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

    德國(guó)一支科研團(tuán)隊(duì)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(shí)現(xiàn)這個(gè)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(xiàng)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(chǔ)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(tuán)隊(duì)負(fù)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(dòng)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(jìn)一步支持。ECPE總部位于德國(guó)紐倫堡。

    以往，由于缺少經(jīng)濟(jì)、高效的斷路器技術(shù)，不可能將支持電力驅(qū)動(dòng)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(jī)電斷路器在切換直流電流和電壓時(shí)會(huì)有電弧放電的風(fēng)險(xiǎn)。此外，它們反應(yīng)遲緩、沉重、笨拙且昂貴。

    此外，項(xiàng)目合作伙伴還在探索諸如過電流阻塞場(chǎng)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?fù)涠际褂萌�新設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和連接技術(shù)，并進(jìn)行測(cè)試。 科研團(tuán)隊(duì)針對(duì)該項(xiàng)目而設(shè)計(jì)的示范產(chǎn)品，涉及航空機(jī)載電網(wǎng)、電動(dòng)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(xiàng)目中，IALB負(fù)責(zé)用于OCB-FET的新型半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的研究和模擬，對(duì)新開發(fā)的斷路器進(jìn)行靜態(tài)和動(dòng)態(tài)測(cè)量，并測(cè)試熱性能和破壞極限。空客負(fù)責(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(shí)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(yàn)證支持電壓等級(jí)高達(dá)1500 V的斷路器。英飛凌貢獻(xiàn)了功率半導(dǎo)體專業(yè)知識(shí)，并圍繞用于OCB-FET的功率半導(dǎo)體開展研究。<