管、雙向晶閘管、高頻晶閘管、逆導(dǎo)晶閘管等高新技術(shù)產(chǎn)品，急需突破高壓器件設(shè)計(jì)、高壓擴(kuò)散技術(shù)、表面造型保護(hù)技術(shù)和全壓接等關(guān)鍵技術(shù)；加速開發(fā)IGCT產(chǎn)品，急需解決GCT的設(shè)計(jì)、均勻擴(kuò)散技術(shù)，透明發(fā)射極制造技術(shù)，精密光刻挖槽技術(shù)，表面造型及保護(hù)等技術(shù)；加速開發(fā)技術(shù)難度大、工藝裝備復(fù)雜的IGBT產(chǎn)品，將大規(guī)模集成電路制造技術(shù)和大功率電力電子技術(shù)緊密結(jié)合在一起，所要突破的是高壓器件的設(shè)計(jì)技術(shù)、高壓場(chǎng)環(huán)技術(shù)和IGBT的芯片封裝與測(cè)試技術(shù)；加速開發(fā)大功率快速軟恢復(fù)二極管，盡快解決具有自建電場(chǎng)的雜質(zhì)濃度分布擴(kuò)散技術(shù)、電場(chǎng)截止基區(qū)厚度及雜質(zhì)分布控制技術(shù)等難題。