電能是迄今為止人類文明史上最優(yōu)質(zhì)的能源。正是有賴于對(duì)電能的充分開發(fā)和利用，人類才得以進(jìn)入如此發(fā)達(dá)的工業(yè)化和信息化社會(huì)。雖然人類在電能的產(chǎn)生、傳輸和利用方面已經(jīng)取得了十分輝煌的成就，但是如何更加合理、高效、精確和方便地利用電能，仍然是需要解決的重大問題。
電力電子技術(shù)的誕生和發(fā)展使人類對(duì)電能的利用方式發(fā)生了革命性的變化，并且極大改變了人們利用電能的觀念。在世界范圍內(nèi)，用電總量中經(jīng)過電力電子裝置變換和調(diào)節(jié)的比例已經(jīng)成為衡量用電水平的重要指標(biāo)，目前，全球范圍內(nèi)該指標(biāo)的平均數(shù)為40%，而到2010年將達(dá)到80%[1]。這就對(duì)電力電子技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)。
然而現(xiàn)在電力電子技術(shù)的發(fā)展走到了十字路口，電力電子裝置的復(fù)雜性與其應(yīng)用的廣泛性間的矛盾越來越尖銳。一方面眾多領(lǐng)域需要大量使用電力電子裝置，而另一方面，電力電子裝置面向的應(yīng)用千差萬(wàn)別，使得設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和維護(hù)需要耗費(fèi)大量的人力和物力，給普及和推廣造成巨大障礙，成為電能利用技術(shù)進(jìn)步的瓶頸。
目前，國(guó)際電力電子學(xué)界普遍認(rèn)為，電力電子集成技術(shù)是解決電力電子技術(shù)發(fā)展面臨的障礙，進(jìn)一步拓展電力電子技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的最有希望的出路。
電力電子集成概念的提出有10余年的歷史，早期的思路是單片集成，體現(xiàn)了片內(nèi)系統(tǒng)(SystemOnChip—SOC)的概念，即將主電路、驅(qū)動(dòng)、保護(hù)和控制電路等全部制造在同一個(gè)硅片上。由于高壓、大電流的主電路元件和其他低壓、小電流電路元件的制造工藝差別較大，還有高壓隔離和傳熱的問題，故單片集成難度很大，目前僅在小功率范圍有所應(yīng)用。而在中大功率范圍內(nèi)，只能采用混合集成的辦法，將多個(gè)不同工藝的器件裸片封裝在一個(gè)模塊內(nèi)，現(xiàn)在廣泛使用的電力電子功率模塊和智能功率模塊(IntelligentPowerModule—IPM)都體現(xiàn)了這種思想。
1997年前后美國(guó)政府、軍方及電力電子技術(shù)領(lǐng)域一些著名學(xué)者共同提出電力電子積木(PowerElectronicBuildingBlock—PEBB)的概念[1-4]，明確了集成化這一電力電子技術(shù)未來的發(fā)展方向，并將電力電子集成技術(shù)的研究推向高潮。
集成的意義
集成技術(shù)的研究決定著電力電子技術(shù)未來的興衰命運(yùn)，這一點(diǎn)可以通過與電子技術(shù)發(fā)展歷程的對(duì)比來認(rèn)識(shí)。
回顧電子技術(shù)發(fā)展的軌跡，在以集成電路為標(biāo)志的微電子技術(shù)出現(xiàn)以前，電子裝置的設(shè)計(jì)、制造和維護(hù)也曾有相似情況。微電子技術(shù)的出現(xiàn)將電子設(shè)計(jì)中最主要的難點(diǎn)和絕大部分工作量封裝在集成電路中，使裝置的設(shè)計(jì)、制造和維護(hù)難度大大降低，每一個(gè)受過普通工科高等教育的工程師都可以很容易地設(shè)計(jì)用于各自技術(shù)領(lǐng)域的電子裝置，生產(chǎn)的自動(dòng)化程度大大提高。集成化極大地推廣了電子技術(shù)的應(yīng)用范圍，使其滲透到生產(chǎn)和生活中的各個(gè)方面，給眾多產(chǎn)品都打上了電子技術(shù)的烙印。應(yīng)用領(lǐng)域的拓展反過來極大推動(dòng)了該項(xiàng)技術(shù)自身的進(jìn)步，由于得到了公眾認(rèn)可、資金技術(shù)和產(chǎn)業(yè)支持以及巨大的市場(chǎng)，電子技術(shù)創(chuàng)造出了如電腦、手機(jī)、數(shù)碼照相機(jī)、MP3播放器等諸多凝結(jié)了其全部精華的技術(shù)寵兒。
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