现代电力电子集成技术综述

杨俭

摘 要：现在我国社会在不断进步，经济水平也在不断提高，现在我国已经在多个领域的建设开始向国际靠拢。在经济建设活动中，我国的自然资源起到的作用非常重要，现在电能的社会需求量越来越大，可以说直接关系到人们的日常生活和工作生产正是由于电力得到充分开发利用的缘故，我们的社会也在不断走上现代化。现在无论是电能的传输还是应用，都已经得到了社会各界的认可，但是如何提高其应用效率，这也已经成为社会各界更加关注的问题，也是未来我国电力电子科学技术的努力方向。

关键词：电力电子；电子集成；技术现状

电力电子技术的不断改革，也在推动各项技术的发展。现在电子行业发展进步的前提是电子电力继承技术的发展，这也是电能的应用范围进一步提高的基础。现在电子电力技术还在不断改进的过程中，电子应用系统得以实现的同时，在系统运行过程中所耗费的各项资源也大幅减少，不仅提高了电力系统的经济效益和社会效益，也实现了生产自动化。所以总结起来，电子电力继承技术是一项高技术、高质量的新产物他，也有较好的应用效果。

1 集成技术的类型

电力电子集成技术的应用至今已经有十几年，其最早仍然以单片集成为主，为了进一步让功率范围提高，所以混合集成方式应运而生。总结起，发展经过了三个时期。

1.1 单片集成技术

使用半导体集成电路的方式来进行加工，让电路当中的器件和控制、和保护电路都在同一个硅片上集成，这就是单片集成系统。这种方式的特点在于其具有最高的集成度，适合于大规模生产和制造，并且大大降低了制造成本，设备的体积和重量也得到了控制。但是从另一方面来看，是其工艺差别较大，电压隔离也是一项重要问题，所以现在这项技术的应用范围还较为狭窄，这仅能在小功率设备中应用。

1.2 混合集成

采用封装操作的方式的来进行混合集成，就是混合集成技术。其特点是通过一系列功率器件和保护来对电路进行有效控制。这种集成方法是将功率器件和保护电路安装在一个模板上，之后通过不同功能的独立工作从而形成一个独立单元。这种集成方法可以实现高压隔离，并且能够实现高密集集成。这种集成设备体积小、重量轻，所以应用较为广泛，但是也由于其内部存在一系列兼容问题，仍然需要进一步改进来提高可靠性。

1.3 系统集成技术

现在很多设备的产生已经可以实现设备的组装，经过一系列搭配就可以形成一个较为完整的器械系统。现在电力电子技术发展水平越来越高，所以在集成过程中，可以选用某个单独的电路设备和装备来实现系统集成，进一步提高系统的整体性。其实集成主要体现在功能上，而技术集成的要求并不高，经过将这些系统的组合，就会发现，组合而成的设备虽然功能较为完善，但是其重量较大，体积庞大，所以应用范围也受到了限制。

2 主要研究内容及现状

2.1 电力电子集成模块的电路技术和磁技术电力电子集成模块研究的主要内容涉及的集成模块是具有一定通用性能的主电路，控制电路以及驱动电路等相关的技术性元件。在研究目标的选择以及提高方面具有显著的性能，并能够在使用过程中有效的降低耗损，是一种单一可靠的技术方案。在进行主电路的研究中可以应用交流/直流变换开关电路等相关的元件，保证电子集成模块能够有效使用。

2.2 新型电力电子器件。在新型电力电子器件研制中，主要针对的是对SiC器件和Si器件进行改进与工艺研究，研究成果主要是降低器件的耗损性，并且减小发热量，改善模块的散热装置。

2.3 电力电子集成模块的封装技术。我国在电力电子集成方面主要采用的是混合集成，因此对于电力电子集成模块的封装技术就要重点进行研究。目前集成方面主要使用的是铝丝键合技术，不仅使用简单，还会降低投入的成本；然而缺点也是显而易见的：（1）键合点面积过小、热感传递速度差；热点比较集中，容易造成芯片局部过热形成破坏。（2）电流集中不容易扩散，使开关等絕缘的地方容易形成过电现象。电流在铝丝之间分布不均，形成局部电流过于集中。因为在进行键合技术的同时，可能会出现很多不同的问题，所以主要研究的是多芯片模块技术。这项技术的研究，不仅需要借鉴集成电路的加工及组装方法，同时还要把不同的裸片集中在一起进行安装，进行多层的互连工作，制作成完整功能的模块。

2.4 电力电子集成模块的计算机仿真、辅助设计理论和方法

IPEM集成度高、结构和工艺复杂，其设计涉及到电力电子器件、电路、控制、电磁、材料、传热等不同领域的技术问题，必须借助计算机仿真和辅助设计（CAD）工具，但现有的软件都不能胜任这一工作，要将电路、电磁场、传热等多种不同的仿真和CAD方法集成起来才行，这对仿真和CAD理论提出了新的挑战。

基于应用，优选半桥拓扑的智能功率组件也在陆续研究和样机研制阶段，压接、铜工艺、超声焊接等新型封装与互连技术正逐步开展技术攻关与示范应用。未来，在国家战略产业扶持与庞大的多样化市场需求引领下，国内的电力电子集成技术将进一步缩小与国外的差距，甚至倒逼形成更为新型的解决方案。

3 电力电子集成技术发展方向

现在科学技术发展水平还在进一步提高，近年来在半导体行业我国也已经取得了突破性的进展，工艺正在不断改善的同时，其应用范围也将越来越广泛。单片继承应用范围较为广泛，其未来的发展方向是功率将会越来越大；混合集成技术难度较高，但未来也会随着技术的发展和进步而获得更为广阔的发展前景。面对在电力电子集成模块中电路技术等相关提升电路性能技术的推广，必然能够有效的提升技术的使用性能，降低损耗的产生。未来智能电力电子标准化模块的使用也将成为新的发展方向。未来5～10年或更长时间，集成式智能功率构件技术将呈现有序发展态势，在更多实用产品陆续推出后，技术标准化工作也将取得推进。

4 结束语

经过对电力电子技术的长时间开发，现在电力电子技术也已经有了了更为确切的发展方向。电力电子技术应用越来越广泛，但是其装置越来越复杂，这也在逐渐形成一对矛盾。就设备分类来说，电力电子设备形态各异，尺寸也有明显区别，所以设备的维护和生产都需要大量的投入，这也给技术的推广带来了不便。所以就现阶段的工作重点而言，我们应采取有针对性的对策，进一步推广技术的适用范围，这样才能保证相关工作的顺利开展。

参考文献

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