信息化時(shí)代電工電子技術(shù)的發(fā)展

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下文立足于我國(guó)電工電子技術(shù)發(fā)展實(shí)際情況，總結(jié)了上世紀(jì)七十年代以來的電工電子技術(shù)發(fā)展歷程，然后大致預(yù)測(cè)了我國(guó)電工電子技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，最后根據(jù)電工電子技術(shù)發(fā)展規(guī)律，提出了幾點(diǎn)促進(jìn)電工電子技術(shù)發(fā)展的建議，以期為電工電子技術(shù)發(fā)展盡一份綿薄之力。時(shí)至今日，電工電子技術(shù)在我國(guó)已經(jīng)經(jīng)歷了數(shù)十年發(fā)展實(shí)際，電工電子技術(shù)發(fā)展和高新技術(shù)發(fā)展有密切關(guān)系，同時(shí)每一代新型電工電子技術(shù)器件的誕生，都會(huì)促使電工電子技術(shù)完成一次新的飛躍。目前，各國(guó)已經(jīng)全面進(jìn)入信息化時(shí)代，信息技術(shù)已然滲透到了多個(gè)領(lǐng)域，電工電子技術(shù)也不例外，電力、半導(dǎo)體、微電子、自動(dòng)化控制等技術(shù)交叉、融合，可滿足多種生產(chǎn)運(yùn)作要求，取得可觀效益。為保障電工電子技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展，必須要立足于當(dāng)前的時(shí)代背景，對(duì)電工電子技術(shù)發(fā)展規(guī)律進(jìn)行系統(tǒng)梳理，具體如下。

1電工電子技術(shù)發(fā)展歷程

自SCR普通晶閘管的問世，全世界電工技術(shù)行業(yè)迎來了一個(gè)巨大的發(fā)展變革。到上世紀(jì)七十年代，伴隨電工電子技術(shù)逐步成熟，理論體系的逐步完善，快速晶閘管、雙向晶閘管、逆導(dǎo)晶閘管、不對(duì)稱晶閘管等涌現(xiàn)在各國(guó)市場(chǎng)，各類電工電子器件功率逐步擴(kuò)大，性能也越發(fā)完善。隨著電工電子關(guān)鍵技術(shù)的逐步突破以及電工電子器件需求發(fā)展，上世紀(jì)七十年代，日本Toshiba研制出第一只可商品化應(yīng)用的可關(guān)斷晶閘管，十?dāng)?shù)年后，GTO（4.5kV）在交直流電機(jī)車上得到廣泛應(yīng)用。上世紀(jì)九十年代，在傳統(tǒng)GTO（4.5kV）的基礎(chǔ)上，通過進(jìn)一步改進(jìn)電工電子器件芯片結(jié)構(gòu)以及運(yùn)行驅(qū)動(dòng)，IGCT晶閘管問世。客觀而言，世界電工電子技術(shù)的發(fā)展起步在上世紀(jì)八十年代，RCA和GE研發(fā)的IGBT正式得到大面積常用，且逐步取代了傳統(tǒng)的晶閘管器件以及MOSFET器件，進(jìn)入21世紀(jì)以后，以德國(guó)為首的歐洲國(guó)家開始推動(dòng)五代IGBT的應(yīng)用。與此同時(shí)，制造電工電子器件的材料也在革新，比如碳化硅，因其本身具有熱導(dǎo)效率高、飽和漂移效率高、臨界擊穿場(chǎng)強(qiáng)高等優(yōu)勢(shì)，故成為了各個(gè)國(guó)家理想的電工電子器件制造材料。2012年，日本等國(guó)家開始探索應(yīng)用ISC材料研制二極管的技術(shù)方法，隨后日本多家公司推出了SIC模塊，目前SIC材料已經(jīng)在電工電子器件制造方面嶄露頭角，且大有全面替代傳統(tǒng)材料的發(fā)展趨勢(shì)。我國(guó)電工電子技術(shù)起步時(shí)間相對(duì)較晚，在上世紀(jì)七十年代才研制出大功率晶閘管，進(jìn)入二十一世紀(jì)后才研制出整流管以及8500V晶閘管，但是2006年，我國(guó)獨(dú)立研制出了當(dāng)時(shí)世界上功率最大、直徑最大的晶閘管，時(shí)至今日，我國(guó)電工電子技術(shù)已經(jīng)處于世界領(lǐng)先位置。從宏觀角度看，國(guó)內(nèi)在2005年基于西方國(guó)家IGBT模塊研發(fā)技術(shù)以及電工電子器件產(chǎn)業(yè)化發(fā)展結(jié)果，通過技術(shù)發(fā)展以及收購(gòu)等方式，基本完善了高壓IGBT電工電子器件芯片設(shè)計(jì)能力、制造能力，2013年，株洲南車獨(dú)立制造出了6500VIGBT，并符合國(guó)際通用運(yùn)作標(biāo)準(zhǔn)，2014年在此前技術(shù)的支撐下，株洲南車建成IGBT產(chǎn)業(yè)線，打破了國(guó)外長(zhǎng)期壟斷IGBT市場(chǎng)的格局。另外，中國(guó)北車等企業(yè)在電工電子器件模塊化技術(shù)以及產(chǎn)業(yè)化研究方面也取得了諸多成果，在國(guó)內(nèi)工業(yè)化生產(chǎn)以及基礎(chǔ)建設(shè)需求的支持下，電工電子技術(shù)水平、器件產(chǎn)品質(zhì)量等得到顯著提升。但值得注意的是，國(guó)內(nèi)在電工電子器件制造材料研究方面的成果較少，和國(guó)際先進(jìn)水平仍舊存在較大的差異。

