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中國鐵合金網(wǎng)訊：
一項支撐發(fā)電和電力消費的技術不斷發(fā)展正在推高結合了硅、碳和電子金屬鎵的新型新型微芯片的需求。
愛丁堡大學電力電子學系主任斯蒂芬教授說：“當我們想到數(shù)字時代，我們通常會考慮通信和數(shù)據(jù)的處理以及執(zhí)行計算。但還有另一個重要領域，即功率控制。”芬尼說。
連接不同國家電網(wǎng)的互連器、工廠、手機或單個 LED 燈泡等龐大的系統(tǒng)都依賴于能夠控制、測量和轉換電力的微芯片系統(tǒng)。全球產(chǎn)生的能量中有 80% 以上通過某種電力電子設備。隱藏在網(wǎng)格基礎設施中以及設備和機器內部，許多人不知道該技術。
“我們在疫情封鎖期間吃的所有餅干面包都是使用電力電子設備制成的，”英國研究與創(chuàng)新挑戰(zhàn)總監(jiān)Will Drury說。 “運行機器的最有效且通常是唯一的方法是改變它接收的電力的數(shù)量和形式。數(shù)據(jù)中心消耗大量電力，需要電力電子設備來使它們能夠負擔得起運行。”
手機是一個微型電源系統(tǒng)。直流電池由 50Hz 交流電網(wǎng)充電，不同的組件需要不同的電壓。
“如果您想知道為什么今天您的筆記本電腦或手機充電器的電源要小得多，那是因為人們在其中構建電力電子設備方面做得更好。而且該設備未來將會有更多的變化，”芬尼說。
1950 年代的電力主要來自旋轉渦輪機。通過控制燃料量和調節(jié)速度，它產(chǎn)生了一個固定頻率的交流電網(wǎng)。 “現(xiàn)在我們談論的是千兆瓦的風力發(fā)電和大量的光伏發(fā)電，”芬尼說。 “我們需要從可用的能量中獲取最大量的能量。我們需要電力電子設備來連接海上風電，并使用高壓直流電遠距離傳輸電力，并連接國家電網(wǎng)進行匯集，”他說。
電力生產(chǎn)和消費方式的改變將需要固態(tài)（半導體）變電站和變壓器以及傳遞信息和使用臨時存儲的智能電網(wǎng)。英國面臨的問題在于它是進口這項技術還是尋求制造一些自己的技術。
所有這些進步也需要新材料。傳統(tǒng)上，硅用于電力電子設備，但隨著需求的增加，科學家和工程師開始尋找新材料——化合物半導體。在化合物半導體中，晶片由兩種或多種元素化學結合在超高純度晶格中制成。這種組合使得可以獲得一些重要的特性成為可能。碳化硅（硅與碳結合）和氮化鎵（鎵和氮）被稱為寬帶隙半導體。這意味著它們處理的電壓比硅高得多，這就是為什么它們對電力電子設備如此重要并且對不斷發(fā)展的電動汽車行業(yè)至關重要。
“汽車半導體有很大的市場潛力，這就是我們需要繼續(xù)投資的原因，”德魯里說。英國在電力電子領域有著悠久的歷史——威爾士的一家公司自 1970 年代以來一直在制造工業(yè)驅動器——連接到電機的電力電子轉換器。
英國政府于2011年啟動了一項電力電子戰(zhàn)略，著眼于關鍵增長領域，隨后于 2019 年 8 月啟動了“驅動電氣革命挑戰(zhàn)”，并由工業(yè)戰(zhàn)略挑戰(zhàn)基金提供了 8000 萬英鎊（1.1 億美元）的資金。目標是使英國成為支持電氣化的核心技術制造領域的全球領導者——電力電子、電機和驅動器 (PEMD)，并加速供應鏈發(fā)展。
迄今為止，該基金已在四個工業(yè)化中心投資了 3300 萬英鎊，旨在通過使企業(yè)和研究人員能夠開發(fā)和擴展新的 PEMD 技術和制造工藝來支持英國的研究和開發(fā)。它還為 40 多個項目提供了約 4,000 萬英鎊的資金，從風力渦輪發(fā)電機到船舶電力推進，從農(nóng)用車輛的電動輪轂電機到核冷卻系統(tǒng)組件。
零碳排放目標
“電力電子是一場應對日益增長的電力消耗的競賽，”德魯說。 “如果沒有電力電子，我們就無法實現(xiàn)凈零碳排放，”他說。
電力電子是未來的技術。隨著所有行業(yè)都在努力提高能源效率并減少二氧化碳排放，電力電子將發(fā)揮關鍵作用。
內容來源：阿格斯金屬
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