集成化視野對電力電子技術(shù)發(fā)展趨勢的探討

【摘要】文章基于集成電子技術(shù)系統(tǒng)的含義進行分析的基礎(chǔ)上，闡述了集成技術(shù)對電力電子技術(shù)的重要意義，總結(jié)了當(dāng)前國際上電力電子集成技術(shù)的研究內(nèi)容和研究方向，并對集成技術(shù)的發(fā)展方向進行了分析。

【關(guān)鍵詞】集成化；電子技術(shù)；發(fā)展趨勢

電力電子技術(shù)作為一門交叉學(xué)科，建立在信息學(xué)科、電工學(xué)科、材料學(xué)科基礎(chǔ)之上、實現(xiàn)對電力機械裝置進行有效控制的技術(shù)，在現(xiàn)代科技發(fā)展過程中占有極為重要的一席之地。電力電子技術(shù)最大的特點在于實現(xiàn)強電與弱點相結(jié)合，強電與弱電相結(jié)合，以弱電控制強電，用以實現(xiàn)電能的轉(zhuǎn)換、控制、分配和應(yīng)用的最優(yōu)化、高效率、智能化。研究電力電子未來發(fā)展趨勢，對于全面推動以電力電子為基礎(chǔ)的新學(xué)科的增長、推動與電力電子相關(guān)領(lǐng)域自動化、提升經(jīng)濟社會效益具有至關(guān)重要的作用。

一、集成化電力電子技術(shù)系統(tǒng)的相關(guān)理論分析

第一，集成化電力電子技術(shù)系統(tǒng)的含義。所謂電力電子子系統(tǒng)的集成，“就是將功率器件、電路元件、控制器、傳感器及動作開關(guān)等集成為一個完整的智能的電力電子子系統(tǒng)。電力電子子系統(tǒng)級的集成目標是建立系列電力電子集成標準模塊，它是一個高度集成的、能完成特定功能的、標準的電能處理單位?！?/p>

第二，集成化電力電子技術(shù)系統(tǒng)的主要內(nèi)容。一般來講，集成化電力電子技術(shù)系統(tǒng)包含兩方面的內(nèi)容，一是電力電子集成系統(tǒng)的集成，也就是組成集成化電力電子技術(shù)系統(tǒng)的模塊集成；二是電力電子技術(shù)實際應(yīng)用系統(tǒng)的集成，也就是電力電子技術(shù)系統(tǒng)級別的集成，是相對于電力電子技術(shù)模塊級別更高級別的集成。

二、集成化電力電子技術(shù)系統(tǒng)的主要分類

集成化電力電子技術(shù)系統(tǒng)，根據(jù)其功能及組成原理不同，可以分為單片集成電力電子技術(shù)系統(tǒng)、混合封裝集成電力電子技術(shù)系統(tǒng)、系統(tǒng)集成電力電子技術(shù)系統(tǒng)三個類別。

一是單片集成電力電子技術(shù)系統(tǒng)?！皢纹墒菍⒅麟娐贰Ⅱ?qū)動、控制電路及其他附屬電路都集成在一個芯片上，這實際上是微電子領(lǐng)域的集成電路技術(shù)在電力電子領(lǐng)域的延伸?！眴纹呻娏﹄娮蛹夹g(shù)系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于類型的小功率電子設(shè)備中，不適用于功率較大、電壓較高的環(huán)境中。單片集成電力電子技術(shù)系統(tǒng)成本低、工藝技術(shù)簡單；伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，單片集成電力電子技術(shù)系統(tǒng)其功率范圍也不斷擴大，是電力電子集成技術(shù)的主要發(fā)展方向和發(fā)展趨勢，應(yīng)用前景比較廣泛。單片集成電力電子技術(shù)系統(tǒng)主要應(yīng)用于手機、移動電子設(shè)備中。

