日本节能技术战略中新型电力电子器件的开展规划.docx

日本节能技术战略中新型电力电子器件的开展规划日本节能技术战略中新型电力电子器件的开展规划zhangting导语：为了扩大电力电子技术应用，日本确定电力变换装置高功率密度化，详细目的是：高效率逆变器：日本安川电机已开发了SiC逆变器1引言日本经济产业省2020年4月发布的（节能技术战略）中，提出了以下五项节能技术：1超级燃烧系统技术进步燃烧效率；2超越时空能量利用技术储能；3信息化社会生活领域节能技术；4先进交通运输节能技术；5采用电力电子节能技术。其中，将列为五个重要节能技术之一，亦即确认电力电子技术在节能技术战略中的重要地位。该技术是可进步诸多机电设备的能源利用效率来实现节能的。2新型电力电子器件及其应用装置的开展规划当前以硅为核心器件节能技术外，SiC碳化硅和GaN氮化镓等新型电力电子器件和装置有望实现工业化应用，这将为今后开展带来创新型技术打破。与Si相比，SiC和GaN器件可降低损耗。根据结晶生长的难易。本钱上下以及热导率的不同，其适用领域有所不同。GaN适用于高频中等耐压领域，而SiC那么适用于高压大电流领域。1据报道，采用SiC器件的各种电能变换装置，在混合动力汽车和电动汽车等交通运输行业，可进步效率约2-10随负荷状态而变化，在计算机电源中，可进步效率4-5，在水泵、风机电动机驱动中，可望进步效率约2，在电力领域，可明显降低电力损耗。SiC功率器件是最近几年才有打破性进展的，在器件制造技术方面，仍要进步，诸如外延层的稳定生长，大口径、高品质晶片的低本钱化。其次，还要确立制造高效器件工艺技术，解决更高运作温度的封装，软开关及高频对策等外围技术问题。2关于GaN，期望它比SiC具有更高工作频率的功率器件，能面向通讯、电力变换、航空、宇航等应用领域。3宝石器件又被称作较理想的器件，美国，日本都在进展研究开发。在器件制造方面，日本提出三个指标：晶片的大口径化；晶片的低缺陷化，即要减小位错密度；降低导通阻抗，进步耐压性。规划的指标和进度见图表1。4应用装置为了扩大电力电子技术应用，日本确定电力变换装置高功率密度化，详细目的是：2020年10W/CC,2017年50W/CC,2025年100W/CC。高效率逆变器：日本安川电机已开发了SiC逆变器，今后开发的目的是：超低损耗的SiC开关元件常关断型M0SFET；进步逆变器设计技术。3新型电力电子器件将扩大应用的领域日、美、欧在技术开发上竞争特别剧烈。在衬底晶片市场供给上，一些企业有垄断地位，而日本在工艺、器件、封装技术上，处于领先程度。为了在电力电子技术上获得国际竞争力，日本方案发挥本国上风，以企业集团方式投入资金，设备和人力，与有关方面结成网络化，有效地推进技术开发。结合技术开发，推进面向国际标准化的成果推广与普及。1根据日本（节能技术战略2020）规划，电力电子器件及其应用装置的主要推广应用领域如下：SiC器件：当前应用于大电力设备、工业设备、家电、信息设备、IGBT降低损耗、用于高速铁路牵引电源系统。SiC和GaN器件：从2021-2021年开场逐步在以下领域普及应用：SiC功率器件/逆变器：家电、分布式电源、工业设备、HEV、电动车EV、开关元件、电气机车、配电低压电器、信息设备整流元件。GaN功率器件/逆变器家电、分布式电源、无线电地面站开关元件、车载雷达等以及信息设备整流元件。宝石器件：将于2020年后用于信息设备，低压配电仪器。2随着器件性能的进步，将扩大应用领域为：功率器件封装高密度化，系统模块化和机电一体化后，主要用于高压电源，信息设备电源。电流密度增大后，主要用于通用逆变器，混合动力汽车HEV。器件高耐热性及高频化后，主要用于雷达、通讯基地、挪动基地。软开关，矩阵变换器，EMI及通讯技术改良后，主要用于，高速铁路牵引系统。低损耗的高频器件开关用HFET，主要用于供电电源，家电逆变器，通用逆变器。3开发相关器件应用的支撑技术和关联技术：家庭能源治理系统HEM；建筑能源治理系统BEMS；地域级区域能源治理系统LEMS。详情请点击：