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直流電網斷路器技術基礎研究:針對再生能源和內部電網開發創新的電子電路斷路器

本文作者:英飛凌       點擊: 2014-08-11 10:00
前言:
2014年8月11日--比起目前使用的傳統交流電,直流電擁有更多優勢,例如,電網和電子裝置的耗損會比交流電減少 5% 至 7%,還能更有效地從再生來源將電源送入電網和能源儲存體,同時改善電網的穩定性;採用直流電還可打造體積更精巧的電子裝置。
 

 
由於以往欠缺高效率且符合成本效益的電路斷路器技術,因此無法讓直流電在例如資料中心、光伏(太陽能發電)和電信系統的配電網,或航空及運輸、電動車和鐵道技術的內部電網等領域發揮最大的功效。目前唯一的機電動力式電路斷路器在切換直流電和電壓時可能會產生電弧,且反應慢、重量重、不易使用且價格昂貴。
 
「NEST-DC」研究計劃係由德國教育研究部 (BMBF) 資助,旨在針對直流電網和應用研發創新半導體及完全電子式的電路斷路器。全新的電路斷路器除了能開啟直流電,更重要的是能在高達 1,500V 的電壓下,快速且安全的關閉功能。此外,NEST-DC 也將開發創新的半導體元件,例如過電流中斷場效電晶體 (OCB-FET) 等,也將針對採用 OCB-FET 的電路斷路器,就其全新結構和連接技術及切換拓樸進行規劃及測試。研究成果將應用於航太內部電網、電動行動力、光伏(太陽能發電),以及直流配電網路等領域。
 
NEST-DC 專案成員職責
NEST-DC 專案成員涵跨半導體晶片到直流電網系統的整體價值創造鏈,包括德國布萊梅大學電機驅動及電力電子與裝置學會 (IALB),以及空中巴士集團 (Airbus Group)、E-T-A Elektrotechnische Apparate 公司、西門子公司 (Siemens AG) 和英飛凌 (Infineon Technologies AG)(負責計劃協調)四間公司。此外,總部設於德國紐必堡的歐洲電力電子中心 (ECPE) 亦提供支援。
 
在此計劃中,IALB 負責調查及模擬 OCB-FET 內所用的全新半導體結構、新開發電路斷路器的靜態及動態測量,以及測試裝置的散熱性和崩壞極限。空中巴士集團負責定義航空應用的需求、研究合適的拓樸,並與 NEST-DC 成員一同研發應用展示。空中巴士集團將在德國奧托布倫 (Ottobrunn) 進行硬體測試。
 
西門子將專注於電路斷路器的結構及連接技術。E-T-A Elektrotechnische Apparate 將定義工業應用的需求,並與專案成員一同驗證高達 1,500V 電壓等級的電路斷路器。英飛凌負責主導該計劃,貢獻在功率半導體領域的專業知識,研究用於 OCB-FET的功率半導體。
 
NEST-DC 研究計劃由 BMBF 資助約 230 萬歐元,資助發展「提升能源效率的電力電子」。計劃始於 2013 年 10 月,為期三年。NEST-DC 為德文縮寫,意思是「適用於再生能源和內部電網的創新電子直流電路斷路器」。
 
關於空中巴士集團
空中巴士集團 (Airbus Group) 是全球頂尖的航空、太空及相關服務供應商。空中巴士集團旗下包括空中巴士 (Airbus)、空中巴士國防與航天公司 (Airbus Defense and Space) 和空中巴士直升機公司 (Airbus Helicopters),2013 年營收為 576 億歐元,員工人數約 139,000 人 。詳細資訊請瀏覽:
www.airbus-group.com
 
關於 E-T-A Elektrotechnische Apparate 公司
E T A Elektrotechnische Apparate 公司 2013 年的集團營業額為 8500 萬歐元。E T A 目前有 1373 名員工散佈全球 60 多國,有 5 個生產據點、13 家子公司,還有為數眾多的代表人員,足見 E-T-A 的全球化佈局。公司的生產、銷售、採購、行銷及設計重心都在瑞士阿爾特多夫的總部。E T A 設計、生產並銷售一系列用於保護及電源管理裝置的產品,範圍從保護設備用的熱電路斷路器,到可保護電動和電子系統,以免發生電路過載及短路的複雜解決方案。E-T-A 服務對象幾乎囊括所有產業,包括製程控制及自動化、電信、化學及醫療產業、家電製造商,以及園藝設備、航太、汽車及海洋產業等。
詳細資訊請參閱網站:www.e-t-a.de
 
關於西門子公司
西門子公司 (位於德國柏林及慕尼黑) 是全球的電子和電動工程巨擘,業務含蓋工業、能源和醫療,同時亦主要針對城市和大都會區提供基礎設施解決方案。西門子在過去 165 年裡等同於卓越技術、創新、品質、可靠性和國際化的代名詞,是全球規模數一數二的環境技術供應商,總營收約有 43% 來自環保產品和解決方案。在 2013 會計年度 (截至 2013 年 9 月 30 日),持續營業的總營收達到 759 億歐元,另外持續營業的收益則為 42 億歐元。至 2013 年 9 月底止,西門子在全球從事持續營業的員工約有 362,000 人。
詳細資訊請瀏覽:
www.siemens.com
 
關於德國布萊梅大學
布萊梅大學成立於 1971 年,2012 年獲選為「卓越大學」。目前有 250 教授與 19,000 名學生,為德國的中型大學。12 個院系提供廣泛的學科與具有國際競爭力的頂級研究。不萊梅大學於 1994 年成立的電機驅動及電力電子與裝置學會 (IALB) 從事電機驅動、機電整合、再生能源、功率半導體元件及其應用等領域的研究工作。半導體元件的研究重點為替代半導體材料、材料基本研究、元件概念、模擬、封裝、可靠性及寄生效應的影響。
如需進一步資訊,請造訪:
www.ialb.uni-bremen.de
 
關於英飛凌
英飛凌 (Infineon Technologies AG)總部位於德國紐必堡(Neubiberg),提供各式半導體和系統方案,以因應現今社會的三大挑戰,包括能源效率 (energy efficiency)、移動性 (mobility)與安全性(security)。2013計年度(截至9月底)營收為38.4億歐元,全球員工約為26,700名。英飛凌於德國法蘭克福證券交易所上市(交易代碼:IFX),並於美國櫃檯買賣中心OTCQX International Premier 掛牌(交易代碼:IFNNY)。

 

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