2信息化背景下電工電子技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

電工電子技術(shù)和現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展有著千絲萬縷的關(guān)系，表現(xiàn)出現(xiàn)代微電子科學(xué)技術(shù)的共同特征，存在快速變化、創(chuàng)新的主要特點(diǎn)。電工電子技術(shù)在當(dāng)今時(shí)代的發(fā)展不僅受到高新技術(shù)發(fā)展情況的引導(dǎo)，同時(shí)還受到外部發(fā)展環(huán)境的制約。傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)、制造粗放發(fā)展遺留下的資源枯竭問題、環(huán)境惡化問題，讓節(jié)約、能源開發(fā)成為了技術(shù)發(fā)展的主要戰(zhàn)略內(nèi)容，在信息技術(shù)持續(xù)發(fā)展的背景下，電工電子技術(shù)發(fā)展或?qū)l(fā)生深刻變革。從當(dāng)前現(xiàn)狀來看，電工電子技術(shù)是促使工業(yè)生產(chǎn)、能源開發(fā)等達(dá)成高效、節(jié)能、節(jié)材、自動(dòng)化、智能化的主要支持技術(shù)，是機(jī)電一體化技術(shù)領(lǐng)域的主要支持元素，伴隨電工電子技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，電工電子器件的制造水平也逐步提升。比如，在配網(wǎng)自動(dòng)化的背景下，電工電子技術(shù)作為一種綜合技術(shù)方法，能夠滲透在電力系統(tǒng)的方方面面，以提高電力企業(yè)對(duì)配網(wǎng)的掌控力。同時(shí)，在技術(shù)模擬、技術(shù)教育方面，電工電子技術(shù)也發(fā)揮著特殊的作用。舉個(gè)例子：北京群菱能源針對(duì)電力研究領(lǐng)域的難題，推出開放式交直流電力電子實(shí)驗(yàn)平臺(tái)產(chǎn)品，可以廣泛應(yīng)用于科研單位、教學(xué)機(jī)構(gòu)、高級(jí)電工培訓(xùn)中心等場(chǎng)合。平臺(tái)中直流側(cè)可接入模擬直流電源，用于模擬光伏發(fā)電和儲(chǔ)能系統(tǒng)，交流側(cè)可并入三相電網(wǎng)，并可模擬光伏逆變器、儲(chǔ)能變流器等裝置的實(shí)際運(yùn)作情況。未來，想要進(jìn)一步推動(dòng)電工電子技術(shù)的發(fā)展，必須站在宏觀角度上進(jìn)行資源調(diào)整以及配置，根據(jù)技術(shù)發(fā)展情況以及我國(guó)實(shí)際國(guó)情，確定電工電子技術(shù)的發(fā)展重心，有的放矢的融入信息化技術(shù)，加強(qiáng)信息技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)、電工電子技術(shù)、5G技術(shù)的相互融合，構(gòu)成一個(gè)更為完善的技術(shù)支撐體系。

3電工電子技術(shù)發(fā)展建議

電工電子技術(shù)發(fā)展離不開政策支持，根據(jù)電工電子技術(shù)發(fā)展規(guī)律以及國(guó)內(nèi)的政策環(huán)境，電工電子技術(shù)發(fā)展政策應(yīng)該由三個(gè)部分構(gòu)成。即宏觀政策、輔助政策、微觀政策。一是宏觀政策，應(yīng)著眼于電工電子技術(shù)長(zhǎng)期發(fā)展需求以及我國(guó)信息化技術(shù)發(fā)展實(shí)際情況，綜合考慮到電工電子技術(shù)發(fā)展在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及我國(guó)高新技術(shù)發(fā)展規(guī)劃中的地位以及作用，確定中長(zhǎng)期戰(zhàn)略部署，通過政策來促使及技術(shù)產(chǎn)業(yè)的形成以及宏觀產(chǎn)業(yè)環(huán)境的形成；二是微觀政策，根據(jù)電工電子技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行考慮，合理確定優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域以及具體的電工電子技術(shù)層次，制定關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展目標(biāo)，政策應(yīng)該為科研部門以及生產(chǎn)部門的實(shí)際工作提供有效幫扶；三是輔助政策，應(yīng)為電工電子技術(shù)發(fā)展創(chuàng)造出良好外部環(huán)境，為技術(shù)發(fā)展提供必要發(fā)展條件，不斷增強(qiáng)電工電子技術(shù)發(fā)展?jié)摿Γ瑥亩鴮?shí)現(xiàn)電工電子技術(shù)的健康發(fā)展。

