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东芝IEGT:大容量电力电子器件的技术飞跃

发布时间:2015/11/5    访问人数:1352次

  “与IGBT相比,IEGT可以负载更大电压和电流,更小的体积可以实现更大的功率,安全性能提高。”荣信电力电子股份有限公司副总裁仲跻升对记者说。

  荣信电力电子股份有限公司是国内高压大功率电力电子设备的专业生产制造企业,是国家重点高新技术上市企业。荣信的主要产品领域包括柔性直流输电、电能质量与安全、变频调速与节能、矿井安全自动化、新能源控制、电力电子开关、大功率整流装置等。全线产品涵盖高、中、低压领域,可满足从发电、输配电到终端负载的系列应用需求,在提升电能质量、优化控制与节能降耗等方面为客户提供系统解决方案。

  公司在无功补偿(SVC/SVG/APF)、柔性直流输电(VSC-HDVC)、特大功率变频(SuperHVC/VFS)等技术处于行业领先地位,可实现大功率电机节能,节能范围达30-70%。目前,荣信SVG的市场占有率超过30%,大功率超过100MVA容量的产品市场占有率超过50%。

  荣信的系列产品广泛服务于电力、冶金、煤炭、有色金属、电气化铁路、风力发电、船舶等领域,在国内外享有盛誉。俗话说,“没有金刚钻,不揽瓷器活”。荣信能够生产基于IEGT全控器件、采用风冷或水冷技术的20MW级大功率高压变频器,在我国西电东送、西气东输等项目以及与南方电网的合作项目中都做出了突出贡献。

  柔性直流输电装置SVG采用IEGT或模块IGBT作为核心器件,可以解决石油化工很多问题。目前,应用于西气东输天然气长输管线压气站上的SVG,是国内率先使用SVG解决电网电压三相不平衡的装置;应用于中海油海洋油气田供电系统的SVG装置,解决了孤岛供电无功缺失、电网末端电压低等问题。

  荣信自主研发的高压电网无功补偿类设备在我国西电东送的多个项目中起到关键作用。在南方电网推广应用的STATCOM装置中,荣信所使用的基于IEGT全控器件技术居于行业前列,在核心器件、电压等级、设备容量、响应时间等方面都达到行业领先水平,使我国在国际上率先成为掌握该技术的国家。

  在西气东输工程中,作为心脏设备的压缩机组一直被国外跨国企业垄断。国家能源局组织国内相关企业启动了能源关键设备国产化工程,荣信承担了其中基于IEGT特大功率高压变频器的研制工作,2013年投运成功,一举打破国外企业的长期垄断以及国家能源安全受制于人的局面。

  法国“国际热核聚变实验堆”项目(ITER,International Thermonuclear Experimental Reactor)是人类针对未来清洁能源开展的大科学工程国际合作项目,被誉为“人造太阳”工程。荣信为其配套的SVC技术难度相当大(电压66KV 容量750Mvar),这里面所采用的核心器件就是东芝的IEGT。

  与模块IGBT相比,IEGT可以负载更大电压和电流,更小的体积可以实现更大的功率,安全性能提高。东芝早期在开发IGBT时就已经走在行业前列,现在的IEGT也是前沿技术。目前,荣信所使用的IEGT器件全部来自东芝。

  荣信股份系统分析部副电网技术商务部部长王刚表示,IEGT有着模块IGBT不可替代的优点,东芝的IEGT产品主要应用于荣信的大功率、高可靠性产品中。目前荣信容量100M以上的产品中所用的IEGT器件全部来自东芝。

  “我们已经与东芝合作了八年,荣信看准了市场的发展方向。东芝的产品不错,我们的客户也有较好的反馈。”荣信股份副总裁仲跻升说,“未来我们要做高端的大功率产品,要想在国际市场上极具竞争力,必须保持技术优势。我们也给东芝提了好多建议,希望双方共同进步。”仲跻升表示,希望东芝未来的产品更具价格优势和技术优势,相信未来荣信与东芝会有更深度的合作。

