2014年7月9日——相比于如今使用的常規(guī)交流電,直流電具有諸多優(yōu)點:譬如,在電網和電氣設備中的損耗比交流電低5%-7%。直流電能更高效地將可再生能源電能輸入電網和儲能設備,提高電網可靠性;使用直流電,可以制造出外形更加緊湊的電氣設備。
過去,由于缺乏高效、經濟的斷路器技術,因而無法在數據中心、光伏系統(tǒng)和電信系統(tǒng)的配電網中,或者在飛機、輪船、電動汽車和火車等的機載電網中,充分發(fā)揮直流電的潛力。當前唯一可用的機電斷路器在進行直流電開關操作時,會引起電弧;此外,它們反應慢、質量重、操作笨重、價格高昂。
由德國聯(lián)邦教育與研究部(BMBF)出資的“NEST-DC”研究項目,旨在對面向直流電網和應用且基于半導體的創(chuàng)新型電子斷路器進行基礎研究。這種新型斷路器應當能夠又快又安全地接通和關斷電壓高達1,500V的直流電流,這一點最為重要。NEST-DC項目將對過流閉鎖場效應晶體管(OCB-FET)等創(chuàng)新半導體元件進行研究,將針對基于OCB-FET的斷路器,研制出新的結構和連接技術,以及開關拓撲,并執(zhí)行測試;將在機載電網、電動交通、光伏系統(tǒng)以及直流配電網絡等領域,開展示范項目以展示研究成果。
NEST-DC合作伙伴的研究任務分配
NEST-DC項目的合作伙伴覆蓋了從半導體芯片,一直到直流電網系統(tǒng)的整條價值鏈。團隊成員包括不來梅大學電氣驅動電力電子設備學院(IALB),以及空中客車集團、E-T-A ElektrotechnischeApparate GmbH、西門子股份公司和英飛凌科技股份公司(負責項目協(xié)調)等4家企業(yè)。此外,這個項目還得到了總部設在德國紐倫堡的歐洲電力電子中心(ECPE)的支持。
在這個項目中,不來梅大學電氣驅動電力電子設備學院將負責研究和模擬適用于OCB-FET的新型半導體結構,對新開發(fā)的斷路器進行靜態(tài)和動態(tài)測定,以及測試它們的散熱性能和破壞極限??罩锌蛙嚰瘓F創(chuàng)新部將負責確定航空應用的要求,研究適宜的拓撲,以及與NEST-DC合作伙伴共同開發(fā)示范項目??罩锌蛙嚰瘓F將在德國Ottobrunn執(zhí)行硬件測試。
西門子將側重于研究斷路器的結構和連接技術。E-T-A ElektrotechnischeApparate將負責確定工業(yè)應用的要求,以及與合作伙伴一道,驗證斷路器在最高1,500V電壓下的性能。英飛凌是項目牽頭人,將發(fā)揮其在功率半導體領域的技術專長,對計劃用于OCB-FET的功率半導體進行研究。
在重點資助領域“旨在提高能效的功率電子技術”范疇內,NEST-DC研究項目從德國聯(lián)邦教育與研究部(BMBF)獲得了大約230萬歐元資助。這個項目已2013年10月啟動,將持續(xù)三年。NEST-DC是德語“適用于可再生能源和機載電網的創(chuàng)新型電子直流斷路器”的縮寫。
關于空中客車集團
空中客車集團是航空、航天及有關服務領域的全球領袖。2013年,空中客車集團(包括旗下空中客車公司、空中客車防務及航天公司和空中客車直升機公司)收入達到576億歐元(重列),全球范圍內員工人數約為13.9萬人(重列)。
關于E-T-A ElektrotechnischeApparate GmbH
2013年,E?T?A ElektrotechnischeApparate GmbH集團營收高達8500萬歐元。目前,E?T?A在全球60多個國家雇傭了大約1,373名正式員工。E-T-A的業(yè)務遍及全球,實力雄厚,包括5座生產工廠、13家子公司和大量業(yè)務代表。生產、銷售、采購、營銷和設計等活動都集中在位于Altdorf的總部進行。E?T?A設計、生產和銷售品種齊全的保護和電源管理設備,從用于保護設備的熱斷路器,到保護電氣電子系統(tǒng)不受過載和短路損害的復雜解決方案,應有盡有。E-T-A的產品適用于幾乎各行各業(yè),如過程控制和自動化、電信、化工和醫(yī)療行業(yè)、家用電器和園藝設備制造商、航空、汽車和船舶等行業(yè)。
關于西門子股份公司
是世界上最大的電子和電氣工程公司之一,總部位于柏林和慕尼黑,業(yè)務集中在工業(yè)、能源和醫(yī)療等領域,以及主要為城市和大都會地區(qū)提供基礎設施解決方案。成立超過165年來,西門子以其卓越的技術成就、不懈的創(chuàng)新追求、出眾的品質、令人信賴的可靠性和廣泛的國際性在業(yè)界獨樹一幟。西門子公司是世界上最大的環(huán)保技術供應商之一,其綠色產品和解決方案創(chuàng)造的收入,約占西門子總營收的43%。在2013財年(截至2013年9 月30 日),西門子持續(xù)經營業(yè)務的總營收達到759億歐元,收益達到42億歐元。截至2013年9 月底,西門子持續(xù)經營業(yè)務在全球一共雇傭了大約362,000名員工。
關于不來梅大學
不來梅大學始建于1971年,2012年被評為“卓越大學(university of excellence)”。學校擁有250名教授和19,000名學生,在德國屬于中等規(guī)模大學。12個院系開設多門課程,開展國際領先的研究。1994年成立的電氣驅動電力電子設備學院(IALB)在電氣驅動、機械電子和可再生能源發(fā)電,以及功率半導體元件及其應用等方面做了大量研究和教育工作。在半導體器件方面的研究重點是替代半導體材料、材料基礎知識、器件概念、模擬、包裝、可靠性和寄生電感影響等方面。
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