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电力电子行业成快速成长的新兴节能产业

文章发布时间:2010-11-06 00:15来源:upsclan.com 作者:upsclan 关注次数:

一、电力电子元器件概述

  电力电子器件(PowerElectronicDevice)又称为功率半导体器件,用于电能变换和电能控制电路中的大功率(通常指电流为数十至数千安,电压为数百伏以上)电子器件。从八十年代末期开始,电力电子元器件的发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,同时促进了电力电子技术在许多新兴领域的应用。

  八十年代末期和九十年代初期发展起来的以功率MOSFET和IGBT为代表的集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件,标明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。

  包括变频器、电能质量类产品以及电子电源产品在内的电力电子装置对改造像电力、机械、矿冶、交通、化工、轻纺在内的传统工业和对航天、激光、通信、机器人在内的高新技术产业以及目前国家扶持和支持的高效利用能源均至关重要。

  二、电力电子元器件发展动向

  随着电力电子技术的不断飞速发展,现代电力电子器件也向着大功率、易驱动和高频化的方向快速稳步的发展着。电力电子技术的应用领域也在不断扩大,特别是在电力、矿山、冶金、炼钢等重工业应用领域,电力电子技术不断发挥着其自身的优势。

  由于电力电子在国民经济中具有十分重要的地位,为了能够合理高效地利用电能,现代发达国家电能的75%要经过变换或控制后使用。预计到了21世纪末,这个数字将会上升至95%以上。然而我国的电能转换还远远不能达到应用电力电子技术才能达到的效果。到2010年末,我国电力需求将会达到3.81亿千瓦时,发电装机总容量达到8.52亿千瓦,由此我们可以看出,电力电子技术在我国发展的潜力还是十分巨大的。

  三、电力电子技术在变频器和电子电源的应用

  1、具有2000-3000亿元市场总容量的变频器

  变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置,能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因素、过流/过压/过载保护等功能。是应用变频技术与微电子技术,通过改变电机工作电源的频率和幅度的方式来控制交流电动机的电力传动元件。因此,变频器也被成为“现代工业的维生素”。

  变频器的市场空间很大,在电力、纺织、印染、机械、石油化工等行业及工程中都发挥着十分重要的作用。在中国,变频器市场正处在一个高增长的过程。长久以来,中国变频器市场一直保持着12%--15%的增长率。而且在未来的5年内依旧会保持在10%以上的增长率,按照目前的发展速度和市场需求来看,至少在10年以后,中国的变频器市场才能逐步饱和。

  由于变频器市场的需求的不断扩大,发展速度的不断增长,国内生产企业在逐年增加,国外的知名厂家也纷纷来华投资建厂。然而,国内企业与国外大企业在技术上还存在的较大的差距,对于一些高电压,大容量的变频器国内还处在研制阶段,核心技术受制于人,国产变频器所需要的半导体功率器件的生产几乎为零,不得不依靠进口,这些都为国产电力电子元器件的生产厂家既带来了机遇同时也带来了挑战。

  2、具有170亿元以上的电子电源市场

  电源包括电子电源和化学物理电源,与电力电子技术应用相关的是电子电源。电子电源是对公用电网或某种电能进行变换和控制,向各种用电负载提供优质电能的供电设备。

  开关电源每年至少有50亿元的市场规模。其中,DC/DC变换器模块电源约占25%,AC/DC整流器约占75%。由于中国的通信事业投资比较集中,所以通信电源在开关电源总额中所占的比例也较大,根据估算,全国开关电源总额达到100亿元以上。

  而现代UPS普遍采用了脉宽调制技术和功率MOSFET、IGBT等现代电力电子器件,使用现代电力电子器件让电源的噪声得以降低,功率和可靠性增大。根据统计,2009年到2011年中大功率UPS市场年增长率约5%,大中功率市场将成为UPS行业发展的主要动力。

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