低碳經濟成焦點 節能降耗產品需求與日俱增

    目前，綠色經濟、低碳經濟已經成為全球關注焦點，市場對新能源、節能降耗產品的需求與日俱增，這也為電子元器件行業帶來了變革和創新的契機，拓寬了相關功率器件、驅動電路、電源模塊、散熱管理、連接器產品的發展空間。 

    2010年風電發展的機遇與挑戰  

    在各類可再生能源中，風能最具競爭力，各國政府不斷出臺有利于再生能源發展的鼓勵政策，為該產業帶來巨大的市場機遇。德意志銀行最新發布的研究報告顯示，全球風電發展正進入迅速擴張時期，風能產業將保持每年20%的增速，預計到2015年，該行業總產值將增至目前水平的5倍。如此龐大的需求和市場，為半導體企業提供了新的機遇與挑戰。  

    由于風能是一種非常不穩定的能源，風機輸出的電壓、頻率和功率都很不穩定，因此不做處理不能直接輸入電網。在從風力發電到并網運行的過程中，整流器、逆變器、晶閘管、保護器件、變壓器等器件發揮了重要的作用。  

    一個能實現與現有國家電網并網的大型風力發電場通常主要由以下幾個部分組成：風力渦輪機、整流器、逆變器、控制器、晶閘管、同步器、防雷裝置、變壓器、連接器和其他控制系統。  

    其中整流器用于將風力渦輪機發出的交流電轉換成直流電，以盡可能地降低電能在傳輸過程中的損失。在靠近電網端，逆變器再將整流器過來的直流電能轉變成電網采用的正弦電波，然后通過晶閘管和同步器確保生成的交流電與電網同步并將此正弦波交流電并到電網上。  

    風力發電機效益與逆變器的效率直接相關，繼而又取決于所用元件的能效，因此國內的電子元件企業在逆變器市場存在巨大商機。此外，大功率風電應用要求能承受上千安培電流和幾千伏高壓的大功率IGBT器件或模塊，而且要求它們必須具備很高的可靠性，這為生產高可靠性、大功率器件的公司提供了機遇。 

    為了吸收更多能量，輪轂高度和葉輪直徑隨著增高，相對的也增加了被雷擊的風險，雷擊成了自然界中對風力發電機組安全運行危害最大的一種災害。雷電釋放的巨大能量會造成風力發電機組葉片損壞、發電機絕緣擊穿、控制元器件燒毀等。因此風力發電機的防雷解決方案顯得極為重要，防雷裝置一般為防過壓沖擊的氣體放電管（GDT）、晶閘管、TVS二極管或金屬氧化物變阻器（MOV），以及防過流沖擊的可恢復PolySwitch器件或一次性熔斷器。 

    在逆變器和電網之間一般都需要加變壓器，因為電網電壓一般高達幾萬伏，這么高的電壓逆變器是做不到的，因此需要大型變壓器進行升壓。  

    成本降低催生太陽能產業擴張 

    作為新能源中的另一個大市場是太陽能的應用，預計2010年中國太陽能發電市場需求將達6.2億美元，高達138.5%的年成長率亦可看出其發展潛力。

    廣闊的市場推動廠商拼命降低太陽能發電的成本，其中最簡單的方法就是提高太陽能電池的光電轉換效率。但目前太陽能光電轉換效率能實現商業化量產的大部分還不超過20%,雖然有著很大的提升空間，但受限于基礎材料的限制其提升進展非常緩慢。審視交流發電應用的核心環節，半導體廠商的機會主要集中在充電和逆變環節。 

    由于太陽能光伏發電系統的輸入能量極不穩定，所以一般需要配置蓄電池系統才能工作。蓄電池的特性直接影響系統的工作效率、可靠性和價格。    

    在太陽能系統中，逆變器把直流電變成交流電，當照明負載為直流時無需使用（如LED照明），目前已經有太陽能直接供電的LED照明系統，相信這個趨勢將在未來得到更多應用。而照明負載為交流負載時必須使用。考慮到太陽能光電轉換效率的低下，這更凸顯了逆變器轉換效率的重要。太陽能逆變器中功率電子器件的選擇對逆變器實現最小損耗和最高效率至關重要，就以太陽能逆變器應用來說，絕緣柵雙極晶體管（IGBT）能比其他功率元件提供更多的效益，其中包括高載流能力、以電壓而非電流進行控制，并能使逆并聯二極管與IGBT配合，如何正確地為太陽能逆變器應用選擇IGBT，是工程師在設計逆變器、提高轉化效率時面臨的挑戰。  

    此外，多數獨立型太陽能發電設備工作環境偏遠且惡劣，這就要求逆變器能在惡劣的使用環境及較少的維護條件下長期穩定工作，因此很多逆變器也添加了電路短路保護、欠壓保護、過流保護、反接保護及雷電保護等功能。預計，2012年全球用于太陽能系統的逆變器出貨量將從2008年時的723,329個增長到950萬個。太陽能系統廣闊的應用需要使用更多的蓄電池和逆變器，這為從事電源設計和元器件廠商帶來巨大的機會。■