二是混合封裝集成電力電子技術(shù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)把多個主電路芯片、驅(qū)動芯片和控制芯片集成在一起，適用范圍主要集中在幾百瓦以及千瓦級功率范圍之內(nèi)?；旌戏庋b集成電力電子技術(shù)系統(tǒng)的實質(zhì)是在保障變換器整體性功能的前提下，減少功能部件和封裝部件的數(shù)量，提高系統(tǒng)的可操作性和靈活性。從當(dāng)前整個電力電子集成系統(tǒng)研究來看，主要集中在該系統(tǒng)層次，也是當(dāng)前開展電力電子集成研究的關(guān)鍵和核心。該系統(tǒng)的主要缺點在于成本較高體型較大。

三是系統(tǒng)集成的電力電子集成系統(tǒng)。該系統(tǒng)的實質(zhì)在于將各種電力電子元器件、部件進行集成，使之成為一個系統(tǒng)化的功能體系。當(dāng)前對于系統(tǒng)集成的電力電力集成系統(tǒng)仍然沒有統(tǒng)一的概念，是一種比較高級意義上的電力電子集成系統(tǒng)，是當(dāng)前電力電子研究主要方向和重要領(lǐng)域。

三、當(dāng)前在集成化電力電子技術(shù)系統(tǒng)發(fā)展趨勢下研究的主要領(lǐng)域

一是新型封裝互連技術(shù)。對該項技術(shù)的研究是集成化電力電子技術(shù)系統(tǒng)發(fā)展趨勢過程中進行研究的核心和關(guān)鍵。

二是模塊的熱管理技術(shù)。模塊的熱管理技術(shù)在集成化電力電子技術(shù)系統(tǒng)發(fā)展趨勢中占有極為重要的地位，畢竟在整個電力電子集成系統(tǒng)中模塊熱處理技術(shù)直接關(guān)系到整個系統(tǒng)的質(zhì)體積以及綜合性能。在模塊熱處理方面，注意力和集中點主要體現(xiàn)在高效和輕便散熱方式的研究。

三是無源元件集成技術(shù)。在集成化電力電子技術(shù)系統(tǒng)中，對電源整體功率影響最大的當(dāng)屬無源元件。當(dāng)前在封裝互連技術(shù)研究方面主要集中在電路中部分電容器與磁性元件集成在一起，構(gòu)成無源集成模塊。

四是集成化電力電子技術(shù)系統(tǒng)的新型器件和封裝新材料研究。在整個集成化電力電子技術(shù)系統(tǒng)中，如果能夠?qū)崿F(xiàn)新型電力電子器件的創(chuàng)新革命，將會對整個集成化電力電子技術(shù)系統(tǒng)產(chǎn)生至關(guān)重要的影響和變革。這方面是當(dāng)前集成化電力電子技術(shù)系統(tǒng)研究的主要領(lǐng)域。

四、結(jié)語

伴隨著科學(xué)技術(shù)的進步發(fā)展，電力電子集成技術(shù)獲得長遠發(fā)展；尤其是近年來電子科學(xué)技術(shù)、計算機科學(xué)、現(xiàn)代通訊業(yè)的高度發(fā)展更是為集成化的電力電力系統(tǒng)發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。集成化是未來電力電子技術(shù)發(fā)展的必然趨勢，其應(yīng)用前景越加廣泛、市場越加廣闊。

參考文獻

[1]張海瑞，賈家寧.適應(yīng)現(xiàn)代電子技術(shù)發(fā)展 構(gòu)建虛實結(jié)合的電子類實驗教學(xué)[J].無線互聯(lián)科技，2013（03）.

[2]夏益民.電子設(shè)計自動化技術(shù)發(fā)展對電子類專業(yè)教學(xué)的影響[J].廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版），2005（S1）.

[3]蔡宣三，錢照明，王正元.電力電子學(xué)的發(fā)展戰(zhàn)略調(diào)查研究報告[M].電工技術(shù)學(xué)報，1999（14）.