國家電網的“中國芯”：IGBT是個啥？

中國北車技術人員展示裝有IGBT芯片的IGBT模塊

海外網10月13日電 據觀察者網報道，集成電路（俗稱“芯片”）的研發應用，我國與發達國家存在較大差距。在電力領域，進口芯片一直處於壟斷強勢地位，長期以來，我國輸變電設備與配用電設備中的核心芯片進口產品分別佔到95%和80%，芯片已經成為制約我國電力行業裝備技術國產化水平提升的瓶頸。不過，這種局面有望改變。據科技日報13日報道，日前國家智能電網項目首次採用了國產的高壓大功率IGBT芯片，加快了國家職能電網“中國芯”國產化的步伐。

國家智能電網採用的3300V IGBT器件由中國北車永濟電機公司研發。IGBT全稱是絕緣柵雙極型晶體管，它是一種電壓控制型器件。IGBT具有容量大、損耗小、易於控制等優點，可使換流器拓扑結構更加簡單、損耗更小，因此成為高壓柔性直流輸電領域核心器件。近年來，我國長距離高壓柔性直流輸電領域發展迅猛，IGBT器件也因此具備十分廣闊的應用前景。

長期以來，IGBT的核心技術和產業大多為歐美和半導體廠商所壟斷，國內企業對該產品的研發大多處於起步階段。此前，國家智能電網項目所需IGBT模塊全部採用德國英飛凌、瑞士ABB等公司產品。在此次競標中，北車永濟電機公司與國外企業在同一技術平台競標，以品牌展示“話語權”，力壓國際知名半導體廠商，成功中標該項目，邁出了我國IGBT國產化進程中的關鍵一步。

僅僅四年時間，該公司通過戰略布局，吸納國際優勢研發資源，技術自主攻關，17類產品已處於國際領先水平並填補國內多項空白。目前，該公司具備年產6種等級IGBT器件10萬隻的能力，可滿足智能電網、鐵路機車、風力發電、光伏發電、電動汽車等應用領域對IGBT器件的廣泛需求。

何為IGBT

簡單來說，IGBT是一種實現電能轉換和控制的電力電子器件。復雜一點說，用電設備終端都需要不同電壓等級、不同電流大小，即不同功率等級的電力設備，這就需要大量採用IGBT等功率器件進行電能的轉換和控制。比如在我們熟悉的高鐵動車組，其電能的轉換首先是將電網2.5萬伏的高壓交流電，經過降壓、整流、逆變等方式，轉換成可以調頻調壓的三相交流電，最后供給交流電機，這個過程稱之為“變流”，最后輸出的三相交流電供給交流電機，從而獲得牽引整列高速動車組前進的牽引力。

IGBT在我們生活的基礎領域——發電也是重要的存在。在發電領域，風、水、太陽能等能源發出的電是一種粗糙的、不可控的、不穩定的電能，就是我們俗說的“粗電”，而要想轉換成精細的、可控的、穩定的能夠並入電網的“精電”，進而適合不同功率電力設備，需要採用IGBT等電力電子器件實現對電能的品質轉化，以風電為例，風機的葉片帶動發電機旋轉，發電機發出的頻率往往不到電網頻率的一半，因此需要用高壓大電流的IGBT模塊，重新產生穩頻穩壓的交流電。

(責編：牛寧)