电力电子集成技术的现状及发展方向

电能是迄今为止人类文明史上最优质的能源。正是有赖于对电能的充分开发和利用，人类才得以进入如此发达的工业化和信息化社会。虽然人类在电能的产生、传输和利用方面已经取得了十分辉煌的成就，但是如何更加合理、高效、精确和方便地利用电能，仍然是需要解决的重大问题。

　　电力电子技术的诞生和发展使人类对电能的利用方式发生了革命性的变化，并且极大改变了人们利用电能的观念。在世界范围内，用电总量中经过电力电子装置变换和调节的比例已经成为衡量用电水平的重要指标，目前，全球范围内该指标的平均数为40%，而到2010年将达到80%[1]。这就对电力电子技术提出了新的挑战。

　　然而现在电力电子技术的发展走到了十字路口，电力电子装置的复杂性与其应用的广泛性间的矛盾越来越尖锐。一方面众多领域需要大量使用电力电子装置，而另一方面，电力电子装置面向的应用千差万别，使得设计、生产和维护需要耗费大量的人力和物力，给普及和推广造成巨大障碍，成为电能利用技术进步的瓶颈。 　

　 目前，国际电力电子学界普遍认为，电力电子集成技术是解决电力电子技术发展面临的障碍，进一步拓展电力电子技术应用领域的最有希望的出路。 　

　 电力电子集成概念的提出有10余年的历史，早期的思路是单片集成，体现了片内系统(System On Chip—SOC)的概念，即将主电路、驱动、保护和控制电路等全部制造在同一个硅片上。由于高压、大电流的主电路元件和其他低压、小电流电路元件的制造工艺差别较大，还有高压隔离和传热的问题，故单片集成难度很大，目前仅在小功率范围有所应用。而在中大功率范围内，只能采用混合集成的办法，将多个不同工艺的器件裸片封装在一个模块内，现在广泛使用的电力电子功率模块和智能功率模块(Intelligent Power Module—IPM)都体现了这种思想。1997年前后美国政府、军方及电力电子技术领域一些著名学者共同提出电力电子积木(Power Electronic Building Block—PEBB)的概念[1-4]，明确了集成化这一电力电子技术未来的发展方向，并将电力电子集成技术的研究推向高潮。