3.1器件發(fā)展

電工電子器件發(fā)展是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)以及核心，在電工電子技術(shù)體系發(fā)展過程中，產(chǎn)業(yè)發(fā)展必須要堅(jiān)持器件先行的基本原則。信息技術(shù)發(fā)展為電工電子器件發(fā)展創(chuàng)造了良好的基礎(chǔ)條件，應(yīng)重視微電子、電工電子技術(shù)、信息技術(shù)整合，根據(jù)市場(chǎng)需求開發(fā)電工電子期間產(chǎn)品。比如整流管和晶閘管器件制造技術(shù)在我國(guó)已經(jīng)基本成熟，根據(jù)我國(guó)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，在未來的5-10年間，晶閘管、整流管或會(huì)迎來較大的發(fā)展變革，應(yīng)利用我國(guó)當(dāng)前的技術(shù)條件以及制造優(yōu)勢(shì)，對(duì)其制造工藝進(jìn)行有效改進(jìn)，并在持續(xù)提高產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)上積極拓展國(guó)際市場(chǎng)。另外，要瞄準(zhǔn)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有重大促進(jìn)作用的項(xiàng)目，發(fā)展量大面廣且效益顯著的電工電子期間產(chǎn)品。

3.2科研開發(fā)

當(dāng)前，務(wù)必要整合科研力量，集中進(jìn)行科學(xué)技術(shù)攻關(guān)，切實(shí)做好電工電子關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)工作，根據(jù)宏觀規(guī)劃循序安排基礎(chǔ)研究工作、應(yīng)用研究工作、發(fā)展研究工作。持續(xù)強(qiáng)化測(cè)試極地建設(shè)，組建符合研發(fā)需求的實(shí)驗(yàn)室，向全社會(huì)開放，為全社會(huì)提供必要服務(wù)。同時(shí)，要堅(jiān)持自主開發(fā)的基礎(chǔ)方針，在充分消化外來技術(shù)理論的基礎(chǔ)上，不斷提高技術(shù)發(fā)展門檻以及優(yōu)秀技術(shù)引進(jìn)水準(zhǔn)，打破傳統(tǒng)的行業(yè)觀念、門戶觀念，整合相關(guān)專業(yè)技術(shù)知識(shí)，做到共同研發(fā)，全行業(yè)受益。

3.3產(chǎn)業(yè)發(fā)展

產(chǎn)業(yè)環(huán)境調(diào)整和電工電子技術(shù)發(fā)展有著密切關(guān)系，電工電子技術(shù)發(fā)展和我國(guó)能耗水準(zhǔn)降低、傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造、減少技術(shù)進(jìn)口等有直接關(guān)系。當(dāng)前應(yīng)根據(jù)我國(guó)技術(shù)發(fā)展情況、能耗變化情況、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整情況來促進(jìn)電工電子技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。注重同步推動(dòng)材料、核心技術(shù)的研發(fā)，形成一個(gè)完善的電工電子技術(shù)產(chǎn)業(yè)體系，重視基礎(chǔ)條件以及相關(guān)技術(shù)的同步研發(fā)，形成專業(yè)分工明確、協(xié)同方法明確的多元化結(jié)構(gòu)。

結(jié)束語(yǔ)：

綜上所述，電工電子技術(shù)發(fā)展和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著密切關(guān)系，電工電子技術(shù)帶動(dòng)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，為信息技術(shù)的全面普及創(chuàng)造了基礎(chǔ)條件，信息技術(shù)發(fā)展也會(huì)引發(fā)新一輪的電工電子技術(shù)變革。未來，電工電子技術(shù)亟需從器件、核心技術(shù)、材料等方面同時(shí)采取發(fā)展措施，國(guó)家應(yīng)出臺(tái)相關(guān)政策來為電工電子技術(shù)發(fā)展創(chuàng)造良好條件，并根據(jù)市場(chǎng)需求來重組產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。

作者：陳佳彤 單位：江蘇省徐州技師學(xué)院