三、電力電子技術(shù)在變頻器和電子電源的應(yīng)用

    1、具有2000-3000億元市場總?cè)萘康淖冾l器

    變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置，能實現(xiàn)對交流異步電機的軟起動、變頻調(diào)速、提高運轉(zhuǎn)精度、改變功率因素、過流/過壓/過載保護(hù)等功能。是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變電機工作電源的頻率和幅度的方式來控制交流電動機的電力傳動元件。因此，變頻器也被成為“現(xiàn)代工業(yè)的維生素”。

    變頻器的市場空間很大，在電力、紡織、印染、機械、石油化工等行業(yè)及工程中都發(fā)揮著十分重要的作用。在中國，變頻器市場正處在一個高增長的過程。長久以來，中國變頻器市場一直保持著12%--15%的增長率。而且在未來的5年內(nèi)依舊會保持在10%以上的增長率，按照目前的發(fā)展速度和市場需求來看，至少在10年以后，中國的變頻器市場才能逐步飽和。

    由于變頻器市場的需求的不斷擴大，發(fā)展速度的不斷增長，國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)在逐年增加，國外的知名廠家也紛紛來華投資建廠。然而，國內(nèi)企業(yè)與國外大企業(yè)在技術(shù)上還存在的較大的差距，對于一些高電壓，大容量的變頻器國內(nèi)還處在研制階段，核心技術(shù)受制于人，國產(chǎn)變頻器所需要的半導(dǎo)體功率器件的生產(chǎn)幾乎為零，不得不依靠進(jìn)口，這些都為國產(chǎn)電力電子元器件的生產(chǎn)廠家既帶來了機遇同時也帶來了挑戰(zhàn)。

    2、具有170億元以上的電子電源市場

    電源包括電子電源和化學(xué)物理電源，與電力電子技術(shù)應(yīng)用相關(guān)的是電子電源。電子電源是對公用電網(wǎng)或某種電能進(jìn)行變換和控制，向各種用電負(fù)載提供優(yōu)質(zhì)電能的供電設(shè)備。

    開關(guān)電源每年至少有50億元的市場規(guī)模。其中，DC/DC變換器模塊電源約占25%，AC/DC整流器約占75%。由于中國的通信事業(yè)投資比較集中，所以通信電源在開關(guān)電源總額中所占的比例也較大，根據(jù)估算，全國開關(guān)電源總額達(dá)到100億元以上。

    而現(xiàn)代UPS普遍采用了脈寬調(diào)制技術(shù)和功率MOSFET、IGBT等現(xiàn)代電力電子器件，使用現(xiàn)代電力電子器件讓電源的噪聲得以降低，功率和可靠性增大。根據(jù)統(tǒng)計，2009年到2011年中大功率UPS市場年增長率約5%，大中功率市場將成為UPS行業(yè)發(fā)展的主要動力。

    四、新型材料的電力電子器件

    1、高壓砷化鎵高頻整流二極管

    隨著變換器開關(guān)頻率的不斷提高，對快恢復(fù)二極管的要求也隨之提高。眾所周知，砷化鎵二極管具有比硅二極管優(yōu)越的高頻開關(guān)特性，但是由于工藝技術(shù)等方面的原因，砷化鎵二極管的耐壓較低，實際應(yīng)用受到局限。為適應(yīng)高壓、高速、高頻率和低EMI的應(yīng)用需要，砷化鎵高頻整流二極管已經(jīng)研制成功。與硅快恢復(fù)二極管相比，這種新型的二極管具有反向漏電流隨溫度變化小、開關(guān)損耗低、反向恢復(fù)性好等顯著特點。

    2、碳化硅功率器件

    SIC（碳化硅）是目前發(fā)展最成熟的寬禁帶半導(dǎo)體材料，在電力電子方面也是很重要的，可制作出性能更加優(yōu)異的高溫(300℃～500℃)、高頻、高功率、高速度、抗輻射器件。SIC高功率、高壓器件對于公電輸運和電動汽車等設(shè)備的節(jié)能具有重要意義。采用SIC的新器件將在今后5～10年內(nèi)出現(xiàn)，并將對半導(dǎo)體材料產(chǎn)生革命性的影響。

    SIC可以用來制造射頻和微波功率器件、高頻整流器、MESFET、MOSFET和JFET等。SIC高頻功率器件已在Motorola公司研發(fā)成功，并應(yīng)用于微波和射頻裝置；美國通用電氣公司正在開發(fā)SIC功率器件和高溫器件；西屋公司已經(jīng)制造出了在26GHz頻率下工作的甚高頻MESFET；ABB公司正在研制用于工業(yè)和電力系統(tǒng)的高壓、大功率SIC整流器和其他SIC低頻功率器件。

    理論分析表明，SIC功率器件非常接近理想的功率器件。我們可以預(yù)見，各種SIC器件的研發(fā)必將成為功率器件研究領(lǐng)域的主要潮流之一。但是我們也要清醒的看到，SIC材料和功率器件的機理、理論和制造工藝均有大量的問題需要去解決，它要真正給電力電子技術(shù)領(lǐng)域帶來新的革命，估計還需要時間的等待。

    五、結(jié)論：

    電力電子元器件的應(yīng)用已深入到工業(yè)生產(chǎn)和社會生活的各個方面，實際的需要必將極大地推動器件的不斷創(chuàng)新。電力電子器件正進(jìn)入以新型器件為主體的新一代電力電子器件時代，它將基本上取代傳統(tǒng)器件�！耙淮�器件決定一代電力電子技術(shù)，”作為電力電子技術(shù)發(fā)展的決定性因素，電力電子器件的研究開發(fā)以及關(guān)鍵技術(shù)突破，必然會促進(jìn)電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展，從而促進(jìn)了以電力電子技術(shù)為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)工業(yè)和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展。