  从1875年创立至今,东芝已经有140年的历史,产品涉及各个领域,包括存储器件、系统LSI分立器件、通用逻辑IC、功率器件、光电半导体、图像传感器、微处理器等。在电子产品领域,所涉及的产品有存储器件、系统LSI分立器件等,种类丰富、产品线齐全,可以支持电子系统所需的几乎所有功能。

  东芝电子以上海和深圳两地为中心开展业务。根据不同地区的不同特点,根据客户的需求,更有针对性的提供客户满意的产品及整体解决方案。在中国国内,东芝电子与众多知名企业合作,其中包括智能手机制造商、工业设备制造商、云设备制造商、汽车零部件制造商、电力设备制造商等。

  此外,东芝拥有可以满足客户要求的各种半导体产品线,通过在社会基础设施建设、医疗保健、家电产品等领域的活动以及公司的内部合作,可以更高效的制定社会所需要的半导体解决方案。这也是东芝半导体的优势所在。

  东芝电子(中国)有限公司分立器件战略业务企划统括部高级经理屈兴国向记者介绍,东芝通过采取“注入增强结构(IE:Injection Enhanced)”实现了低通态电压,推出专利产品IEGT,有效地实现了大功率变频器的节能,且其优势随着大功率项目功率等级和电压等级的不断提高,逐步得到了体现和认可。

  目前,东芝的IEGT主要应用于柔性高压直流输电(VSC-HVDC)、新能源、牵引、中高压变频器等特大功率领域。

  屈兴国介绍,由于IEGT的电流密度高,尤其是PPI压接式封装的IEGT,采用内部无引线键合技术,双面水冷散热,可以大大提高整个系统功率密度和可靠性,且能缩小设备的体积,减少占地面积;IEGT控制的门极驱动电流小,既能减少系统的损耗,也能提高元件的使用寿命;IEGT调速空载时系统损耗低,符合绿色节能的要求,使得整个运行成本更为经济。

  IEGT照片调色

  东芝IEGT器件

  东芝电子(中国)有限公司 分立器件战略业务企划统括部高级经理 屈兴国

  总之,IEGT尤其是PPI压接式封装的IEGT,完全可以满足大功率、小型化、高效、节能环保的市场新需求。

  现在,国内市场上已经有以东芝的IEGT作为核心器件成功运行的项目。世界首个三端柔性直流输电工程,其中容量最大的塑城站,以及世界在建最大容量云南鲁西柔性直流输电背靠背异步联网工程,都是采用东芝PPI产品。

  东芝一直致力于功率密度的提升,除了IEGT之外,东芝还推出了高压超极结DTMOS-4产品,该系列的产品采用了单层外延工艺,不但提高了生产效率,并使MOS的RDS(ON)温度特性大大提高。从而满足了高效、节能环保的市场需求,必将促进电源技术的新发展。

  高效率全方位的售后服务,为东芝电子产品赢得了广泛信赖。除了本地的工程人员以外,还有东芝日本总部的工程师以及总部的庞大的技术支持。东芝半导体一直秉持着“智能未来始于东芝半导体解决方案”的信念,“智社会、人为本”,东芝希望能参与更多的未来建设。

  专业词汇注解:

  IGBT:Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极型晶体管

  IEGT:Injection Enhanced Gate Transistor,电子注入增强栅晶体管

  SVC: Static Var Compensator, 静止无功补偿装置

  STATCOM:Static Synchronous Compensator,又称SVG,静止同步补偿装置

  APF:active power filters,有源电力滤波器

  VSC-HVDC: voltage source converter-high voltage direct current, 柔性高压直流输电

  IE:Injection Enhanced, 注入增强结构

  ITER: International Thermonuclear Experimental Reactor, 国际热核聚变实验堆

  HVC/VFS: 特大功率变频

  LSI:Large Scale Integrated circuit,大规模集成电路

  MOS:Metal Oxide Semiconductor,金属氧化物半导体