电力电子器件(Power Electronic Device)是用来对空调

2019-09-03
本网记者
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摘要:电力电子器件(Power Electronic Device)是用来对空调、光伏发电系统及纯电动汽车等多种设备进行功率控制的产品。在其小型化和高效率化中担负重任的是功率半导体。现在,功率半导体除

电力电子器材(Power Electronic Device)是用来对空调、光伏发电体系及纯电动汽车等多种设备进行功率操控的产品。
在其小型化和高功率化中背负重担的是功率半导体。
现在,功率半导体除了广泛运用的硅(Si)半导体(FET和二极管)外,还有由SiC(碳化硅)和GaN(氮化镓)制成的半导体。
实际上,磁性资料关于电力电子器材的小型化和高效化也相同重要。
下面首要介绍两个日本政府项目正在推动研制的软磁资料。
  软磁资料多用于线圈的铁芯和磁屏,可以说是变压器、模仿滤波器及马达不可或缺的磁性资料。
首要质料是硅钢及铁镍合金等铁合金。
  硬磁资料是在磁场中磁化后还能保存磁性的资料,而软磁资料在磁化后磁性简单消失。
因稀土问题而备受重视的钕磁铁等永磁铁的质料是硬磁资料。
而电磁铁的铁芯之所以可以在线圈中有电流流过期带磁性,而中止通电时磁性就消失,便是因为铁芯运用的是软磁资料。
  与半导体比较,磁性元件更是瓶颈  日本东京首都大学的教授清水敏久(研讨生院理工学研讨科电气电子工学专业)以为:“电力电子器材仅靠SiC和GaN无法进化”。
清水教授介绍说,在曩昔40多年中,电力电子产品的功率密度一向是以每15年进步10倍的速度进步。
可是,现在快要到达功率密度进步的技能极限了。
  这儿所说的功率密度是指电力电子设备的输出功率除以其体积得到的数值。
清水教授指出,虽然功率半导体的功率在逐年进步,SiC及GaN等新式半导体逐渐投入运用,但仍有技能极限,这是因为“(其他部件的)体积占分配位置”。
以输出功率为10kW的最新式电力电子设备(变频器)为例,在整个产品中,功率半导体的体积不超越15%,噪声滤波器和滑润电容器各占30%,高频变压器占25%。
功率半导体以外的部件的开展才干有用进步产品的功率密度。
  鉴于这种状况,清水教授着重,往后要想进步电力电子设备的功率密度,关键是促进支持着功率半导体的受动元件的开展。
他以为,受动元件中特别重要的是变压器和滤波器等磁性器材。
  旨在削减铁损的资料开发越来越活泼  开发铁损低的软磁资料很有可能会促进磁性器材进化。
当向变压器和滤波器的线圈中通入正弦波、矩形波或有电压改动的电流时,铁芯就会发生损耗,这便是铁损。
铁损较大就会发生热量,为了散热,很难减小电子产品的尺度,这阻止了功率密度的进步。
  而且,为了完成操控电子设备功耗的变频器的高功率化和小型化而进步开关频率后,铁损就会添加。
原因是,在构成铁损的磁滞损耗、涡流损耗和剩下损耗中,磁滞损耗跟频率成正比,涡流损耗跟频率的平方成正比。

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