作者：馬愛平
賓士在祖國大江南北的高鐵動車組，穿梭在城市大街小巷的電動汽車，矗立在東海沿線的風力發電機，將清潔能源輸送至電網的柔性直流輸電裝置，這些裝置都離不開一種叫IGBT的核心。IGBT能夠實現電能的高效轉換與傳輸，是支撐高比例新能源消納、新型電力系統的關鍵基礎。IGBT關鍵技術主要包括IGBT功率器件和IGBT驅動器，如果說功率器件是電力電子裝置的“心臟”，那麼IGBT驅動器則是電力電子裝置的“大腦”。IGBT驅動器發出執行命令，實現故障預判及保護，保障IGBT功率器件安全高效地執行。
現有的IGBT驅動器有模擬型和數字型兩種技術路線。IGBT模擬型驅動器已經實現了核心電路的晶片化，但是其驅動引數和保護定值大多都是固定不變的，或者僅能透過改變外圍電路的方式調節，並且模擬驅動器與上層控制器的通訊協議也比較固定，無法相容多種應用場景，極大地限制了模擬驅動器的適用範圍，而核心技術也長期被國外壟斷。IGBT數字型驅動器的控制保護能力更加快速、精準、靈活，其可重構功能更是極大地拓寬了IGBT數字驅動器的效能，然而當前的IGBT數字驅動器都是採用分立器件設計而成，尚未出現專用IGBT數字驅動晶片，因此相較於IGBT模擬型驅動器，IGBT數字驅動器體積大、成本高的短板較為明顯。IGBT數字驅動的晶片化是降低成本和體積、提高可靠性的關鍵路徑，是新一代IGBT驅動的必然趨勢，已成為制約我國高階電力電子裝備發展的卡脖子技術。
記者獲悉，全球能源網際網路研究院有限公司（聯研院）經過多年潛心研究與探索，攻克噪聲干擾機理分析與晶片級電磁防護、高密度數模混合整合、片上狀態感知等關鍵技術，透過參股公司北京聯研國芯技術有限責任公司產品化，日前成功推出全球首款IGBT智慧數字驅動晶片SDD（Smart Digtal Driver），引領IGBT驅動晶片進入智慧數字化時代。
IGBT智慧數字驅動晶片首次在驅動晶片中集成了IGBT狀態感知功能，透過內建的檢測單元，可實現對IGBT多個狀態參量的實時精確採集，具備單線聚合通訊單元，可將感知資料實時上傳；依託晶片內部可重構架構，可實現根據不同應用場景定製化配置控制保護演算法，同時能夠靈活設定保護時間與保護定值，並支援使用者自定義通訊協議。
此外，該晶片可更加快速地控制和保護IGBT，相比模擬晶片故障判定時間可縮短50%；能夠支援多達16級開通/關斷電阻調節，可配置最多10級故障檢測通道，能夠實現更高的控制和檢測精度；相比基於分立器件的數字驅動器，實現相同功能所需元器件數量降低70%，驅動器可靠性大幅度提高。SDD01封裝尺寸為13mmx13mm，所需面積降低60%，而更小的體積、更少的元器件數量也將大大降低驅動器的生產成本。
IGBT智慧數字驅動晶片解決了驅動晶片卡脖子技術難題，將成為實現新型電力系統數字化轉型的助推劑。未來智慧數字驅動晶片將廣泛應用於智慧電網，新能源發電，軌道交通，電動汽車等領域，助力數字經濟新浪潮。
來源： 科技日報
