igbt电力电子「两会热词」

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在2021年国家电网有限公司第四届职工代表大会第一次会议暨2021年工作会议上，《能源评论》获悉，2020年，国网公司在核心技术攻关中取得明显成效。其中，3300伏IGBT、电力工控芯片等核心零部件研制取得重大进展。

IGBT，即绝缘栅双极晶体管的简称，它好比一个闸门、一个开关，可以根据工业装置中的信号指令调节电路中的电压、电流、频率、相位等，通过精准调控实现电能高效转换。近年，IGBT是芯片行业中最受关注的一类产品。

按照应用类别，IGBT属于功率半导体，是电力电子芯片的一种。除了IGBT，这类芯片还包括金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）、功率双极型晶体管和晶闸管等。

中国电子信息产业发展研究院集成电路所制造研究室主任史强指出，电力电子芯片是电力系统中最核心的芯片类型。当下，这类芯片已应用于发电、输电、变电、配电、用电等领域。

在发电环节，电力电子芯片主要用于并网控制，并对发电机组状态进行实施监测，以保证安全。

比如在光伏发电中，逆变器需要电力电子芯片构成逆变电路，将光伏电池输出的直流电转变成交流电。当前，逆变器主要采用IGBT芯片，这种芯片的通态电流大，正反向组态电压比较高，有助于减少整个系统不必要的损耗，使其达到最佳工作状态。

在输电环节，芯片技术能够起到改善电能、控制电能、节约电能等作用。

近年来，柔性换流技术逐渐成熟，推动了直流配电网的快速发展。柔性直流输电的关键设备之一是柔直换流阀。而具备相对简单的驱动、快速的开关速度、较高的功率密度等特点的IGBT，已经广泛应用于柔性直流换流阀。

在用电环节，芯片技术可以使电网的工频电能最终转换成不同性质、不同用途的高质量电能，以适应用电装置千变万化的需要。

近年，变频空调、变频冰箱、变频洗衣机等变频家电产品陆续出现，这背后，正是由于IGBT芯片的应用。变频家电的重要硬件之一是功率变换模块，其中，智能功率模块（IPM）最为常见。IPM将IGBT、驱动电路以及保护电路集中在一个模块中，其输出电流与耐压由IGBT决定。可以说，IGBT推动了变频家电的发展。

除了上述应用，电力电子芯片在电动汽车、充电桩、储能等领域也有广泛应用。

传感器芯片和电力载波芯片不像电力电子芯片那样起到核心作用，但在电力系统中，这两类典型芯片同样不可或缺，特别是随着智慧能源、物联网等技术的发展，它们在能源传输和使用中被大量应用。

在能源传输中，传感器芯片可以发挥测定温度、测定位移、故障诊断等功能，辅助后台对能源生产、传输的过程实施监测。

以输电为例。现在，随着特高压输电线路不断落地，很多电缆都会经过人烟稀少、不易实地巡检的地方。在电缆等设备上安装具备监测功能的传感器芯片，可以保证线路运行安全。特别是当一些极端自然灾害发生时，如果仅借助人工巡视，监测程度或因外部原因而不够及时准确。如果能够借助具备传感器功能的芯片，就可以实现对相关设备的实时、远距离监测，有利于紧急情况的处置。

在用能环节，电力载波芯片可以通过电力线路实现数据传输和通信功能。

借助这种芯片，电力线上的所有电器都能够达到双向通信，以实现对电器进行测量、传感、控制、结算等目标。同时，由于电力线和信号线合二为一，在智能家居改造升级中，用户只需在家电内部安装电力载波芯片，并更新程序，即可完成对家电的智能化改造。

史强认为，无论是哪种芯片，其在电力系统的应用都指向一个目标：推动智能化，让系统运行更安全、更高效。