直流電網(wǎng)研究：實現(xiàn)高性能電子斷路器的技術(shù)基礎(chǔ)

    德國一支科研團隊探索將電網(wǎng)和電氣裝置能耗降低一半以上的技術(shù)基礎(chǔ)。通過利用直流電（DC）可以實現(xiàn)這個目標(biāo)。相比如今使用的交流電（AC）而言，直流電可降低功率損耗。來自企業(yè)界與學(xué)術(shù)界的五家項目合作伙伴研究了以半導(dǎo)體為基礎(chǔ)的完全電子化斷路器，這種斷路器可用于未來的直流電網(wǎng)和應(yīng)用裝置。這樣的斷路器將支持在如今使用交流電的任何應(yīng)用中使用直流電。

    全新斷路器能夠盡可能快速安全地接通直流電，并能在緊急情況下盡快斷電。它們能更高效地將來自可再生能源的電力并入電網(wǎng)和儲能裝置，并提高電網(wǎng)穩(wěn)定性。利用直流電，還可以打造結(jié)構(gòu)更緊湊的電氣裝置。來自英飛凌科技股份公司的科研團隊負責(zé)人與空客、E-T-A Elektrotechnische Apparate股份有限公司、西門子股份公司和不來梅大學(xué)電氣驅(qū)動電力電子設(shè)備學(xué)院（IALB）一起合作，致力于斷路器的研發(fā)工作。歐洲電力電子中心（ECPE）提供進一步支持。ECPE總部位于德國紐倫堡。

    以往，由于缺少經(jīng)濟、高效的斷路器技術(shù)，不可能將支持電力驅(qū)動交通的配電網(wǎng)和電路板網(wǎng)換轉(zhuǎn)為直流電。如今可用的僅有的機電斷路器在切換直流電流和電壓時會有電弧放電的風(fēng)險。此外，它們反應(yīng)遲緩、沉重、笨拙且昂貴。

    此外，項目合作伙伴還在探索諸如過電流阻塞場效應(yīng)晶體管（OCB-FET）等創(chuàng)新型半導(dǎo)體元件。新型半導(dǎo)體元件和新的開關(guān)拓撲都使用全新設(shè)計結(jié)構(gòu)和連接技術(shù)，并進行測試。 科研團隊針對該項目而設(shè)計的示范產(chǎn)品，涉及航空機載電網(wǎng)、電動交通和光伏領(lǐng)域并支持直流配電網(wǎng) 。

    NEST-DC合作伙伴的科研任務(wù)

    在該項目中，IALB負責(zé)用于OCB-FET的新型半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的研究和模擬，對新開發(fā)的斷路器進行靜態(tài)和動態(tài)測量，并測試熱性能和破壞極限�？湛拓撠�(zé)明確航空業(yè)的要求，并開發(fā)出與NEST-DC合作伙伴一起實現(xiàn)和證明的解決方案。

    西門子專注于研究斷路器的結(jié)構(gòu)和連接技術(shù)。E-T-A Elektrotechnische Apparate明確工業(yè)應(yīng)用的要求，并與合作伙伴一道驗證支持電壓等級高達1500 V的斷路器。英飛凌貢獻了功率半導(dǎo)體專業(yè)知識，并圍繞用于OCB-FET的功率半導(dǎo)體開展研究。<